小直流电机调速控制系统.docx

1、小直流电机调速控制系统辽 宁 工 业 大 学 单片机与接口技术 课程设计（论文）题目：小直流电机调速控制系统 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2014-6-30至2014-7-11 课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室：学 号学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目小直流电机调速控制系统课程设计（论文）任务用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。软件设计：1.拟定调速控制系统图，编程程序流程图2.程序编写要求：1、根据题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并用计算机绘

2、制出电路原理图以及程序流程图。2、认真独立完成所规定的设计内容(4000字左右)，严禁相互抄袭；3、撰写、打印设计说明书一份。指导教师评语及成绩平时成绩： 论文质量： 答 辩： 总成绩 ： 指导教师签字： 年 月 日参考文献.38附录.39第1章 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

3、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。对直流电机调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程设计主要是通过对电位器的调节实现电机的加速、减速操作。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AT89C51单片机作为整个控制系统的控制

4、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性，使整个系统的性能得到提高。 第2章 元器件的介绍2.1 AT89C51单片机 ATMEL公司的AT89C51芯片具有以下特性: 4KB片内在系统可编程Flash程序存储器；时钟频率为033MHz; 128字节片内随机读写存储器（RAM）； 32个可编程I/O引脚； 2个16位定时/计数器； 6个中断源，2级优先级； 全双工串行通信接口； 监视定时器；低功耗的闲置和掉电模式。 AT89C51引脚功能介绍:Vcc：AT8

5、9C51电源正端输入，接+5V；Vss：电源接地端；XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端；XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端；RST/VPD：RST是复位信号，高电平有效，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。RST的第二功能是备用电源VPD的输入端。：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当端保持高电平时，单片机复位后访问片内存储器ROM。当程序计数器PC的值超过4KB时，将自动转去执行片外存储器ROM内的程序。当端接地保持低电平时，则只访问片外程序存储器，而不管内部是否有程序存储器。：地址锁存允许信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许(addres

6、s latch enable)信号的输出用于锁存低8位地址的控制信号，此信号频率为振荡器的1/6。当不访问片外存储器时，信号可用作对外输出时钟或定时信号。端可驱动8个LS型TTL负载。：程序存储器允许输出信号端（program store enable）。此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。AT89C51可以利用及引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。端同样可驱动8个LS型TTL负载。P0口：P0.0P0.7。P0口第一功能是作为通用的I/O口，CPU在传送输入/输出数据时，输出数据可以锁存，输入数据可以缓存；P0口

7、第二功能是当CPU访问片外存储器时，分时提供低8位地址和8位数据的复位总线。P1口：P1.0P1.7。P1口第一功能是作为通用I/O口；P1口第二功能是在对片内EPROM编程或校验时输入片内EPROM的低8位地址。P2口：P2.0P2.7。P2口第一功能是当不带片外存储器时，作为通用I/O口；P2口第二功能是当带片外存储器时，与P0口配合 ，传送片外存储器的高8位地址，共同选中片外存储器单元。P3口：P3.0P3.7。P3口除了做通用的I/O口外，作为控制用的第二功能如表3-2所示：表3-2：P3口各位的第二功能P3口的位 第2功能 注释 P3.0 RXD 串行数据接收口 P3.1 TXD 串

8、行数据发送口 P3.2 INT0 外部中断0输入 P3.3 INT1 外部中断1输入 P3.4 T0 定时器/计数器0外部输入 P3.5 T1 定时器/计数器0外部输入 P3.6 外部RAM写选通信号 P3.7 外部RAM读选通信号2.2 ADC0809 美国国家半导体公司的ADC0809芯片具有以下特性：8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 具有转换起停控制端。 转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）单个+5V电源供电 模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 工作温度范围为-40+85摄氏度 低功耗，约15mW。 ADC0809引脚

9、功能介绍IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC： A/D转换结束信号，输出当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

10、REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：地。注：仿真时只能用ADC0808，与ADC0809功能一样。2.3 DAC0832D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则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位稳定时间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+1

11、5V）；低功耗，200mW。b芯片结构：锁存器的数据会出错)； 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

12、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 第3章 方案设计 3.1 总方案设计本设计的硬件电路只要包括最小系统与显示器、控制电路、驱动电路三大部分。最小系统只要是为了使单片机正常工作。控制电路通过操作电位器来控制电机的转速。驱动电路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放大，从而驱动电

13、机转动。设计流程图如下： 图33.2控制电路图3.2控制电路原理图 如图3.2所示，芯片ADC0808采样电位器的值，并转化为数字信号传给AT89C51，通过上下滑动电位器，来改变电压的大小，由此采样不同的电压值，AT8951通过采样值的大小来调节电机转速。3.3最小系统与显示器 图3.3 单片机最小系统或者称为最小应用系统，素质用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路、晶振电路。AT89C51的P1口和P2口的高四位控制LED显示屏，P0口接收来自ADC0808的信号。LED显示屏显示ADC0808采样的电压值。3.4驱动电路 图3

