基于单片机熔炼炉炉门控制系统设计摘要本设计主要是基于电动机正反转的自锁，从而运用单片机通过按键开关来实现对熔炼炉炉门的开和关的远程控制MCU采用AT89C51单片机，完成对三相电机的控制、显示等功能本设计由三个部分组成： LED显示器、驱动电路、和电源模块对三相电机进行控制，同时电机的工作状态用LED显示器显示出来关键词 单片机/LED显示器/电机控制系统Based on SCM expatiated door control system designABSTRACTThis design is mainly based on motor positive &negative, thus the self-locking single-chip processor is used to achieve by button switches expatiated door on or off of remote control. MCU AT89C51 microcontroller and the completion of the three-phase motor control, display, and other functions. This design consists of three parts: the LED display, control circuit, and the power modules. Control of three-phase motor, and motor with LED display the working state of the display. Keywords ：microcontroller / LED display / Motor control system 1 绪论随着数字化技术发展，数字控制技术得到了电路，降低了成本，如果再辅以适当的软件抗干扰广泛而深入的应用。
由于电动机组成的控制技术，还可以极大提高系统的可靠性系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制电机正反转控制原理的基本要求，得到了极其广泛的应用而单片机技术的成动，使得对步进电动机的控制更加得心应手，更加便于操作电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）电动机主要由定子与转子组成通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动 它是将电能转变为机械能的一种机器通常电动机的做功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用电动机的发展：1831年美国物理学家亨利设计出最初的电子式电动机。
受到亨利的启发，一位名叫威廉·里奇的人设计并造出了一台可以转动的电动机里奇的这架电动机类似于我们今天在实验室里组装的直流电动机模型 到了19世纪40年代，俄国科学家雅科比使电动机变得更为实用了他用电磁铁替代永久磁铁进行工作这种新型电动机当时被装在一艘游艇上，载着几名乘客驶过了涅瓦河此事引起了极大的轰动此后，出生于克罗地亚的美国人特斯拉于1888年，制造出了第一台感应电动机，他在各种电动机中，算是被应用最广的一种感应电动机会将交流电快速输入一组称为“定子”的外线圈，继而产生一个旋转磁场转轴内的一组线圈则称为“转子”，它会被定子的旋转磁场感应出电流，然后转子会因电流变化而转变成电磁铁 美国物理学家亨利于法拉第同时作出电磁感应的伟大发现，1830年8月，亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象，这比法拉第发现电磁感应现象早一年但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁，没有及时发表这一实验成果，也没有及时的去申请专利，失去了发明权可是亨利从不计较个人名利，他认为知识应该为全世界人类所共享，从未与法拉第争过发现权，仍然专心致志地献身于科学事业亨利的高尚品德受到世人的称赞所以最后，人们还是将电磁感应现象的发现归于法拉第。
特别值得一提的是，亨利实验装置比法拉弟感应线圈更接近于现代通用的变压器2 方案论证与比较2.1 方案一采用直流控制交流的固态继电器对三相电机进行正反转的控制，用按键给单片机输入信号，由单片机对转换开关进行通断电，从而实现设计的目标2.2 方案二运用驱动 ULN2003 对电机进行控制，同时由LED 显示出电机的工作状态（正反转）键控开关单片机（AT89C51）数据显示（LED）驱动ULN2003 方案二功能框图2.3方案论证与比较 方案一结构复杂，采用固态继电器通过直接控制交流通断的方法，由按键开关给单片机提供信号从而控制固态继电器的通断来实现控制电机的正反转这样的话，如果其中的一个固态继电器发生故障就会使电机不能处于额定电压下，进而损坏电动机方案二运用按键的连锁来控制三相电机的正反转，在有保护电阻且有自锁控制的情况下，比较安全，即使有短路、断路的情况发生，由于开关的自锁反应，出现问题会自动停下，不会有下一步的进行本设计的可燃气体警报器由三个部分组成：LED显示器、驱动电路和电源模块组成3 硬件电路设计3.1 概述 该设计中采用按键开关给单片机AT89C51 送入信号，通过单片机控制LED显示和驱动的工作，进而对三相电动机进行正反转的控制，从而实现熔炼炉炉门的开与闭。
3.2 AT89C51单片机AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机该器件采用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和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，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 1．主要特性：· 8031 CPU与MCS-51 兼容 · 全静态工作：0Hz-24KHz· 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)· 三级程序存储器保密锁定 · 128*8位内部RAM· 32条可编程I/O线 · 两个16位定时器/计数器· 6个中断源 · 可编程串行通道· 低功耗的闲置和掉电模式· 片内振荡器和时钟电路2．管脚说明：VCC：供电电压。
GND：接地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P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号I/O口的内部结构： I/O口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心 读引脚时也就是把端口作为外部输入线时首先要通过外部指令把端口锁存器置1然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错为什么看上面的图如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1该场效应管就导通对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为1也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1若先执行置1操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类I/O口被称为准双向口89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。
RST：复位输入当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用另外，该引脚被略微拉高如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效/PSEN：外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有。