直流电机控制器设计.doc

2011级单片机课程设计 单片机课程设计报告书课题名称直流电机控制器设计姓 名学 号院、系、部电气工程系专 业电气工程及其自动化指导教师焦永梅 2014年6月26日直流电机控制器设计一、设计目的1、能够根据题目要求实掌握编写程序、调试程序、软件仿真及与硬件结合。2、掌握并熟练使用protues绘图软件。3、了解直流电机控制原理。4、学习单片机控制直流电机的编程方法。5、了解数码管动态显示的原理。6、掌握按键扫描的工作原理。二、设计要求1、利用D/A电路，输出-8V到+8V的电压，控制直流电机。2、电机速度可调，具有启动键、方向控制键及提示灯、加速键、减速键及停止键：S0键-升速，每按一次，电压值增大一个定值，转速提高。S1键-减速，每按一次，电压值减小一个定值，转速降低。利用霍尔元件感应电机转速，读出感应脉冲，从而计算出电机转速（转/分），用数码管显示出来。三、硬件电路设计3.1 系统结构框图直流电机控制器系统由单片机、数码管显示模块、按键控制模块、霍尔元件和直流电机模块四部分组成。系统框图如图3-1所示。数码管显示按键控制霍尔元件直流电机单片机 图3-1 系统结构框图 3.2系统电路原理图系统电路原理图如下图所示图3-2 系统电路原理图3.3AT89C51单片机介绍AT89C51单片引脚如下图所示图3-3 AT89C51单片机引脚图XTAL1：输入到单片微机内部振荡器的反相放大器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片微机，是引脚应接地：对CHMOS单片微机，此引脚作驱动端。XTAL2：反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。当采用外部振荡器时，XTAL2接收振荡器信号，对CHMOS单片微机，此引脚悬浮。I/O共4个口，32根I/O线：P0：8位、漏极开路的双向I/口。P1：8位、准双向I/O口。在编程/校验期间，用作输入低位字节地址。P1口可以驱动4个LSTTL负载。 P2：8位、准双向I/O口。当使用片外存储器时，输出高8位地址。在编程/校验期间，接收高位字节地址。P2口可以驱动4个LSTTL负载。P3：8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路。P3提供各种替代功能。P3口可以驱动4个LSTTL负载。串行口：P3.0:RXD串行输入口。P3.1:TXD串行输出口。中断：P3.2:INT0外部中断0输入。P3.3:INT1外部中断1输入。定时器/计数器：P3.4:T0定时器/计数器0的外部输入。P3.5:T1定时器/计数器1的外部输入。数据存储器选通：P3.6:WR低电平有效，输出，片外数据存储器或I/O端口写选通。P3.7:RD低电平有效，输出，片外数据存储器或I/O端口读选通。RST：复位输入信号，高电平有效。EA/VPP：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。EA=1选择片内程序存储器；EA=0，则程序存储器全部在片外，而不管片内是否有程序存储器。ALE:地址锁存允许信号，输出。由于ALE以1/6振荡器频率的固定速率输出，可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉冲。PSEN：片外程序存储器读选通信号，低电平有效。EA：片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。EA=1选择片内程序存储器;EA=0，则程序存储器全部在片外，而不管片内是否有程序存储器。3.5 数模转换芯片介绍数模转换芯片如图所示 图3-4 数模转换芯片 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WR2、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。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1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：模拟信号地；DGND：数字信号地。3.5 谐振电路谐振电路如图所示 图3-5谐振电路谐振电路用于产生一个特定的时钟频率，使AT89C51单片机能正常的工作。晶振片用于产生时钟频率，该晶振能产生11.0592MHZ的频率。两个旁路电路，有频率微调的作用，主要是让电路更容易起振，两个电容值要求一样，否则容易使谐振不平衡，造成停振或不起振的现象。本设计中采用的是两个1nF的电容。3.6L298芯片介绍图3-6 L298芯片引脚符号功能115SENSING ASENSING B此两端与地连接电流检测电阻，并向驱动芯片反馈检测到的信号23OUT 1OUT 2此两脚是全桥式驱动器A的两个输出端，用来连接负载4Vs电机驱动电源输入端57IN 1IN2输入标准的TTL逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器A的开关611ENABLE AENABLE B使能控制端.