单片机课程设计 小直流电机调速系统

《单片机课程设计 小直流电机调速系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计 小直流电机调速系统（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、询?曲冷組 fX单片机原理及应用课题名称小直流电机调速控制系统姓 名学 号专 业指导教师机电与控制工程学院年 月曰任务书设计题目：小直流电机调速控制系统 设计任务及要求：用0809 采样电位器的值，并在显示器上显示，将 此信号作为方波占空比，用过0832 输出经放大后控制电机转速。为了获得可调的直流电压调制成大小，极性可变的直流电压作为电 动机的电枢， 实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。为了再比较简单的运动控制中实现智能控制，因此设计了单片机控 制直流调速系统。目录1、绪论12、方案论证23、方案说明34、硬件方案设计55、软件方案设计126、调试167、结束语178、参

2、考文献189、附录191.绪论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

3、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。对直流电机调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程 设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操 作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了 AT89S52单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种 显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量。设计的整个 控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬 件电路，提高了系统的稳定性和可靠

4、性，使整个系统的性能得到提高。2.方案论证直流电机PWM控制系统的主要功能包括：直流电机的加速、减速 以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读 出电机转速的大小，能够很方便的实现电机的智能控制。其间，还包 括直流电机的直接清零、启动（置数）、暂停、连续功能。该直流电 机系统由以下电路模块组成：振荡器和时钟电路：这部分电路主要由 AT89S52 单片机和一些电容、晶振组成。设计输入部分：这一模块主 要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分：主要由89S52 单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示部分：包括液晶显示部分 和 LED 数码显示部分。2.1 基本原理主体电路：

5、即直流电机 PWM 控制模块。这部分电路主要由 AT89S52 单片机 的 I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及电 机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小 和了解电机的转向，能够很方便的实现电机的智能控制。其间，还包括直流电机 的直接清零、启动（置数）、暂停、连续功能。该直流电机 PWM 控制系统由以 下电路模块组成：设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实 现。设计控制部分：主要由 89S52 单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示 部分：包括液晶显示部分和 LED 数码显示部分。直流电机 PWM 控制实现部分：

6、主要由一些二极管、电机和 L298 直流电机驱动模块组成。3 方案说明课程设计所介绍的单片机控制直流电机调速系统，具有结构简 单，输出档位可显示，反映灵敏等特点，其输出档位采用数码管显示， 方面操作与观察，该设计控制器使用单片机 AT89S52,数模转换 DAC0832 芯片，用二位共阳极 LED 数码管以并口传送数据,实现档位 的显示,能准确达到以上要求，同时在单片机最小系统中设计了总开 关和按钮控制。利用 DAC0832 芯片进行数/模控制，输出的电压经放 大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节，并显示运行状态 DJXX 和 D/A 输出的数字量。(1) 调速系统以AT89S52单片机为控

7、制核心，由命令输入模块、 LCD 显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为 命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发 送 PWM 波形， H 型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停 的将从键盘读取的数据送到LCD显示模块去显示，从中不仅能读取 其速度，而且能知晓其转向及一些温心提示。（2）直流电机类型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（将控制信号转换为机械 信号）。下

8、面以直流电动机作为研究对象。（3）直流电机结构直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极（电磁式 直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供），其转子由硅钢片叠压而成， 转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出。4. 硬件方案设计（1）DAC0832 简介DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全 兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优 点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输 入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构 成。a.主要特性参数：分辨率为8位0UmjL.CF匚LZZEnn-匚匚區 WI稳定时

9、间1us ；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入;只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5V +15V）；低功耗，200mW。b.芯片结构：D0D7： 8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns（否则 锁存器的数据会出错）;ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有 效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电 平时，数据锁存器状态随输入数据线变换， LE1 的负跳变 时将输入数据锁存；XFER :数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽

10、应大于 500ns ）有效；WR2： DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns ）有效。 由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时， DAC 寄存器的输出随寄存器的输入而变化， LE2 的负跳变时 将数据锁存器的内容打入 DAC 寄存器并开始 D/A 转换。I0UT1 :电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化；I0UT2 :电流输出端2,其值与I0UT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V+15V；VREF:基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V；AGND :

11、模拟信号地DGND :数字（2）8255 简介：a 一个并行输入 /输出的 LSI 芯片,多功能的 I/O 器件,可作为CPU 总线与外围的口 .b 具有 24个可编程设置的 I/O 口,即使 3组 8位的 I/O 口为 PA 口，PB 口和PC 口 .它们又可分为两组12位的I/O 口，A组包括A 口及C 口（高4位,PC4PC7）,B组包括B 口及C 口（低4 位,PC0PC3）.A组可设置为基本的I/O 口，闪控（STROBE）的I/O闪控式，双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪 控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄存器的控 制字决定.c 8255引脚功能:RESE

12、T :复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄 存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O 口均被置成输入方 式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/CS=0 时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时，8255 无法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/RD二0且/CS=0 时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU 从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0 时，允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传

13、送的通道， 当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作， 控制字和状态信息也通过数据总线传送。PA0PA7:端口 A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/ 缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。PB0PB7:端口 B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。PC0PC7:端口 C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/ 缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口 C可以通过工作方式 设定而分成 2个4位的端口，每个4位的端口包含一个 4位的锁 存器，分别与端口 A和端口 B配合使用，可作为控制信号输出或 状态信号输入端口。 A0,A1:地址选择线，用来选择8255的

14、PA 口，PB 口，PC 口和控 制寄存器.当A0=0,A1=0时，PA 口被选择；当A0=0,A1=1时,PB 口被选择；当A0=1,A1=0时,PC 口被选择；当A0=1.A1=1时，控制寄存器被选择.(3) AT89S52 简介：a.主要性能：与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存 储器、 1000 次擦写周期、 全静态操作： 0Hz33Hz 、 三级加 密程序存储器、32个可编程I/O 口线、三个16位定时器/计数器 八个中断源、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉 电标识符b功能特性描述：P0

15、口 ： P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口， 每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“ 1”时， 引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下P0 具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时， 需要外部上拉电阻。P1 口: P1 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，p1输 出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部 电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1. 0和P1.2 分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2 ）和 时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX ），具体如下表所示。在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2 （定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX （定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI （在系统编程用）P1.6MISO （在系统编程用）P1.7SC