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1、基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机摘 要直流无刷电机是同步电机的一种，由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,）组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定
2、的转速。MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计，它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。关键词：单片机，直流无刷电动机，控制系统BASED ON THE MCS - 51 SINGLECHIP MIC
3、ROCOMPUTER CONTROL BRUSHLESS DC MOTORABSTRACT Brushless dc motor is a kind of synchronous motor, the motor ontology, and position sensors and electronic switch line 3 parts. The stator winding into general multiphase (three-phase, four, five phase), rotor surface-mounted according to the certain by
4、permanent extremely logarithm (system 2p = 2,4-diflooronitrohenzene,.). Composition. The speed of the motor rotor rotating magnetic field by the speed of the motor stator and rotor polar number (P) : N = f/P j. In a fixed number of rotor stator circumstance, change the frequency of rotating magnetic
5、 rotor speed can be changed. Brushless dc motor is synchronous motor drive and control (electronic), a rotating magnetic field frequency control stator and rotor motor speed feedback to the control center, in order to achieve and correction of dc motor characteristics. Namely brushless dc motor for
6、rated load in range when the load change still can control motor rotor maintain speed. MCS-51 SCM is the Intel company manufactures A range of MCU, is an integrated circuit chips, using the technology with large scale data processing ability of microprocessor (CPU), random access memory (RAM), read
7、only memory (ROM), input/output interface circuit and timing calculator, serial communication, pulse width modulation circuit, A/D converters to A semiconductor silicon integrated circuits, the circuit in software under the control of the accurate, rapid and efficient program designers pre-ordained
8、task.This paper will introduce MCS-51 single-chip microcomputer control design of brushless dc motor control, which can realize brushless dc motor start, stop, stop, positive &negative, deceleration etc. Function.KEY WORDS: SCM，Brushless dc motor，The control system6目录前言1第1章 单片机概述31.1单片机概述31.2单片机的特点及
9、应用领域41.2.1单片机的特点41.2.2单片机的应用领域5第2章 MCS-51系列单片机的结构及工作原理72.1 MCS-51单片机的硬件结构72.2 MCS-51单片机的引脚及其功能描述82.3 MCS-51单片机的工作方式112.4 MCS-51单片机的最小应用系统132.5 MCS-51单片机的指令系统142.5.1 指令系统概述142.5.2 指令系统简介14第3章 直流无刷电动机简介183.1直流无刷电动机的基本组成183.2直流无刷电动机的工作原理19第4章 单片机控制直流无刷电动机234.1 预备知识234.2 设计要求234.3硬件设计234.3.1 电动机介绍234.3.
10、2 电动机驱动器介绍254.3.3 控制电路设计314.4 软件设计404.4.1 程序流程图404.4.2 程序清单43结论49谢 辞50参考文献51附录52外文资料翻译53前言20世纪人们跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和计算机时代。单片机作为微型计算机的一个重要分支，现如今已经得到了全面的发展，它以体积小、功能全、价格低等一系列特点在国内外都获得了广泛的应用，人们对于单片机的功用范围也提出了更高的要求。随着微电子技术，系统集成技术和电子技术的高速发展，一大批新颖、独特、高集成度、高性价比的单片机竞相问世。单片机的使用领域已经深入到了智能仪表、通信设备、实时工控、导航系统、家用
11、电器等工业、农业、国防、教育等方方面面。虽然目前市场上单片机的种类很多，世界各大公司以MCS-51单片机基本内核为核心的各种扩展型、增强型的单片机不断推出，但最具典型的当属英特尔公司的MCS-51系列单片机。该系列单片机是一种通用型的8位单片机，性价比较高，具有品种全、功能强、软硬件数据丰富等特点应用的量及其范围较大，至今为止，MCS-51系列单片机及其扩展型、增强型仍为单片机市场上的主流机型。直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的，它是步进电动机的一种，继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷
12、电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用，而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器，空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势，尤其是随着微电子技术的发展，直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域，这就使得直流无刷电动机的应用范围越来越广。本毕业设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机，利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转，加减速等控制，并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等内容，既着重单片机的基本知识、功能原理的
13、深入阐述，又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。本毕业设计论文参考了大量的数据，借鉴了不少专家、学者和单片机爱好者的著作、学术论文、交流讨论文章和经验心得等，在此对他们表示最诚挚的感谢！本论文在写作时同样得到了指导教师赵秀婷的帮助，在此也表示衷心的谢意！由于本人水平有限，加之时间仓促，其中难免存在错误和不足之处，还望指导老师批评指正。第1章 单片机概述1.1单片机概述单片机自20世纪70年代问世以来，作为微型计算机的一个重要分支，得到了快速的发展。它以体积小、功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，已经渗透到了社会生活的各个领域。单片机（single-chip microcom
14、puter）是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理等）的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路（I/O）、串行通信口（SCI）、脉宽调制电路（PWM）、定时计算器、A/D转换器及D/A转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效的完成设计者事先规定的任务，这样的一块具有一台计算机的属性，可以构成一个最小而完善的的计算机系统的电路芯片就称为单片微型计算机，简称单片机。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS（互补金属氧化物半导体）化、低功耗、
15、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。CMOS化 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。低功耗化 单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在36V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。低电压化 几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求。大容量化 以往单片机内的ROM为1KB4KB，RAM为64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。高性能化 主要是指进一步改进CPU的性能，加快指
