基于ＡＴ８９Ｃ５２的直流电机ＰＷＭ调速实验创新教学研究＊张金萍，刘海华，卢亚娟（河南工学院电气工程与自动化学院，河南新乡４５３００３）摘要：为提升实验课的教学创新性，将虚拟仿真技术引入实验教学。以直流电机ＰＷＭ调速实验为例，基于虚拟仿真软件Ｐｒｏｔｅｕｓ完成直流电机调速系统硬件电路的搭建，主要包含单片机最小系统、驱动电路、显示电路、按键电路等模块。在此基础上，利用Ｋｅｉｌ编程软件对ＡＴ８９Ｃ５２单片机进行编程，完成电机控制程序的编写，主要包含转速计算、转速调节器设计、ＰＷＭ调速实现等部分。最后进行联合仿真调试，完成直流电机ＰＷＭ调速虚拟仿真实验。虚拟仿真有助于学生加深理解原理、掌握方法，提高学生创新性解决复杂工程应用问题的能力。关键词：直流电机；ＡＴ８９Ｃ５２；ＰＷＭ调速；虚拟仿真中图分类号：ＴＮ２７１文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－７７７２（２０２３）０２－００７６－０５０引言虚拟仿真技术是提高实践教学效率的有效手段。Ｐｒｏｔｅｕｓ虚拟仿真软件拥有丰富的元件库，为设计者提供了一个功能强大的电路仿真平台。同时通过加载Ｋｅｉｌ编程软件生成的Ｈｅｘ文件到仿真单片机中可以实现软硬件的联合仿真［１］。直流电机调速实验在电气控制、单片机控制等领域都是一个典型的实验，目的是让学生掌握直流电机工作原理与调速方法［２］。本文试图将实际工程问题融入实验教学，利用Ｐｒｏｔｅｕｓ虚拟仿真软件搭建直流电机调速系统仿真电路，进行直流电机调速虚拟仿真实验，开发与工程应用紧密相关的实验项目［３］，积极推进学生实验技能和科研能力的培养，提升学生分析问题与解决工程实际问题的能力［４－６］。１直流电机ＰＷＭ调速原理直流电动机转速ｎ的表达式为：ｎ＝ＩａＲａＣｅφ（１）由式（１）知，电机电枢电压与转速变化成正比关系，也即调节电枢电压可以实现电机调速的目的。而对电机电枢电压的控制常采用开关驱动方式，此方式下半导体功率器件工作在开关状态，通过脉冲宽度调制（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）来控制直流电机的电枢电压，从而实现电机调速［７］。ＰＷＭ调速方式有三种，即定宽调频法、调频调宽法和定频调宽法。前两种方法在调速时改变了控制脉冲频率，当频率与系统固有频率接近时，会引起系统振荡，因此本实验选择定频调宽法进行驱动电压的调节。ＰＷＭ脉冲波形图如图１所示。其中，Ｔ为ＰＷＭ波的周期，ｔ１为开关管导...
