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1、编号： 单片机综合设计实训论文说明书题 目： 直流电机控制器 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 班夏敏 学 号： 1101120113 指导教师： 符 强 2014年 12月31日桂林电子科技大学实训说明书用纸摘 要本文是对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止、启动等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了STC89C52单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以4位共阴数码管显示模块，实现对电动机转速参数的显示；由命令输入模块及L9110H驱动模块组成。
2、采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，不断给控制电路发送PWM波形，由驱动电路功率放大来完成电机正反转控制。在设计中，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。关键词：STC89C52单片机；PWM调速；正反转控制。AbstractThis article is a DC motor PWM speed control design study, the main achievement of mot
3、or control. This course is primarily designed to achieve PWM speed controller for forward and reverse, acceleration, deceleration, and stop such an operation. And to achieve the circuit simulation. To achieve system, microcomputer control, in the design, using STC89C52 microcontroller control system
4、 as a whole, the core of the control circuit, accompanied by a variety of shows, drive module enables the motor speed parameter display and measurement; from the command input module, Optical isolation module and H-drive module. With the stand-alone keyboard with a break as a command input, single-c
5、hip in the process control, continuing to the optical isolation circuit to send PWM waveform, H-type motor driving circuit to complete positive inversion control. In the design, using PWM speed mode, by changing the PWM duty cycle to change the motor armature voltage, so as to realize the speed of t
6、he motor. Design of the control system hardware structure with a large number of integrated circuit modules, greatly simplifying the hardware circuitry to improve stability and reliability of the system so that the whole system performance is improved. Key Words: STC89C52microcontroller; PWM speed;
7、positive inversion control.目 录1 绪论11.1 直流电机及其发展11.2 直流电机的分类11.3 课题研究的目的和意义12 系统总体方案12.1 系统总体规划12.2 器件介绍22.2.1单片机STC89C5222.2.2 4位共阴数码管32.2.3 L9110H驱动芯片43 硬件设计53.1 控制电路53.2最小系统53.3 4位共阴数码管显示电路63.4总体电路74 系统软件设计84.1 系统主程序84.2 正反转部分84.3 加速部分94.4 减速部分95 系统的仿真与调试105.1硬件调试106 心得体会10谢 辞12参考文献13PCB图143桂林电子科技
8、大学实训说明书用纸1 绪论1.1 直流电机及其发展定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。随着经济的发展，电子应用技术的提高，各类直流电机的应用得到了迅速的推广，制成了许多具有实用价值的装置和产品，单片机控制的直流电机广泛地应用于钢管输送机、电磁锤、运煤机、起重机、空压机、冲压机、拉伸机、各种电动门、电动窗、电动纺织机等等。特别可喜的是利用直线电机驱动的磁悬浮列车，其速度已超500km/h，接近了航空的飞行速度，且试验行程累计已达数十万千米。1
9、.2 直流电机的分类直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类，其中根据直流电机的用途可分为以下几种：直流发电机（将机械能转化为直流电能）、直流电动机（将直流电能转化为机械能）、直流测速发电机（将机械信号转换为电信号）、直流伺服电动机（将控制信号转换为机械信号）。下面以直流电动机作为研究对象。1.3 课题研究的目的和意义在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现可调速机器。基于STC89C52单片机实现控制直流电机的转速单闭环调速系统，利用PWM信号改变直流电动
10、机的电枢电压，实现电动机加速、减速及正反转等功能。长期以来，自动调速电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。2 系统总体方案2.1 系统总体规划本次实训主系统确定设计要求如下：在速度模式下控制电机的加速、减速、正转、反转、启动及停止控制。电机速度可调并可显示转速的等级（本文设置的速度等级为099）。操作简单。总体设计流程如下图1所示。确定设计方案使用PROTEL设计电路图根据电路图编写程序流程图使用KEIL编写程序调试 试运行生成.HEX文件
11、购买元件焊制硬件实物完成设计不成功成功不成功成功 图1 总体设计流程图2.2 器件介绍2.2.1单片机STC89C52主要性能 标准STC89C52内核和指令系统 片内8kROM（可扩充64kB外部存储器） 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM（可扩充64kB外部存储器） 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率3.5-12/24/33MHz 向上或向下定时计数器 改进型快速编程脉冲算法 6个中断源 5.0V工作电压 全双工串行通信口 布尔处理器帧错误侦测 4层优先级中断结构自动地址识别 兼容TTL和CMOS逻辑电平 空闲和掉电节省模式 PDIP(40)和PLCC(44)封装形式图2
12、STC89C52性能图图3 STC89C52引脚图2.2.2 4位共阴数码管图4 数码管引脚及内部逻辑图2.2.3 L9110H驱动芯片L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC 之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.52.0A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机或开关功率管的使用上安
13、全可靠。L9110被广泛应用于电机驱动和开关功率管等电路上。 图5 L9110H引脚图3 硬件设计本设计的硬件电路只要包括控制电路、最小系统、驱动电路、显示电路四大部分。最小系统只要是为了使单片机正常工作。控制电路主要由开关和按键组成，由操作者根据相应的工作需要进行操作。显示电路主要是为了显示电机的工作状态和转速。驱动电路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。3.1 控制电路根据系统的控制要求，控制输入部分设置了启动控制，换向控制，加速控制和减速控制按钮，控制电路如图6所示。当按键的状态变化时，内部程序检测P1口的状态来调用相应的启动和换向程序，发现系统的电机的启动和正反转控
14、制。根据直流电机的工作原理可以知道，直流电机转速的控制主要是通过控制通入电机的脉冲宽度，从而控制电机的转速。对于单片机而言，主要的方法有：软件延时和定时中断在此电路中电机的转速控制主要是通过定时器的中断来实现的，该电路控制电机加速度主要是通过按键控制外部中断根据按键次数，改变速度值存储区中的数据，这样就改变了直流电机的输出脉冲宽度，从而改变了电机的转速。3.2最小系统单片机最小系统或称为最小应用系统，就是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路、晶振电路。复位电路：使用了独立式键盘，单片机的P1口键盘的接口。该设计要求只需6个键对直流电机的状态进行控制。复位电路采用手动复位，所谓手动复位，是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态。晶振电路用30PF的电容和一个12M晶体振荡器组成为整个电路提供时钟频率。如图7所示。晶振电路：8051单片机的时钟信号通常用两种电路形式电路得到：内部震荡方式和外部中断方
