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1、华 北 水 利 水 电 学 院毕 业 设 计 任 务 书设计题目：单片机控制直流电机速度的实时控制设计软件 一 设计目的通过设计单片机对直流电机速度的实时控制使学生掌握单片机及外围电路的设计方法和单片机软件的设计、编辑、仿真、调试；培养独立查阅资料，学会电子元器件的选型，并用硬件电路验证自己结论的能力；培养团队合作意识，结合已学理论知识，从设计过程中不断提高应用系统的设计能力和独立解决问题的能力，到达既能综合稳固运用所学理论知识又能真正提高实际动手能力的目的。 二 设计内容用555定时器产生实时控制信号，用软件实现不同频率信号到不同脉宽信号的对应转换，并通过正反转按键和PWM信号脉宽控制直流电
2、机的转动方向和速度。三 任务与要求1.查阅并熟悉各种常用单片机芯片的功能及指令系统，并掌握其实际应用的方法，主要是MCS51系列。2.了解单片机指令集和单片机汇编语言。3用单片机的端口输出PWM控制信号。3找到现实PWM控制应用的结合点，让自己的设计具有实用性。4画出程序流程图。5. 熟悉Proteus等仿真软件和硬件结合应用之前先进性系统仿真看能否到达所要求的控制目的。6进一步修改程序使其成为一套功能完善的单片机软件。7和做硬件局部的同学协作进行软硬件的调试8. 阅读参考资料、文献及论文，编写本设计的开题报告。9撰写标准论文并请指导老师审阅。10.按要求阅读2000字以上的外文资料。四 时间
3、安排次序周次内容12-4查阅相关资料，对单片机知识进一步进行系统学习，完成开题报告25分析设计系统总体思路36画出程序流程图47整理翻译资料58根据流程图编写子程序69-10编写完整系统程序，并在仿真软件上测试711-12软硬件调试，撰写论文,修改,打印813-14辩论五 应用系统单片机实现直流电机速度的实时控制在实际中的应用六 参考资料1，房小翠 王金凤编著,单片机实用系统设计技术,国防工业出版社。2 大学生毕业设计指导系列资料。3Protel软件可以从的资料下载中下载。4Proteus 仿真软件可从中下载。3期刊：?电力电子技术?、?计算机应用?、?小型微型计算机系统?、?计算机测量与控制
4、?等。4李华主编,MCS-51系列单片机实用接口技术,北京航空航天大学出版社。5其它单片机技术教材及资料。 2021年 3 月 21 日题目名称单片机控制直流电机速度的实时控制设计课题来源老师提供主要内容1 实现原理 利用单片机及一些外围器件实现直流电机转动控制，编制程序输出一串脉冲，经放大后驱动小电机，改变输出脉冲的电平及持续时间，到达使电机正转、反转、加速、减速、停转之目的。2方向控制方法实现直流电机转动原理:转动方向是按键按下的次数来控制的，P1.7按下那么电机正转，不按或重复按偶数次那么电机反转。转速大小那么是由555定时器输入频率或对应输出脉冲的占空比来决定的，无论正向还是反向输出，
5、占空比越大那么转速越快。3 软件设计软件是在硬件的根底上来满足用户需求的系统功能控制逻辑，对于单片机如果没有软件系统，系统功能无法实现。所以软件系统的正确与否是实现系统功能的关键。软件系统不仅要正确还要能准确实现系统的功能要求。本设计的软件系统采用模块化的设计思想来实现测频。模块化设计是将一个大的程序按功能分割成一些小的模块，各个模块相对独立、功能单一、结构清晰、接口简单。利用这种模块化设计有许多优点：控制了程序设计的复杂性；提高了元件的可靠性；缩短了开发周期；防止程序开发的重复劳动；易于维护和功能扩展。本系统编程局部工作采用C语言完成，采用模块化的设计方法，与各子程序作为实现各局部功能和过程
6、的入口，完成键盘输入、按键识别功能、PWM脉宽控制和LED显示等局部的设计。4 编程语言选择 目前通用的编程语言一般有两种：汇编语言和C语言 汇编优点：1.快 2.效率高 3.与硬件接近效率高 4.程序简单执行速度快；汇编缺点：1.汇编语言依赖于具体的机型，不能通用，也不能在不同机型之间移植，而且程序员要写大量的代码。2.编写程序速度慢，难道大。 C语言优点：1. C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能，C语言有功能丰富的库函数，运算速度快，编译效率高，有良好的可移植性，而且可以实现直接对系统硬件的控制，C语言程序具有完整的程序模块结构，从而为软件开发
7、中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障；缺点：语言的缺点主要是表现在数据的封装性上，这一点使得在数据的平安性上有很大缺陷。5 程序设计的根本步骤(1) 问题定义把所要解决的问题、所设计的输入数据及希望得出的结果等，用日常语言尽可能清晰、完整、准确的表达出来，经过抽象，建立完整的数学模型。(2) 算法设计确定解决问题的方法，并把任务分解成计算机能够执行的几个特定操作。(3) 流程图设计用形象的、适合编写程序的方法表达算法，可用自然语言描述，也可用流程图符号表示，或者将二者结合起来。(4) 编制程序用选定的语言，按流程图提供的步骤写出程序。(5) 程序调试、测试及资料编制对编完的程序进行编辑、编
8、译、运行，查找其出错位置，并予以纠正。对有实用价值的程序，还要测试其正确性及效率等，并编写使用和维护该程序的说明书，供别人参考。6 C程序的编辑、编译和运行一般来说，利用高级语言编程、具体解决问题时，主要都经过：编程、编辑、编译和运行。编程步骤已经说过，下面具体说一下编辑、编译和运行。(1) 编辑把编制的程序送入计算机中，以文件的形式存放在磁盘上的过程。(2) 编译把源程序转换成计算机能够识别的目标代码的过程。在编辑方式下建立起来的程序文件称为源程序文件，简称源文件，相应的程序叫做源程序。源程序是用高级语言编写的，不能直接在机器上运行。因为计算机不能识别源程序，它仅认识规定范围内的一系列二进制
