单片机控制直流电机.doc

单片机课程设计单片机控制直流电动机姓名：xxx学号：xxx专业：xxx指导老师：xxx组号：第xxx组单片机控制直流电机摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常伤害中起着越来越重要的作用、由于直流电机剧院良好的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机，挖掘机、金属切削机床、金属切削机床、造纸机高层电梯等领域中得到广泛应用。长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。 PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各种脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可以改变输出频率。PWM控制技术及其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。设计要求 采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。 （1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。 （2）手动控制。在键盘上设置两个按键直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。（3）键盘列扫描（46）。实验原理 与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。 直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。其结构如下页图所示，固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X 两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。 直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩则与电流成正比。由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。设计方案1.系统控制电路采用STC89C52单片机由软件产生脉冲调制信号，来对直流电机进行控制。2.电机控制电路采用由三极管搭成的H型桥电路来控制电机的转动。3.键盘电路采用行式键盘实现电机转速的加速减速以及正反转的控制，在手动状态下，每按一次，其转速相应发生改变。4.显示电路采用LM016L对电机运动状态进行显示。系统组成框图系统总组成框图以STC89C52为主控芯片，采用桥式电路对直流电机驱动，如下所示：H型桥式驱动电路直流电机单片机主控电路键盘控制电路硬件电路设计1.键盘控制电路按下DEC按钮，电机转速降低；按下INC按钮，电机转速增加。2.单片机主控电路图该部分电路主要由STC89C52主控芯片和晶振组成。STC89C52芯片是低功耗8位CMOS微处理器，提供串口程序下载口。它主要有以下几个特点：256字节的RAM；4KB的ROM；32个通用I/O口线，为用户提供了丰富的I/O口资源；32个通用工作寄存器；2个定时器/计数器；具有6个中断源；4.05.5V的工作电压等。晶振给单片机正常工作提供稳定的信号。3.H型桥式电机驱动电路H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，只须导通对角线上的一对三极管。在此设计中用到的完整的驱动电路如下：主控程序程序流程开始取反控制方向位减速加速消去TF0，重装初值方向控制按键复位还原按键加速控制按键减速控制按键主控程序系统初始化总仿真电路图程序清单1.主程序#include AT89X51.h#include #include #include led.h#include uart.h#include timer0.h#include timer1.h#include common.h#include ADC0831.h#include lcd1602.h#include keyboard.h#include ISR.h#include DaType_Change.h#define DcMotor_Direction_PuChar8 code *String1 = DC Motor Control;uChar8 code *String2 = pwm: /100;uChar8 PWM_buff3;void main(void)LCD_Init();timer0_Init();timer1_Init();#ifdef DcMotor_Direction_PDer1=0;#else Der1=1;#endifLED_Run_EN();WrStrLCD(0,0,String1);WrStrLCD(1,0,String2);while(1)key_Process(); /按键处理子程序Char_To_Str(PWM_duty, &PWM_buff0); /液晶显示子程序 WrStrLCD(1,4,&PWM_buff0);2.子程序#include unsigned char value_converted=0x00; unsigned char value_AN6=0x00; unsigned char value_AN7=0x00; bit end_of_convertion=0; void ADC_Config(void)ADCF = 0xC0;ADCLK = 0x06; ADCON = 0x20; EA = 1; EADC = 1;while(1)ADCON &= 0x07; ADCON |= 0x06;ADCON &= 0x40; ADCON |= 0x08;while(!end_of_convertion); end_of_convertion=0; value_AN6=value_converted;ADCON &= 0x07; ADCON |= 0x07; ADCON &= 0x40; ADCON |= 0x08; while(!end_of_convertion);end_of_convertion=0;value_AN7=value_converted;void it_Adc(void) interrupt 8ADCON &= 0x10;value_converted = ADDH;end_of_convertion=1;.#include adc0831.hvoid ADC_CLK(void) adcclk=1; _nop_(); adcclk=0; _nop_(); uChar8 Read_ADC(void) uChar8 i;bit temp = ADC_Val0;adccs=0;ADC_CLK();while(adcdo); for (i=0; i8; i+) ADC_CLK();ADC_Val = (ADC_Val1)|adcdo; adccs=1;return(ADC_Val);void IntToStr(uInt16 t, uChar8 *str, uChar8 n) uChar8 a5; char i, j; a0=(t/10000)%10; /取得整数值到数组 a1=(t/1000)%10; a2=(t/100)%10; a3=(t/10)%10; a4=(t/1)%10; for(i=0; i5; i+) /转成ASCII码 ai=ai+0; for(i=0; ai=0 & i=3; i+);/计算空格（0）数量 for(j=5-n; ji; j+) /填充空格 *str= ; str+; for(; i5; i+) *str=ai; str+; /加入有效的数字 *str=0; .