输入标准TTL逻辑电平信号；低电平时全桥式驱动器禁止工作。8GND接地端，芯片本身的散热片与8脚相通9Vss逻辑控制部分的电源输人端口1012IN 3IN 4输入标准的TTL逻辑电平信号，用来控制全桥式驱动器B的开关1314OUT 3OUT 4此两脚是全桥式驱动器B的两个输出端，用来连接负载 四、流程图设计4.1总体设计思路在矩阵键盘中，开辟出“c”键为模式键，第一次按下为模式1，此时除加减速按键“A”“B”键和模式键“C”外所有按键均被屏蔽，实现加减速模式，并通过数码管实时显示实际转速。当再次按下模式键“C”时，进入模式2，此时屏蔽加减速按键，此模式为自设定转速模式，首先选择正转还是反转按键“E”和“F”键，数码管显示“E”F”,再选择速度，按下“0-9”按键进行速度设定，设定顺序为从高位到低位，为两位并实时显示，多余的输入数字将被屏蔽，只取最后两位。完成设置后，按下确定键“D”键，电机开始转动。此时除确认键“D”键外所有键均被屏蔽。再次按下确认键，电机停止转动。此时只开放模式按键“C”。从设置模式开始入口系统功能。数码管除了现实实时转速外，在模式2中，设定转速时起到显示设定值的作用。4.2流程图利用光电测速法得出实际转速:使用栅格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动部分带动栅格圆盘旋转时，测速光电门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机两个定时/计数器配合，一个计数，一个定时。计算出单位时间内的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。本实验采用以r/sec为单位的转速加以显示。将采集到的实际速度与程序给定速度数据比较，假定设定值为正转，则如果实际速度小于设定速度，那么将运行函数中速度形参自加1；相反，如果实际速度大于设定速度，将运行函数中速度形参自减一。如果设定值反转，则同上，只需将运行函数中形参由自加改为自减，自减改为自加即可。主程序流程图如下图所示图4-1 主流程图五、源程序ORG 0000HSJMP DISPLAYORG 0003H LJMP BUTTON ; 外部0中断入口地址ORG 000BHLJMP DINGSHI ; 定时中断T0入口地址RS EQU P3.0RW EQU P3.1E EQU P3.4ORG 0030H ; 此次直流电机的设计以LCD字符夜晶的 ; 显示程序为主程序DISPLAY: SETB EA ; 打开中断总开关SETB EX0 ; 打开外部中断0开关SETB IT0 ; 打开外部中断0下降沿触发MOV TMOD,#01H ; 设置定时工作方式MOV TL0,#0FFH ; 设置定时初值MOV TH0,#0FFHSETB ET0 ; 打开定时中断T0开关 CLR P0.5 CLR P0.6CLR P0.7SETB TR0 ; 定时器T0开始定时MOV DPTR,#TAB ; 夜晶显示的字符首地址 MOV R0,#00H ; 脉宽的初值MOV R1,#16 ; SET SPEED PLEASE的字符个数MOV R3,#00HMOV R4,#00HLP9: LCALL CHUSHILP2:ACALL BUSYMOV A,#00HMOVC A,A+DPTRMOV P1,AACALL DATASINC DPTR DJNZ R1,LP2 LP3: CJNE R3,#00H,LP4CJNE R4,#00H,LP4SJMP LP3 LP4: MOV R7,#00H ; 中断的标志 MOV R5,#09H ; CURRENT : 的字符个数ACALL BUSYMOV P1,#0C0HACALL ENABLEMOV DPTR,#MMTABACALL BUSYLP5: MOV A,#00HMOVC A,A+DPTRMOV P1,AINC DPTRACALL DATASACALL BUSYDJNZ R5,LP5 MOV DPTR,#STABMOV A,R2MOV P1,AACALL DATASACALL BUSYMOV A,R3 ; 显示速度的十位MOVC A,A+DPTRMOV P1,AACALL DATASACALL BUSYMOV A,R4 ; 显示速度的个位MOVC A,A+DPTRMOV P1,A ACALL DATAS ; 使夜晶始终显示当前电机的速度LP8: CJNE R7,#00H,LP7 ; 速度不变时等待LJMP LP8 ; 速度变时重新读入速度LP7:SJMP LP4CHUSHI: ; 使夜晶显示的一些初始设置ACALL BUSY MOV P1,#00000001B ; 清屏并光标复位ACALL ENABLE ACALL BUSY MOV P1,#00111000B ; 设置显示模式:8位2行5x7点阵ACALL ENABLEACALL BUSY MOV P1,#00001111B ; 