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1、课程设计报告题目：基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计学 院： 机电工程学院专业班级： 测控 071 班学 号： 16姓 名：指导教师：设计地点： 机电实验中心同组人员： 设计时间：2010-10-082010-10-25江西理工大学创新实践报告1摘要本文主要研究了利用 Quick51 系列单片机控制 PWM 信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广泛等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用 8051 单片机自制了一个采用了专门的
2、芯片组成了 PWM 信号的发生系统，并且对 PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对 PWM 信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。还对直流电机的速度进行了测量和显示。关键词：单片机、 PWM、调速、测速、显示系统 江西理工大学创新实践报告2目录摘要 .1目录 .2第一章 概述 .31.1 概述 .31.2 Quick51 的技术简介和发展前景 .31.2.1 SmartSOPC 与 Quick51.31.2.2 Quick51 特性 .4第二章 总体方案设计 .52.1 8051 单片机简介 .62.2 PWM 信号发生电路设计 .122.2.1 PWM 的
3、基本原理 .122.3 128*64 液晶显示 .13第三章 硬件设计与连接 .143.1 传感器电路设计 .143.2 信号处理电路设计 .163.3 存储器电路设计 .173.3.1 I2C 总线概述 .173.3.2 存储器电路 .183.4 显示电路设计 .183.5 PWM 信号发生电路设计 .19第四章 软件设计 .204.1 系统软件总流程图 .204.2 程序清单 .21第五章 结论与展望 .31附录 .32附一 速度控制子程序 .32附二 电路图 .35参考文献 .36答辩问题 .37江西理工大学创新实践报告3第一章 概述1.1 概述本文主要研究了利用 Quick51 系列单
4、片机，通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM 控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM 控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪 80 年代以前一直未能实现。直到进入上世纪 80 年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM 控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理
5、论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已经出现了多种 PWM 控制技术。PWM 控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为 PWM 控制技术发展的主要方向之一。本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。1.2 Quick51 的技术简介和发展前景1.2.1 SmartSOPC 与 Quick51 SmartSOPC 教学实验开发平台集众多功能于一体，是SO
6、PC、DSP、EDA、ARM、ARM7 SOC 以及 8051 教学实验、科研开发的最佳选择。开发平台采用“主板核心板”的模式，更换不同的核心板即可实验不同平台江西理工大学创新实践报告4的功能。 Quick51 正是跟 SmartSOPC 相配套的 8051 单片机核心板。Quick51 是一款自由的、开放全部系统资源的单片机实验板。单片机芯片采用 Philips 最新推出的拥有 64KB Flash 的增强型 8052 内核单片机 P89LV51RD2，工作电压3.3V（3V 逻辑是大趋势） 。Quick51 与 SmartSOPC 配合，可以做各种单片机教学实验，如 LED 点阵扫描显示、
7、键盘检测、动态数码管、液晶屏、电机驱动、I 2C总线、红外收发、蜂鸣器、数字温度计、电子钟，等等。1.2.2 Quick51 特性 采用 Philips 半导体新型单片机 P89LV51RD2，增强型 Intel 8052 CPU 内核。具有许多增强功能，如内置 64KB 用户程序 Flash，8KB 引导 Flash（用来支持 ISP 和 IAP 功能） ，1KB 片内静态 RAM，双倍速模式，双 DPTR，4 个中断优先级，进入掉电模式后外部中断可唤醒（8052 只有复位，不方便） ，硬件SPI，增强型 UART，等等。 配备的P89LV51RD2单片机支持ISP（在系统可编程）方式下载用
8、户程序。Quick51只需要一根普通电脑RS-232通信电缆（该电缆已经随SmartSOPC实验箱标配）就能实现ISP下载，不需要制作专门的下载线。 配备1片专门的仿真芯片。在目前最流行的8051内核单片机Windows环境软件开发工具Keil C51的支持下，能够方便地进行硬件在线仿真，而且并不需要安装特别的驱动程序。该仿真芯片能够全面支持单步、全速、断点、跳出、变量观察、外围设备访问等仿真功能。 晶振（默认11.0592MHz）采用插座式安装，为用户替换成其它频点的晶振来做实验提供了方便。 复位方式可选：RC复位、按键复位、看门狗复位。此外，看门狗芯片还内置有256B的EEPROM。 单片机
