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1、湖南科技大学信息学院20112012学年第一学期课程设计报告课程名称： 计算机控制技术 设计名称： 直流电机速度控制 班 级： 08级自动化2班 学 号： 姓 名： 李儒贵 目 录一、设计目的和要求 21.1设计目的 21.2设计要求 2二、系统设计说明及流程图 32.1设计总体概述 32.2系统总体框图 42.3系统流程图 62.4主控制器选择 62.5显示方案设计 8三、系统各部分说明 63.1 MCU系统电路图 63.2键盘扫描电路图73.3显示电路图 83.3电机电路图 9四、程序设计 9五、系统原理图 11六、总结 12一、设计目的和要求1.1设计目的设计制作和调试一个由MCS51单
2、片机组成的直流电机速度控制系统。通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握直流电机的速度控制和测试方法。1.2设计要求1在显示器上显示任意四位十进制数2 将8个键定义键值为07，按任意键在显示器上显示对应键值3 实现：（1）定义键盘按键：5个为数字键15；3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START；（2）显示器上的四位可显示每分钟的速度；（3）通过键盘的按键，设置直流电机每分钟的速度值；（4）按START键启动电机开始转动，按SET键停止；按CLR键清零。二、系统设计说明及流程图21设计总体概述：单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。PWM
3、是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。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”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。本系统以AT89S52单片机为核心，通过单片机控制，C语言编程实现对直流电机的调速。系统控制方案的分析：本直流电机调速系统以单片机系统为依托，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。本文所研究的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部
4、分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。硬件部分由电源模块、单片机控制单元、电机驱动电路、LED显示电路、霍尔传感器电路构成。键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P2.0与P2.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出方波，根据方波测出转速，比较给定转速与实际转速得到差值再通过P控制来实现电动机转速的控制。电动机的运转状态通过LED显示出来。电动机所处速度显示。每次电动机启动后开始计时，停止时LED显示出本次运转所用时间，时间精
5、确到0.1s。总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示单片机数码管显示小键盘直流电机及驱动22系统总体框图： 显示电路 晶振复位 电路 AT89S52 电机控制 键盘23系统流程图：开始定时/计数器初始化是否有键按下中断初始化NY键处理显示控制直流电机2.4 主控制器选择方案一：采用数字逻辑芯片本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统的成本就会急剧上升（相对于方案二）
6、。因此，本设计并未采用这种方案。方案二：采用单片机作为整个控制系统的核心鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，有更好的性价比，从可行性、可靠性及成本等方面考虑，我们采用了 AT89S52 单片机，晶振取12MHz。首先，利用单片机多中断源的协调处理能力，通过键盘扫描接收键盘送来的信号，确认功能设置，再通过内部定时器设置加热时间，实现数据装入，完成计时任务。其次，通过单片机达到监控的目的。这样设计可以使安装和调试工作并行进行，极大的缩短了设计制作的时间，同时降低了工作量。 综合考虑以上因素，采用了方案二。2.5 显示方案选择 方案一： 使用数码管显示 该方案控制最简单，由于只需要4个
7、数码管显示，这里采用四位一体数码管来显示方案二： 使用LCD12864液晶显示 点阵液晶可以显示多种字符及图形，拥有友好的人机界面及强大的显示功能。特别适用于智能控制的可编程人性化显示。 由于LCD12864比较复杂，这里数码管就可以满足要求，因此选择数码管显示。三、系统各部分说明3.1 MCU系统电路图 此图为MCU的最小系统图，包含晶振电路以及复位电路。3.2键盘扫描电路图： 由于此系统需要的IO口比较少，以及需要的按键不是太多，所以直接采用独立按键，而不采用传统的矩阵键盘。如图：S1-S5 表示数字1-5，由P00-P04控制。S6-SET设置键由P05控制。S7-CLR 清除键 由P0
8、6控制。S8-START开始键由P07控制。3.3显示电路：由于只需要4个数码管显示，这里采用四位一体数码管来显示。3.4电机控制部分：由于单片机无法直接驱动直流电机，所以这里采用uln2003a 来增强驱动能力，uln2003a内部含有8个达林顿管，这里只采用了一路。四、系统程序设计#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define KEYPORT P0/键盘端口#define LEDPORT P1/数码管数据端口#define LEDPOSI P2/数码管位端口uchar led_75=0x
9、3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66; /显示char lcd_position4=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;/位置uchar disbuf5=0,0,0,0;/缓冲uchar flag_dis=0; /显示标志uint time_count; /时间计数uchar flag_start=0;/开始标志uint time_temp;void delayms(uchar i) uint m,n;for(m=0;mi;m+) for(n=0;n1000;n+); void InitTimer0(void) TMOD |= 0x01; EA=1; ET0=1; TR0=1; v
10、oid Timer0(void) interrupt 1 TH0=0xff; TL0=200; time_count+;unsigned char keyscan(void) unsigned char temp=0; if(KEYPORT!=0xff) delayms(10); if(KEYPORT!=0xff) temp=KEYPORT; while(KEYPORT!=0xff);switch(temp) case 0xfe:return 0;break; case 0xfd:return 1;break; case 0xfb:return 2;break; case 0xf7:retur
11、n 3;break; case 0xef:return 4;break; case 0xdf:return 5;break; case 0xbf:return 6;break; case 0x7f:return 7;break; default:return 0;break; return 0;void display(void) char i;if(keyscan()=5) flag_dis=1;if(flag_dis=1) for(i=0;i 5;i+) disbufi=keyscan(); if(disbufi=6) LEDPORT=0X00; LEDPOSI=0X00; flag_dis=0;flag_start=0; time_count=0; time_temp=0; break; if(disbufi=7) flag_start=1;break; LEDPORT = led_7disbufi; LEDPOSI = lcd_positioni; delayms(2); LEDPOSI = 0xff; void main(void) P0=0XFF;P1=0XFF;P2=0XFF;P3=0XFF;InitTimer0();while(1) display(); ti
