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1、图书分类号:密 级:徐州程摩院毕业设计（论文）基于AT89S52单片机直流电机控制系统的设计THE DC-MOTOR SPEED MODIFICATIONDESIGN BASED ON AT89S52学生姓名学院名称信电工程学院专业名称指导教师电子信息科学与技术2011年 6月 8日徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担
2、。论文作者签名： 日期： 年 月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。 徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件 和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文 的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库 进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。论文作者签名： 导师签名：日期：年 月日日期：年 月日摘要电机在各行各业发挥着重要的作用，而电机转速是电机重要的性能指标之一
3、，因而测 量电机的转速和电机的调速，使它满足人们的各种需要，更显得重要，而且随着科技的发 展,PWM调速成为电机调速的新方式。随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字 系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52 芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系 统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的 控制，以及PWM的占空比在LED上的实时显示。关键词直流电机；AT
4、89S52； PWM调速；L298AbstractMotors play important roles in all walks of life and the rotation speed of motors is one of the vatal performance indexs.In addition,it is more important to meet peoples demands by testing the rotation speed and the speed governing of motOTS.Whats more ,with the development
5、of science,a new way of speed governing turned up which called PWM.With the rapid development of digital technology, micro-controller in all areas of society have been widely used.Because digital system has many advantages which analog system does not have,such as strong anti-interference, simple in
6、terface with the PC, easy upgrade and maintenance for system.This project is a speed governing system of the pulse width of DC motor controlled by microcontroller AT89S52 and L298.Making the use of the chip of AT89S52 ,1 design a controlling system of DC motor of low cost.lt can simplify the system
7、structure reduce system cost,strengthen system performance and meet more needs from more applications.And the system can control the corotation,reversal,scraming,accelerating and slowdown of motors and display the duty ratio of PWM on LED in real time.Keywords DC Motor AT89S52 PMW Speed Automatic L2
8、98hi目录1绪论11.1直流电机11.1.1直流电机的发展11.1.2直流电机控制方法11.1.3直流电机工作原理21.1.4直流电机主要技术参数21.2单片机及微处理器控制系统的发展22系统论述42.1设计背景42.2设计思路42.3系统框架设计43 PWM脉宽调制原理63.1 PWM调速原理63.2 PWM调速方法63.3 PWM实现方式73.4 PWM控制流程图74系统硬件设计84.1系统基本组成84.1.1硬件模块组成84.1.2单片机整个控制模块84.2AT89S52 的简介94.2.1 AT89S52主要性能94.2.2 AT89S52主要功能列举94.2.3 AT89S52各引
9、脚功能介绍104.2.4 AT89S52的内部资源124.3 L298电机驱动模块124.3.1 L298电机驱动简介134.3.2 L298内部的原理图134.3.3 L298内部H桥驱动电路134.3.4 L298引脚符号及功能154.3.5 L298的逻辑功能154.4.6本系统中单片机与L298的连接164.4 LED数码管显示164.4.1 LED 简介164.4.2 LED七段数码管的结构174.4.3 LED常见数字和字符的字段码184.4.4 LED 显不简单的程序流程184.4.5本系统中单片机与LED的连接194.5独立式键盘控制模块204.5.1键盘的功能及分类204.5
10、.2独立式键盘204.5.3本系统中独立式键盘与单片机的链接205系统软件设计225.1主程序流程图225.2定时器中断程序流程图235.3 LED数码管显示PWM占空比流程图245.4独立式键盘控制流程图256实物设计成果266.1电机正转266.2电机反转266.3电机加速276.4电机减速276.5电机急停28结论29致谢30参考文献31附录32附录1系统程序32附录2原理图36附录2.1系统原理图36附录2.2 L298电机驱动与单片机的连接36附录2.3 LED数码管与单片机的连接37附录2.4独立式键盘与单片机的连接371绪论1.1直流电机1.1.1直流电机的发展直流电动机在冶金、
11、矿山、化工、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支持，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控制、自动化等方面。在
12、实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较 高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。电动机的调速性能 如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此, 调速技术一直是研究的热点。1.1.2直流电机控制方法直流电动机转速的控制方法可分为两类：励磁控制法与电枢电压控制法。励 磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小但低速时受到磁场饱和的限制，高速时受 到换向火花和转向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较 差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。传统的改变端电压的方法是通过调节电阻来实现的，但这种调压方法效率
13、低。随着电力电子技术的发展，创造了许多新的电枢电压控制方法。其中脉宽调 制（Pulse Width Modulation, PWM）是常用的一种调速方法。其基本原理是用改 变电机电枢电压的接通和断开的时间比（即占空比）来控制马达的速度，在脉宽 调速系统中当电机通电时，其速度增加，电机断电时其速度降低。只要按照一定 的规律改变通断电的时间，就可使电机的速度保持在一稳定值上。直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类，其中根据直流电机的用 途可分为以下几种：直流发电机（将机械能转化为直流电能）、直流电动机（将 直流电能转化为机械能）、直流测速发电机（将机械信号转换为电信号）、直流伺 服电动机（将
14、控制信号转换为机械信号）。1.1.3直流电机工作原理直流电机电路模型如图1T所示，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆 柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈abcdo当线圈中流过电流时，线圈受到 电磁力作用，从而产生旋转。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时, 线圈的方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。直流 电机模型见图l-lo1.1.4直流电机主要技术参数直流电机的主要额定值有：额定功率Pn：在额定电流和电压下，电机的负载能力。额定电压Ue：长期运行的最高电压。额定电流Ie：长期运行的最大电流。额定转速n：单位时间内的电机转动快慢。以r/min为单位。励磁电流I
15、f：施加到电极线圈上的电流。1.2单片机及微处理器控制系统的发展单片微型计算机的诞生是计算机发展史上的一个新的里程碑。近年来，随着 技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的 应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、 过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机 的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心一单片机，正 朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方 向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地 应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控 制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可 靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以提高整个系统的可靠性和可行性。早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的 缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统