#include beep.hsbit beep=P14;void BeepRing(void)beep=0;DelayMS(100);beep=1;DelayMS(100);#include DaType_Change.hvoid Char_To_Str(uChar8 Data, uChar8 *str) uChar8 a4; uChar8 i,j; a0=(Data/100)%10; a1=(Data/10)%10; a2=(Data/1)%10; for(i=0; i3; i+) /转成ASCII码 ai=ai+0; for(i=0; ai=0 & i3; i+); for(j=0; ji; j+) /填充空格 *str= ; str+; for(; i0;ValUS-);static void Delay1MS(void)uChar8 i=2,j=199;dowhile(-j);while(-i);void DelayMS(uInt16 ValMS)uInt16 uiVal;for(uiVal=0;uiValValMS;uiVal+)Delay1MS();#includeDS18B20.hsbit DQ=P10;void SendDS18B20(uChar8 SendDat)uChar8 i;for(i=0;i1;DelayUS(5);DQ=1;uChar8 Init_DS18B20(void)uChar8 i;DQ=0;DelayUS(61);DQ=1;DelayUS(8);for(i=0;i100;i+)if(DQ)break;DQ=1;DelayUS(11);return 0xff;uChar8 ReceiveDS18B20(void)uChar8 tmp=0;uChar8 i;for(i=0;i1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DQ=1;DelayUS(1);if(DQ)tmp|=0x80;DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();return(tmp);uInt16 ReadDS18B20(void)unionuInt16 Data;uChar8 tmp2;temp;temp.tmp1=ReceiveDS18B20();temp.tmp0=ReceiveDS18B20();return(temp.Data);uInt16 GetTemper(void)uInt16 Temper;DQ=1;Init_DS18B20();SendDS18B20(0xcc);SendDS18B20(0xbe);Temper=ReadDS18B20();return(Temper);.#include ISR.huInt16 ms_Counter;uChar8 ucCounter;uInt16 key_l;/按键低电平计数器uChar8 key_h;/按键高电平计数器uChar8 key;uChar8 kpush;bit Update_ADC_Flag=0;void ISR_Ext0(void) interrupt 0void ISR_timer0(void) interrupt 1TH0=(65535-1000)/255;TL0=(65535-1000)%255;if(ms_Counter=PWM_duty)Der2 = 0;ms_Counter+;if(ms_Counter=PWM_cycle)ms_Counter=0;if(PWM_duty) Der2 = 1;void ISR_timer1(void) interrupt 3TH1=0xFB;TL1=0x1E;if(P0&0x0C)=0x0C)if(key_l30)&(key_l30)/释放按键，如果之前按键的时间1s，读出键值key=kpush;if(+key_h)200) key_h=0;/记录高电平时间key_l=0;if(key0x80) key=0;elsekpush=P0&0x0C;key_l+;if(key_l800)&(key_h30)key=kpush|0x80;key_h=0;key_l=0;#include keyboard.h#include ISR.h#include LED.huChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100; #include keyboard.h#include ISR.h#include LED.huChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100;/4*4矩阵式键盘扫描uChar8 Key_Scan(void)uChar8 code_h,code_l;P3=0xF0;if(P3&0xF0)!=0xF0)DelayMS(1);if(P3&0xF0)!=0xF0)code_h=0xFE;while(P3&0xF8)!=0xF0)P3=code_h;if(P3&0xF0)!=0xF0)code_l=(P3&0xF0|0x0F);return(code_h)+(code_l);else code_h=(code_h1)|0x01;return(0);/4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp)switch(key_temp)case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case 0x11 : return 7;case 0x21 : return 8;case 0x41 : return 9;default : return 0;/按键处理函数void key_Process(void)switch(key)case 0x08:/KB1键按下if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else PWM_duty+;break;case 0x88:/KB1键按下if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty=10)PWM_duty=PWM_duty-10;break;default : break;key = 0x1C;uChar8 Key_Scan(void)uChar8 code_h,code_l;P3=0xF0;if(P3&0xF0)!=0xF0)DelayMS(1);if(P3&0xF0)!=0xF0)code_h=0xFE;while(P3&0xF8)!=0xF0)P3=code_h;if(P3&0xF0)!