基于MCS-51单片机的直流电机转速测控系统设计

本系统的脉冲宽度调制(PUlse Width Modulation)原理是：脉冲宽度调制波由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。该系统由一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。脉冲信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。图3所示为脉冲宽度调制系统的调制原理和波形图。

设样本τk为均匀脉冲信号，它的第k个矩形脉冲可以表示为：

其中，x{t}是离散化信号；Ts是采样周期，τ0是未调制宽度，m是调制指数。现假设脉冲幅度为A，中心在t=kTs处，τK在相邻脉冲间变化缓慢，那么，其Xp(t)可表示为：

其中，，ωs为电机角速度，结合式(2)可见，脉冲宽度信号可由信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当τ0Ts时，相位调制部分所引起的信号交迭可以忽略。因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。C8051单片机有2个12位的电压方式DAC，每个DAC的输出摆幅为0 V～VREF，对应的输入码范围是0x000～0xFFF。通过交叉开关配置可将CEX0～CEX4配置到P2端口，这样，改变PWM的占空比就可以调整电机速度。