9、代码所组成的指令数据，并按预定的含义执行一系列动作。通常把计算机能够识别的二进制代码称为目标代码。为了把源程序变成目标代码，就需要有个“翻译做这种转换工作。在计算机系统中实现这种功能的软件是编译程序，对应的这一过程称为编译阶段。3运行运行可执行文件，得到相应的结果。经过编译之后生成的目标程序文件叫做目标文件，目标文件还不能马上在机器上执行。因为程序中会用到库函数或者其他函数，需要把它们连接成一个统一的整体。这一步工作叫做连接。经过连接就把别离的目标程序连成完整的可执行程序，对应的文件是可执行文件。此时即可运行可执行文件得到相应的运行结果。7 调试由于单片机没有自主开发能力，其适应性调试需要借助
10、单片机开发系统，因此在真正组装前需要在模拟机上进行调试，以验证理论设计的正确性。在利用开发装置进行调试时，应先把硬件电路调通。硬件调试可采用分块调试的方法，先易后难，先局部调试，都通过后再进行总调。对硬件的分块调试可以编制相应模块的测试程序，有的测试程序稍加改动就可成为功能模块程序。在硬件根本调通，验证存储空间分配可行时，进行自顶向下的主程序的设计调试。程序的调试用断点调试或连续调试的方法，通过程序执行过程中内存或有关存放器的状态变化找出故障点，也可借助于仪器仪表测试电路的状态来验证我们设计的软硬件的正确性。采取的主要技术路线或方法用PROTEUS或MULTISIM等软件设计电原理图并仿真，用
11、C语言或汇编语言来完成软件设计工作。预期的成果及形式利用单片机来控制直流电机转动，并可以人工来调整直流电机转动速度；主要用于实验与研究。时间安排34周：搜集资料并整理，确定单片机控制直流电动机原理图及所用器件；58周：熟悉编程语言，研究直流电机的简单控制，写出控制电机正反转的子程序、调速程序。并初步完成软件编程工作，利用软件设计仿真；910周：完成调试和完善工作。1112周：写论文和做好辩论准备工作。指导教师意见签 名：年 月 日备注1 房小翠 王金凤.单片机实用系统设计技术.国防工业出版社，1996，第一版，147。2 孟庆昌 刘振英.C语言程序设计.人民邮电出版社，2002, 第二版，11
12、30。3 王春森.程序设计.清华大学出版社，1999，第一版，135。4 潘永雄.新编单片机原理与应用.西安电子科技大学出版社，2005, 第一版，150。5 孙江宏 李良玉.Protel 99电路设计与应用.机械工业出版社，2004, 第三版，2656。6 何立民.单片机高级教程应用与设计.北京航空航天大学出版社，2000, 第一版，2150。7 先锋工作室著.单片机程序设计实例.清华大学出版社，2003，第一版。2126。8 林蔚天.微机控制PWM直流调速.上海电机技术高等专科学校学报.，2001，12(4)，3336。9 李玮 赵江 刘建业等.用单片机控制的数字式调速系统.吉林化工学院，
13、20026(2)，2125。10 程宪平.机电传动与控制.华中理工大学出版社,1997,第一版，3050。单片机控制直流电机速度的实时控制设计软件摘 要由于计算机技术的快速开展及其在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化方向的开展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。从航空航天，地质石油，冶金采矿，机械电子等行业的分布体系与智能控制以及机电一体化设备和产品到邮电通信，日用设备和机械，单片机都发挥了巨大作用。本文主要介绍了单片机在控制直流电机速度方面的应用。随着人们生活水平的不断提高，各种智能化的产品日益走入寻常百姓家。为了实现产品
14、的便携性、低本钱以及对电源的限制，小型直流电机的应用越来越受到大家的欢送。本文介绍了用555定时器产生不同频率的输入信号，用不同频段的信号控制PWM信号脉宽，再用PWM信号的不同脉宽控制电机转速，以此到达用单片机控制直流电机转动的目的，为直流电机速度控制系统的实现提供了一种有效的方法。本文主要论述了课题开发背景、目的和意义，仿真工具Proteus和编程所用的语言、系统实现原理、系统软件设计，以及软硬件的调试。本系统是以单片机的根本语言C语言来进行软件设计的，生成的目标代码质量高，程序执行效率高，可移植性好。为了便于编写，调用和修改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使
15、硬件在软件的控制下按要求运作。系统调试主要介绍了根本的软件和软硬件系统调试的方法和步骤。最后对做设计过程中碰到问题和心得进行了总结。完成该系统的设计和制作需要综合大学几乎所有的专业知识，特别是单片机知识要融会贯穿，还要不断的学习，不断的查阅资料，不断的跟老师同学请教，这次毕业设计让我学会了很多东西，也是对大学学习的一次系统总结，具有很深远的意义。关键字：单片机系统；PWM脉宽调制；直流电机调速Abstract Because computer technologys fast development and in control systems widespread application, as well as the equipment to the miniat