=0xF0)code_l=(P3&0xF0|0x0F);return(code_h)+(code_l);else code_h=(code_h1)|0x01;return(0);/4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp)switch(key_temp)case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case 0x11 : return 7;case 0x21 : return 8;case 0x41 : return 9;default : return 0;/按键处理函数void key_Process(void)switch(key)case 0x08:/KB1键按下if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else PWM_duty+;break;case 0x88:/KB1键按下if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty=10)PWM_duty=PWM_duty-10;break;default : break;key = 0x1C;#includelcd1602.hsbit RS=P05;sbit RW=P06;sbit EN=P07;static void DectectBusyBit(void)P2=0xFF;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1);while(P2&0x80);EN=0;void WrComLCD(uChar8 ComVal)RS=0;RW=0;EN=1;P2=ComVal;DelayMS(1);EN=0;void WrDatLCD(uChar8 DatVal)RS=1;RW=0;EN=1;P2=DatVal;DelayMS(1);EN=0;void LCD_Init(void)WrComLCD(0x38);/16x2行显示，5x7点阵，8位数据接口DelayMS(1);WrComLCD(0x38);WrComLCD(0x01);/显示清屏WrComLCD(0x06);/光标自增，画面不动DelayMS(1);WrComLCD(0x0C);/开显示，关光标并不闪烁void ClearDisLCD(void)WrComLCD(0x01);DelayMS(1);void WrStrLCD(bit Row,uChar8 Column,uChar8 *String)if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(0xC0+Column);while(*String)WrDatLCD(*String);String+;void WrCharLCD(bit Row,uChar8 Column,uChar8 Dat)if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(0xC0+Column);WrDatLCD(Dat);#include led.hvoid LED_Run_EN()LED_Run = 0;void LED_Run_disEN()LED_Run = 1;void LED_Alarm_EN()LED_Alarm = 0;void LED_Alarm_disEN()LED_Alarm = 1;void LED_Flash(void)P01 = 0;DelayMS(1000);P01 = 1;DelayMS(1000);#include SPI.hchar serial_data;char data_example=0x55;char data_save;bit transmit_completed= 0;void SPI_Config(void)SPCON |= 0x10; /* Master mode */SPCON |= 0x82; /* Fclk Periph/128 */SPCON |= 0x20; /* P1.1 is available as standard I/O pin */SPCON &= 0x08; /* CPOL=0; transmit mode example */SPCON |= 0x04; /* CPHA=1; transmit mode example */IEN1 |= 0x04; /* enable spi interrupt */SPCON |= 0x40; /* run spi */EA=1; /* enable interrupts */void it_SPI(void) interrupt 9 /* interrupt address is 0x004B */switch( SPSTA ) /* read and clear spi status register */case 0x80:serial_data=SPDAT; transmit_completed=1;break;case 0x10:break;case 0x40:break;#includetimer0.hvoid timer0_Init(void)TMOD=(TMOD&0xF0)|0x01);/定时器0工作在模式1下/每1mS中断一次TH0=(65535-1000)/255;TL0=(65535-1000)%255;EA=1;/开总中断ET0=1;/打开定时器0的中断TR0=1;/启动定时器0#include timer1.hvoid timer1_Init(void)TMOD=(TMOD&0X0F)|0x10);/定时器1工作在模式1下TH1=0xFB;TL1=0x1E;EA=1;/开总中断ET1=1;TR1=1;#includeuart.hbit bStatusFlag=0;void UART_Init(void)TMOD&=0x0F;TMOD|=0x20;TH1=0xFD;TL1=0xFD;ET1=0;TR1=1;SCON|=0X50;void UART_SendOneByte(uChar8 uDat)SBUF=uDat;while(!TI);TI=0;void UART_SendString(uChar8 *upStr)while(*upStr)UART_SendOneByte(*upStr+);uChar8 UART_RecDat(void)static uChar8 uReceiveData;if(RI)uReceiveData=SBUF;RI=0;bStatusFlag=1;return(uReceiveData);课程设计心得体会这次课程设计虽然时间有限，但在设计的过程中，我对单片机的应用有了更深的了解。同时，单片机控制直流电机及的转速与正反转在生活中的应用非常广泛，通过这次课程设计，也算是将单片机的理论与实践相结合。在对电动机的转速控制时，我们只需改变输出电压的大小，从而实现电机的加速和减速。在控制电动机的正反转的时候，我们使用了H型桥式电路，当不同对角的电路连通时，就相应的改变电动机的转动方向。课程设计使用了ISIS绘图仿真以及程序的编写，设计的过程中，我对仿真了解更加深，在复习了以前的C语言知识的同时，也熟悉了C语言在单片机编程中的应用。在设计的过程中，也遇到很多问题，在与大家讨论和查阅相关资料后，终于弄明白其中的道理，最终完成整个课程设计。通过这次课程设计，还让我认识到理论和实践的差距，即使有理论知识，但是动手能力不足，也是不行的。这次的设计调动了对电子知识学习的积极性，锻炼了我的动手能力，学到了很多以前在课本上没有学到的知识。在