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1、目录目录前言.1 正文.1 2.1 设计目的和意义.1 2.1.1 设计目的.1 2.1.2 设计意义.1 2.2 设计方法.1 2.3 设计内容 .2 2.3.1 89C51 单片机介绍 .2 2.3.2 内容概要 .3 2.4 电路分析 .3 2.4.1 程序流程图 .3 2.4.2 元件清单 .4 2.4.3 程序电路图 .5 2.4.4 程序运行结果 .5 2.4.5 Proteus 调试与仿真 .5 结论.6 总 结.7 参考文献.8第 1 页 共 8 页前言前言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速 或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
2、从控制的角度来看，直流调速还是交 流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线 性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂功能单一，而且系 统非常不灵活、 调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的 日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供 了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力 资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。正文正文2.1 设计目的和意义2.1.1 设计目的 作为理工科的学生应该在学习与动手实践中提高自己的专业技能知识
3、，通过课程设计 使我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法 和步骤；通过利用 AT89C52 单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的 编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握 protues 和 Wave 以及各种仿真软件的使用。现在的学习都是为以后的发展而做铺垫，通过课程设计提高自 己的动手能力。 2.1.2 设计意义 加深理解直流电机在单片机上的运用，增进对电路仿真的兴趣。2.2 设计方法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
4、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。本课程设计利用0832D/A转换，用程序改变 0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。 同时涉及到晶振时钟电路、上电复位电路、运放转变电流与电压转换电路。本设计中 D/A输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。 DAC 0832是8位分辨率的数-模转换器芯片。建立时间 1s，单电源供5V15V。DAC 0832的内部功能框图和引脚连线见图2.1。DAC 0832 芯片的引脚有20个,芯片内部有一个8 位输入锁存器、一个8位DAC寄存器、一个8位的D/A转换器和控制电路等 DAC083输出是电流型的，但实际应用中
5、往往需要电压输出信号，所以电路中采用运算 放大器来实现电流转换为电压。当数字量输入在00HFFH范围时电压输出量为0- +X V， 或0- X V，这种方式称单极性输出，若电压输出为X V，则称为双极件输出。实际应用中需要单极性输出，也需要双极性输出，所以电路中应用一片双运放NRC4558来实现两种 极性输出。电路中运放第7端输出为单极性05V，1端输出为双极性5V。实验接口电路如图 2.2 所示，XFER 和 WR2 同时接 DGND，WRl 与 80C51 的 WR 连接，这 样 8 位 DAC 存器始终处于导通状态。当 CS 后 8 位数据输入寄存器时，便直接通过 8 位 AC 寄存器，
6、并由 8 位 DA 转换器进行 DA 转换。因此，此电路为异步输出结构方式。第 2 页 共 8 页图图 2.12.1 DAC0832DAC0832 引脚和内部功能框图引脚和内部功能框图图图 2.22.2 DAC0832DAC0832 与与 89C5189C51 连接接口电路连接接口电路2.3 设计内容2.3.1 89C51 单片机介绍 89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。其 引脚如图 2.3 所示。89C20
7、51 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单 片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制 造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪第 3 页 共 8 页烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器，89C2051 是它的一种精 简版本。89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案.图图 2.3 AT89C51 引脚图引脚图2.3.2 内容概要完成 89C51 应用系统设计(晶振电路， 上电复位电路等)，掌握直流电机的
8、驱动原理， 了解直流电机调速的方法。 编制程序改变 0832 输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。本实验中 D/A 输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。并完成主程序的设计及对应的子程序设计。选择适合的芯片, 元件并检查设计的原理图。按设计连线将其连接好， 完成子程序调试，再完成总程序的调试。 PWM 是单片机常用的模拟量控制方式，本例通过外接的 A/D 转换电路，对应外部不同 的电压值，利用 AT89C51 单片机产生占空比不同的控制脉冲，驱动直流电动机以不同的转 速转动。并通过外接的单刀双掷开关，控制电动机的正转与反转。2.4 电路分析2.4.1 程序流程图第 4 页 共 8
9、 页开始置0832口地址数字量FF送0832，启动D/A判高电平时间到否数字量00送0832，启动D/A判低电平时间到否高电平时间初值减1低电平时间初值加1YYNN图图 2.42.4 程序流程图程序流程图2.4.2 元件清单元 件 名 称所 属 类所 属 子 类AT89C51Microprocessor ICs8051 FamilyCAPCapacitorsGenericCAP-ELECCapacitorsGenericCRYSTALMiscellaneousRESResistorsGenericSW-SPDTSwitches&RelaysSwitchesMOTORElectromechani
10、calADC0808Data ConvertersA/D ConvertersPOT-HGResistorsVariable2N5550TransistorsBipolarPNPTransistorsGenericOPTOCOUPLERS-NPNOptoelectronicsoptocouplers图图 2.52.5 元件清单元件清单元件全部添加后，在 Proteus ISIS 的编辑区域中按图 3.33 所示的原理图连接硬件电 路。第 5 页 共 8 页2.4.3 程序电路图图图 2.62.6 程序电路图程序电路图2.4.4 程序运行结果图图 2.72.7 程序运行结果图程序运行结果图2.4
11、.5 Proteus 调试与仿真 加载目标代码文件，进入调试环境执行程序。在 Proteus ISIS 界面中，调节电位器 RV1，可以看到电机转速随着电位器的调节相应发生变化，如图 2.8 所示。同时通过示波器 观察单片机输出的 PWM 控制脉冲信号，如图 2.9 所示。切换开关 SW1 的状态可切换电机的 正、反转。第 6 页 共 8 页2.82.8 直接加工作电压的直流电机直接加工作电压的直流电机2.92.9 单片机输出的单片机输出的 PWMPWM 控制脉冲信号控制脉冲信号结论结论本文对单片机用于转速测量的理论、原理进行了系统的分析、比较，设计了显示接口 电路和应用程序。以下从四个方面进行总结： 1.硬件电路 单片机用于转速测量种类较多，方法各有不同，在硬件设计上根据使用场合、功能和要求， 采用的电路也有差异，单片机有用80c5l系列的80c3l、80c5l等，并对其进行扩展，接口采 用8155、8255等用于显示。本系统采用89c51单片机，充分利用单片机内部自带的两个16位 定时计数器进行设计，较完全的开发了单片机自身的功能，接口利用了89c5l的Po口具有 较大的电流驱动能力的特点，来扩展驱动芯片，直接由单片机驱动，简化了硬件电路。有 一定的实用价值和较高的性价比，可用于工业控制中的转速检测、民用电器及其他应用。 2测量方法 在测量原理上采用先进的M的
