基于单片机的直流电机远程智能监控系统设计

　基于单片机的直流电机远程智能监控系统设计

 

 

　　本文深入研究了电机调速系统，以单片机为控制器设计了直流电机远程智能监控系统.该系统由电机驱动模块、按键控制模块、光电测速模块、显示模块、报警模块以及GPRS模块等组成。该系统能够实现对直流电机的开关控制、调速控制、正反转控制、报警、实时显示以及通过GPRS模块远程实时监控等功能。

 

　　本文直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的平滑调速;通过单片机控制直流电机加速、减速、正转以及反转的变化;通过单片机来看控制液晶显示器显示电机的实时工况信息;通过利用GPRS模块来实现度直流电机的远程实时监控。文中所研究的基于单片机的直流电机远程智能监控系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件系统由单片机模块、电机驱动模块、速度采集模块、LCD液晶显示模块、报警模块、键盘控制模块以及CPRS无线传输模块等组成。

　　硬件电路设计

　　文中硬件部分单片机模块、电机驱动模块、速度采集模块、LCD液晶显示模块、报警模块、按键控制模块以及GPRS无线传输模块等组成。其中单片机模块是本文的核心模块，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现所需的功能。键盘控制模块用四个独立按键实现控制直流电机的加速、减速、正转和反转;利用速度采集模块来采集直流电机的实时转速;利用1602来实时显示直流电机的工作状态;报警模块主要指当监测到直流电机转速超过正常阈值范围时实现越限报警。电机驱动模块负责按单片机控制直接驱动电机工作。无线传输模块中采用GPRS技术，实现了对直流电机的远程监控。

　　单片机模块设计

　　单片机控制模块主要由单片机和相关元器件构成的单片机最简系统，本文对电机的相关控制是通过单片机控制模块来实现的，对于单片机来说，通过编程设置其方式寄存器TMOD可设定定时器工作于所需的定时方式，设定好定时时间，在时间到达时就会产生定时中断，单片机响应定时中断，在定时中断中根据所需的时间控制相应输出端口的电平，即可实现对输出控制端口信号的频率、占空比的控制，从而达到控制要求的一种电压调整方法。单片机模块如图1所示由单片机、晶振电路和复位电路构成。

　　文中设计的键盘模块是由4个按钮组成的开关矩阵，用户能通过键盘向计算机输入指令，通过I/O口连接，将每个按钮的一端接到单片机的I/O口，另一端接地，按键具体功能为：一个为“加速按键”，一个为“减速按键”，一个为“正转按键”、最后一个为“反转按键”。

　　通过调节直流电机的电压可以改变电机的转速，文中用脉宽调制(PWM)来实现调速。一般用软件模拟可以有延时和定时两种方法，文中采用定时方法来产生PWM信号;由于电机具有较大的感性，电流不能突变，若忽然将电流切断将在功率管两端产生巨大的电压，容易损坏器件。为保护芯片而加上续流电路，文中利用二极管的单向导通性来实现续流;利用H桥电路来实现直流电机相关控制。电机驱动电路模块如图4所示

 

　　文中设计了基于单片机的直流电机远程智能监控系统，该系统的硬件和软件设计结构合理、功能完善，实现了对直流电机正转、反转、加速以及减速的平稳控制、实现了对电机工作状态的实时显示、超限报警以及利用GPRS模块远程智能控制等功能。STM32的瞬态运动参数存储测试系统设计