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1、直流电机控制实验 摘要：直流电动机在交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。而以 往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。如今，直流电动 机的调速控制已经离不开单片机的控制，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术 的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进 了学科发展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发 展，改变了世界，也改变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰 能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用 也更加广泛特别是在各种领域的
2、控制、自动化等方面。 关键词：STC89C52 PWM 电机控制 DC motor control experiment Summary:DC motors in transportation, machinery, textiles, aviation and other fields has been widely used. The conventional DC motor control simply control, difficult to control, not intelligent. Today, the DC motor speed control has been i
3、nseparable from the control of the microcontroller, the rapid development of microcomputer application technology to promote the development of automatic control technology, the human society entered the era of automation, microcomputer application technology and other disciplines intersect, promoti
4、on of the academic development and professional update, sparked new interdisciplinary and emerging technologies. The rapid development of modern science and technology, has changed the world, but also change the way people live. As the device small size, light weight, powerful, strong anti- interfer
5、ence ability, flexible control, easy to use, low cost characteristics, computer performance continues to improve, SCM applications are more widely especially control in various areas of automation and so on. Keywords: STC89C52 PWM motor control 目录 第 1 章 引言1 1.1 电机的研究意义 .1 1.2 设计方案.1 第 2 章 供电模块的设计2 2
6、.1 集成直流稳压电源芯片 LM7805 的介绍2 2.2 供电模块的构成.2 第 3 章 主控制模块的设计3 3.1 89C52 单片机的介绍 .3 3.2 89C52 的主要特性和结构特点 .3 3.3 89C52 的 IO 口介绍 4 第 4 章 键盘输入模块的设计5 4.1 键盘的电路及原理.5 第 5 章 显示模块的设计6 5.1 数码管及二极管的电路及原理 .6 5.2 PWM 简介 6 第 6 章 直流电机控制模块的设计7 6.1 直流电机的介绍.7 6.2 数模转换器 DAC0832 .7 第 7 章 课程设计总结9 致谢10 参考文献11 附录12 主程序12 子程序18 第
7、 1 章 引言 1.1 电机的研究意义 电气传动是现代最主要的机电能量变化形式之一，在当今社会中广泛使用着各式各样 的电气传动系统。直流调速系统因其变流方式及控制方法简单，调速性能好，长期以来在 调速传动中占统治地位。 而现在随着微电子技术的发展，微机功能的不断提高以及电力电子、计算机控制技术 的发展，电气传动领域出现了以微机为核心的数字控制系统。计算机的发展可以使复杂的 控制规律较方便的实现，以计算机为核心的数字控制技术成为自控领域的主流，也给直流 电气传动的发展注入了新的活力，使电气传动进入了更新的发展阶段。与传统控制系统相 比，计算机控制具有很多独特的优点。 长期以来，直流电动机因其转速
8、调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控 制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等 工厂自动化设备中。随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增 大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制 系统有着十分重要的现实意义。 1.2 设计方案 本论文设计的系统以单片机为控制核心，通过键盘设置各段运行参数，也可通过电脑 设置下载到单片机。单片机输出二进制控制量，经 D/A 转换电路将对应模拟电压送到直流 放大器的输入端。放大器根据输入的模拟电压而输出对应的电压来控制直流电机的转速。 显示部分显示各段设定的
9、转速值。单片机主要完成参数设置、参数显示和控制输出等功能。 第 2 章 供电模块的设计 2.1 集成直流稳压电源芯片 LM7805 的介绍 LM7805 是目前市场上非常常见的三端稳压器件。一般使用的是 TO-220 封装，能提供 DC 5V 的输出电压，应用范围广，内含过流和过载保护电路。带散热片时能持续提供 1A 的 电流，如果使用外围器件，它还能提供不同的电压和电流。7805 的主要特点有：输出电流 大，一般可以达到 1A；输出电压稳定，基本能一直维持在 5V；具有各种保护功能，过热保 护、短路保护、输出晶体管 SOA 保护。7805 还具有非常广的输入范围从 5V18V。工作结 的温度
10、范围更是可以从 0125无论多恶劣的环境 7805 也能轻松胜任。这么全面的一个 芯片实在是堪称全能，而且价格非常便宜。对于这么优秀的稳压电源芯片，我们还有什么 理由不去选用它呢。7805 管脚及外形如图 2.1 所示。 图 2.1 7805 管脚 2.2 供电模块的构成 整个电源供电模块由一片 7805 和 4 个电容构成。这是一个输出正 5V 直流电压的稳压 电源电路。IC 采用集成稳压器 7805，C1、C2 为输入端滤波电容，C3、C4 为输出端滤波电 容。 如图 2.2 所示，7805 的 1 脚接正 9V 的输入，2 脚接地，3 脚为输出。在 1 脚和 2 脚间 接两个滤波电容。3
11、 脚和 2 脚间也接两个滤波电容。 图 2.2 供电模块电路 第 3 章 主控制模块的设计 3.1 89C52 单片机的介绍 89C52 是一种带 8K 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。 89C2051 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
12、8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个 芯片中，ATMEL 的 89C52 是一种高效微控制器，89C2051 是它的一种精简版本。89C 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。 3.2 89C52 的主要特性和结构特点 89C52 的主要特性有：1.与 MCS-51 兼容；2.有 8K 字节可编程闪烁存储器;3.寿命长 1000 写/擦循环.数据保留时间可以达到 10 年；4.三级程序存储器锁定 5.具有 128*8 位内 部 RAM;5.32 可编程 I/O 线和两个 16 位定时器/计数器还有 5 个中断源；6.可编程串行通道， 低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和
13、时钟电路。 图 3.1 AT89C52 3.3 89C52 的 IO 口介绍 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管 脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为 数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为
14、低电 平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位 地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作 为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于 外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给 出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口 输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在
15、FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信 号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部 下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 第 4 章 键盘输入模块的设计 4.1 键盘的电路及原理 本设计采用了 4x4 的行列式键盘。行列式键盘的接法比独立式键盘的接法复杂，编程 实现上也会比较复杂。但是，在占用相同的 IO 端口的情况下，行列式键盘的接法会比独 立式接法允许的按键数量多。图 4.1 中硬件采用中断方式工作，用一个
16、 8 位 IO 口构成 44 键盘。具体做法如下将 P1.3P1.0 设为列输入线，P1.7P1.4 设为行输出线，并使 IO 输出信号 P1.7P1.4 为 0000。若有键按下，与门的输出端变为低电平，向 CPU 申请中 断，表 示键盘中有键按下。CPU 执行中断程序对键盘进行扫描，判断键值。CPU 在中断程序中 先将 P1.3P1.0 的数值读入以此判断出列值。然后再分别令 P1.7P1.4 逐行输出低电平， 并再次扫描 P1.3P1.0，以确定行值。如此就完成了键盘的输入扫描。 图 4.1 键盘输入电路 第 5 章 显示模块的设计 5.1 数码管及二极管的电路及原理 为了让使用者能直观地知道系统的运行状态，显示设备是必不可少的。这里采用了两 个七段数码管和七个发光二极管对系统运行过程的状态及结果进行显示。没有按键按下的 时候，数码管将不显示。而发光二极管将轮流点亮形成漂亮的跑马灯。由于红色发光二极 管的一般工作电流为 20mA，压降 1.7V。而单片机的管脚最大输出电流一般只有 10mA。为 了保护单片机使其温度及功耗不会过高，因此在二极管和单片机之
