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1、摘 要近年来，随着科技的进步，直流电机较之于交流电机具有很强的优势在很多情况下应用非常广泛，可以在不同情况下满足人们对自动化系统的要求。本系统以STC89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制LN298大功率H桥路驱动直流电机已达到控制转速的目的。通过数码管将速度等级显示出来，此外分别从主控制芯片的选择、显示电路的比较与选择、 电机调速控制模块、电源电路与电机驱动电路四个方面进一步确定系统的总体设计方案，最后通过数码管LED显示程序设计以及电机控制子程序完成实验步骤，并在结论部分对系统调试过程中的常见的故障分析和注意事项做出了摘要说明，具有一定的理论和实际意义。关键词：STC8
2、9C52； 双向可逆控制系统； PWM调速； ABSTRACTThis paper introduces the design of the system hardware and software design, and the hardware block diagram and software flow chart and gives some description. According to the hardware block diagram of the following function modules of STC89C52 chip, the design, the L
3、298 full bridge driver chip, the pulse processing, amplification, output to control the speed of motor. Control of the L298 high power H bridge drive DC motor has to control the speed of the. Through the digital tube display speed grade, also can through the button control motor story of inversion,
4、and the motor speed to add and subtract. The system design is reasonable, complete functions, superior performance, good results in the actual production, easy to control, simple and flexible configuration advantages.Keywords: STC89C52； MCU； PWM speed control目 录摘要IABSTRACTII前言IV1绪论11.1课题研究的背景11.2 国内
5、外技术发展的现状21.3本设计的目标任务22系统总体方案32.1 主控制芯片的选择32.2 显示电路的比较与选择32.3 电机调速控制模块32.4 电源电路与电机驱动电路43系统硬件方案设计53.1 系统总电路框图设计53.2 系统模块电路设计及原理54系统的软件设计164.1 系统的整体程序流程图164.2 数码管LED显示程序设计174.3 电机控制子程序185系统调试195.1 常见的故障分析195.2 系统调试注意事项19结论20参考文献21致谢22附录一 硬件原理图23附录二 程序源代码24宿州学院本科生毕业设计 绪论（1）课题研究的背景近些年来，社会在飞速发展，生产力在不断的提高。
6、直流电机的因为应用的范围广，并且可以满足不同情况下人们对电机的各种近乎苛刻的要求，所以直流电机的优势地位越来越明显。现在的生产力越来越高就离不开人们对电机的高质量的要求。如果仅仅通过改变电枢、改变电压等远远满足不了人们对电机的要求，生产力也跟不上，所以这时用PWM方调控直流电机运转速度的办法就由此产生。之前的调速系统在长期的运用过程中人们发现主要有以下问题有待完善：模拟电路使用的时间越长，会因为发热在运行的过程中造成损耗，并且对噪声特别敏感。当直流电机用上PWM后，就完美的覆盖了以上的缺点，实现了数控，大大的降低了成本和减少了噪音。并且PWM的开始的频率就非常的高，所以仅仅靠电枢电感就可以得到
7、直流电，同时高的开关频率，可以使电机控制系统得到很快的响应，噪音小、抗干扰的能力也非常棒。节约能耗的远离在于只要保持开关处于工作状态，就可以减少主要电路上运行的损耗，并且在不断的研发过程中，不断改变它的体积等，现如今已经具有占用的空间小，损耗小的特点。现在的工业生产中，电动机主要提供动能，人们在不断的做出尝试新的电动机来满足生产的需要，旧的电动机不断地接受时间的检验，遵循优胜劣汰的市场法则。现在的直流电机采用的是晶闸管成功的取代了之前笨重的发电机系统。现如今电子技术越来越成熟，这使得直流电机的调控速度向数字化转变。单片机技术应用于直流电机，使得直流电机的调速进行到一个新的高度。直流电机较之于交
8、流电机的调速的原理是类似的，可以通过改变电压来改变速率。PWM的基本运作原理其实在上个世纪人们就对此进行了深入的研究和探讨，但是那个年代的的电器发展还处在萌芽的阶段，所以该技术一直没有得到广泛的应用。直到一九八几年，电子技术越来越成熟，人们已经能够有足够的生产力去运用，所以PWM技术才被发现和利用起来。现在也出现了新的理论和理论方法，PWM技术发展的局限性和绊脚石瞬间荡然无存。所以人们pwm技术发展的速度非常快，直到现在，以PWM技术变形的多种技术已经在不同领域得到运用。（2） 国内外技术发展的现状直流电动机启动快、制动快，并且在切换不同的速度时可以平稳的过渡，所以正是因为此优势使得直流电机在