显示器开、光标开、光标允许闪烁ACALL ENABLEACALL BUSYMOV P1,#00000110B ; 文字不动，光标自动右移ACALL ENABLEACALL BUSYMOV P1,#80H ; 写入显示起始地址ACALL ENABLE RETENABLE: ; 写入控制命令的子程序SETB ECLR RSCLR RWCLR ERETDATAS: ; 写入数据子程序SETB ESETB RSCLR RWCLR ERETBUSY: ; 准备写入数据CLR EMOV P1,#0FFHCLR RSSETB RWSETB EJB P1.7,BUSYRETORG 2000HDINGSHI: ; 定时中断服务程序CPL P0.7 JNB P0.7,Z1 ; 周期一定MOV A,#0FFHSUBB A,R0 MOV TH0,ASETB TR0RETIZ1: MOV TH0,R0 ; 脉宽SETB TR0RETI BUTTON: ; 从控制键盘中读取操作命令PUSH ACC CLR EX0CLR EAINC R7 ;MOV A,#0FFHMOV P2,AMOV A,P2JNB ACC.0,AA0 JNB ACC.1,KK0JNB ACC.2,ZZJNB ACC.3,FFJNB ACC.4,WW0AJMP QQAA0: CJNE R0,#0FFH, AA1 ; 加速操作AJMP QQ AA1: MOV A,R0ADD A,#5MOV R0,AAJMP QQKK0: CJNE R0,#00,MM ; 减速操作AJMP QQ MM: MOV A,R0SUBB A,#5MOV R0,AAJMP QQQQ: MOV A,R0 MOV B,#5 DIV ABMOV B,#10DIV ABMOV R3,AMOV R4,BSETB EX0LCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYSETB EAPOP ACCRETIZZ: SETB P0.5 ; 正转操作CLR P0.6 MOV R2,#2BH ; 正转标志 +LCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYSETB EX0SETB EA POP ACCRETIFF: CLR P0.5 ; 反转操作 SETB P0.6 MOV R2,#2DH ; 反转标志 -LCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYSETB EX0SETB EAPOP ACCRETIWW0: CLR P0.5 ; 停止操作CLR P0.6LCALL DELAYLCALL DELAYLCALL DELAYSETB EX0SETB EA POP ACCRETIDELAY: ; 延时子程序MOV R5,#0E0HMM0: MOV R6,#30H MM1: DJNZ R6,MM1DJNZ R5,MM0RETTAB: DB 53H,45H,54H,20H DB 53H,50H,45H,45H ; SET SPEED PLEASE 代码DB 44H,20H,50H,4CHDB 45H,41H,53H,45H STAB: DB 30H,31H,32H,33HDB 34H,35H,36H,37H ; 0,1,2,3,4,5,6,7 代码DB 38H,39H,41H,42H ; 8,9,A,B,C,D,E,FDB 43H,44H,45H,46HMMTAB: DB 43H,4FH,52H,52HDB 45H,4EH,54H,20H ; CURRENT : 代码DB 3AHEND六、仿真结果初始状态，直流电机有如图示4-1 按下加速键，直流电机有图4-2的正运行效果。 向加速运行结果。 图4-1 电机正常运转 图4-2 电机正转加速按下减速键，直流电机有图4-3正 按下反转键，直流电机有图4-4反向加速运行结果。 向减速运行结果。图4-3 电机正转减速 图4-4 电机反转加速按下急停键，直流电机有图4-5的停止运行结果。 图4-5 电机停转七、设计总结通过这次的课程设计，我学会了用C语言编译程序，学会了用protues软件绘图仿真，明白了控制之交流电动机速度的原理，从中还获得了许多知识。本次课程设计采用简单的C语言编程，程序系统结构优化，控制精度高，满足了直流电机的调速要求。对单片机实现直流电机调速系统进行研究和设计，能够满足设计要求。将所学的理论知识和时间相结合，为以后在此基础上结合相关领域设计具有很好的实践意义八、参考文献1 高峰.单片微型计算机原理与接口技术.科学出版社,2007.2 胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社,2004.3 李勋.单片机微型计算机大学读本.北京航空航天大学出版社,2002.4 王幸之.单片机应用系统抗干扰技术.北京航空航天大学出版社,2001.5 张毅刚.单片机原理及应用.高等教育出版社,2004.1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！18