佛山科学技术学院课程设计
向及一些温馨提示。
三、系统硬件设计
1、STC90C51最小系统
（1）STC90C516RD+芯片
STC90C516RD+ 的引脚如图2所示
图2 STC90C516RD+引脚图
（2）系统时钟电路
本系统采用11.0592MKZ的外部石英晶振作为单片机的时钟脉冲输入。电路图如图3所示。
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图3 时钟电路
（3）复位电路
本系统采用的是上电复位方式。如图4所示。
图4复位电路
（4）最小系统原理图
最小系统包括系统时钟电路，复位电路、单片机芯片引脚借口，保证了单片机能够正常的工作。如图5所示.
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图5 STC90C51最小系统
2、直流电机设计部分
（1）直流电机的基本机构
直流电机主要由定子、转子和结构件三部分组成。定子包括机座、主磁极、换向磁极、前、后端盖和电刷装置等几个部分；转子是直流电动机实现能量转换的枢纽，有称为“电枢”，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出。直流电机的结构如图6所示。
图6 直流电机结构
（2）直流电机的工作原理
直流电机电路模型如图7所示，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈abcd。当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。根据左手
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定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受力方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。
图7 直流电动机电路模型
（3）直流电机PWM调速原理
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图8所示：
图8 PWM方波
设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1/T，则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是
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电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D =t1/T是指占空比。
由上面的公式可见，当我们改变占空比D = t1/T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd 与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性关系。
对于直流电机来说，如果加在电枢两端的电压为5所示的脉动电流压（要求脉动电压的周期远小于电机的惯性常数），可以看出，在T不变的情况下，改变T1和T2宽度，得到的电压将发生变化，下面对这一变化进一步推导。
图9 施加在电枢两端的脉动电压
设电机接全电压U时，其转速最大为Vmax。若施加到电枢两端的脉动电压占空比为D = t1/T，则电枢的平均电压为：
U=U×D ………………………………………………（1.4）
Dn?EaCe≈U×Ce=KD
在假设电枢内阻转小的情况下式中K
?UCe?，K是常数。
图10为施加不同占空比时实测的数据绘制所得占空比与转速
的关系图。
图10 占空比与电机转速的关系
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