9、很多需要改变速度和该笔那电力方向的领域中应用的非常多。以前的直流电动机都是采用的模拟电路作为控制的基本手段，且有时会采取少量的数字电路组成，这样组成的控制系统硬件部分的体积非常大，却功能非常少，系统不能灵活的运行，这些都是直流电机内采用的控制技术不能得到应用和大范围的推广。现在的计算既技术非常完善，很多的控制系统的运行程序都可以通过软件和计算机编程来解决，这样的得到的控制系统使得人们对直流电机的控制更加方便和灵活，使系统的性能得到大幅度的提高，并且节省了中间必须的人力成本，降低了直流电机的总成本，并且运行速度更快，调控更加方便，最后当然工作效率也大幅度的得到提高。(3)本设计的任务本系统已ST
10、C89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，将其在数码管将速度等级呈现出来，本设计的主要任务主要包括： （1）直流电机的正转控制；（2）直流电机的反转控制；（3）直流电机的加速控制；（4）直流电机的减速控制；（5）数码管显示电路设计与实现；（6）单片机最小系统设计；（7）电机驱动电路设计23宿州学院本科生毕业设计 1系统总体方案系统总体设计方案的步骤为先选择主控制芯片，然后通过显示电路的比较与选择、电机调速控制模块、电源电路与电机驱动电路三个方面逐步确定系统的软硬件指标，最终将设计分为硬件和软件两个部分分别详细概括，本文的设计原理是主要以单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，
11、控制LN298大功率H桥路驱动直流电机控制转速，并且将结果通过数码管将速度等级显示出来作为具体分析概述。系统总体方案如下所示：1.1 主控制芯片的选择本次设计采用STC12C5A60S2单片机作为控制元器件，该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一。其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前市场上有很多公司都推出了51系列的兼容机型，占据了市场上大部分的份额。并且这种现状还会持续很久。其中51单片机的应用范围是最广的。而且因为有其他的系列相继推出，所
12、以51单片机的成本也不高，对企业来说使用非常划算。1.2 显示电路的比较与选择数码管显示具有亮度高、显示简单简洁、成本低廉，可靠性高、响应速度快等有点。在实际工程中，人即便站在很远的位置也能看清楚数码管显示的信息。而且数码管驱动简单，采用硬件驱动即不需要程序控制，完全不占用CPU的资源。因此我们这里采用LED数码管显示信息 1.3 电机调速控制模块采用由三极管组成的H型PWM电路。用单片机控制三极管使之工作在占空调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路是在管子的饱和下运行，所以运转的速度非常的高。H型线路了直流电机改变素的方向和调节转速的大小。电子开关就不具备这种优势，虽然开的速度快，但是不
13、能很快的到达工作状态，稳定性也不好。所以，在实际的生产过程中，直流电子运用的是H型电路，采用的是PWM调速技术7。1.4 电源电路与电机驱动电路本设计电源选择直流稳压电源模块。将插线板电源经过变压、整流、滤波、稳压后输出。为系统提供稳定可靠的电源。虽说会有一些不稳定因素但携带方便，所以选择锂电池来负责电源。电机驱动我采用大功率电机驱动专用芯片。L298内部继承大功率H桥路。具有稳定性高、使用简单，驱动力大等特点。能够驱动大功率电机和控制电机的正传和反转，同时对于电机调速也是非常理想的选择。因此采用此种方法。宿州学院本科生毕业设计 2系统硬件方案设计2.1 系统总电路框图设计 本系统以STC89
14、C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制LN298大功率H桥路驱动直流电机已达到控制转速的目的。通过数码管将速度等级显示出来，此外可以通过按键控制电机的正传反转、以及电机速度加和减。图1 系统总体框图3.2 系统模块电路设计及原理3.2.1单片机最小系统设计单片机最小系统是整个系统的核心控制部分，以STC89C52单片机为核心，配以外围电路：时钟电路、上点复位电路构成。主要完成数据的采集处理和转换。MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年继MCS-48系列8位单片机之后推出的高档8位单片机，此单片机凭其稳定的性能、高性价比以及良好的兼容，在各个领域得到了最为广泛的应
15、用，也是我国目前应用最广的单片机系列。在性能和功能方面，MCS-51单片机大大优于MCS-48单片机。MCS-51系列有多种机型可供用户选择8。（1）单片机内部结构MCS-51系列单片机最早的典型代表为8051,87581,8031，由于其型号和生产厂商的不同，在片内存储器容量、中断系统、外围功能模块、最高时钟频率以及处理器速度等方面有很大的不同，但它们的指令系统完全兼容，硬件系统的基本结构也相同，其主要的性能特点如下1) 8位CPU.2) 片内128B RAM(MCS-52子系列有256B RAM) 。3) 片内4KB ROM/EPROM(8051/8751).4) 特殊功能寄存器区。5) 两个优先级的5个中断源结构。6) 4个8位并行I/O口（P0，P1，P2，P3）。7) 两个16位定时/计数器（MCS-52子系列有3个）.8) 全双工串行口。9) 布尔处理器。MCS-51的典型产品有8