14、.3 单片机AT89S51输出的脉宽调制(PWM)信号需经过功率放大才能驱动电机3.5 外部中断设置1） 外部中断允许设置中断控制寄存器IE的EX0对应INT0，EX1对应INT1，EA为中断的总开关，若要开放外部中断，只要将IE对应的位和总开关EA置1即可。如：开放外部中断0的设置：SETB EX0SETB EA开放外部中断0和1的设置：SETB EX0SETB EX1SETB EA（2） 外部中断触发方式设置单片机外部中断有两种触发方式，一种是电平触发方式，另一种是脉冲触发方式，单片机外部中断触发方式与TCON的IT位有关。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1IE0IT0电平触

15、发设置方法：CLR ITX，为低电平触发方式。脉冲触发设置方法：SETB ITX1，为脉冲下降沿触发方式。在使用外部中断时，如果不进行设置，则为电平触发方式。（3） 外部优先级设置 外部中断IN0、INT1的中断优先级的设置是通过设置IP寄存器实现的，IP的PX0对应INT0，PX1对应INT1。PX置1为高级中断，PX为0为低级中断。 PS PT1 PX1 PT0PX0第4章 程序代码;=Q0000: LJMP Q02D1;=Q0003: DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H ;.Q000B: DB 02H, 03H, 90H ;.;=Q000E

16、: MOV A,R4 ORL A,R5 JZ Q0023 MOV A,R0 ORL A,R1 JNZ Q002D MOV A,R5 RLC A MOV A,R4 RLC A INC A JZ Q002A CLR A MOV R4,A MOV R7,A MOV R6,A MOV R5,AQ0022: RET;=Q0023: MOV A,R1 RLC A MOV A,R0 RLC A INC A JNZ Q0022Q002A: LJMP Q01BE;=Q002D: LCALL Q0189 ANL A,R0 INC A JZ Q003D CLR A XCH A,R4 ADD A,#81H JNC Q

17、0040 ADD A,R0 JNC Q0046Q003D: LJMP Q01C8;=Q0040: ADD A,R0 JC Q0046 LJMP Q01C5;=Q0046: PUSH ACC MOV A,R3 ORL A,R2 JNZ Q0090 CJNE R1,#80H,Q0055Q004F: POP ACC MOV R3,A LJMP Q01B4;=Q0055: MOV A,R7 ORL A,R6 JNZ Q0075 CJNE R5,#80H,Q0064Q005C: MOV A,R3 MOV R7,A MOV A,R2 MOV R6,A MOV A,R1 MOV R5,A SJMP Q004

18、F;=Q0064: MOV A,R1 MOV B,R5 MUL AB MOV R6,A MOV A,B LJMP Q00F7;=Q006E: MOV A,R1 XCH A,R5 MOV R1,A MOV A,R2 MOV R6,A MOV A,R3 MOV R7,AQ0075: MOV A,R7 MOV B,R1 MUL AB MOV R4,A MOV A,B XCH A,R6 MOV B,R1 MUL AB ADD A,R6 MOV R7,A CLR A ADDC A,B XCH A,R5 MOV B,R1 MUL AB ADD A,R5 MOV R6,A CLR A ADDC A,B SJ

19、MP Q00F7;=Q0090: MOV A,R7 ORL A,R6 JNZ Q0099 CJNE R5,#80H,Q006E SJMP Q005C;=Q0099: MOV A,R7 MOV B,R3 MUL AB MOV R4,B MOV A,R6 MOV B,R3 MUL AB ADD A,R4 MOV R4,A CLR A ADDC A,B MOV R0,A MOV A,R7 MOV B,R2 MUL AB ADD A,R4 MOV A,B ADDC A,R0 MOV R4,A CLR A RLC A XCH A,R3 MOV B,R5 MUL AB ADD A,R4 MOV R4,A

20、MOV A,B ADDC A,R3 MOV R0,A MOV A,R6 MOV B,R2 MUL AB ADD A,R4 MOV R4,A MOV A,B ADDC A,R0 MOV R0,A CLR A RLC A XCH A,R7 MOV B,R1 MUL AB ADD A,R4 MOV R4,A MOV A,B ADDC A,R0 XCH A,R7 ADDC A,#00H XCH A,R6 MOV B,R1 MUL AB ADD A,R7 MOV R7,A MOV A,B ADDC A,R6 MOV R6,A CLR A RLC A XCH A,R1 MOV B,R5 MUL AB AD

21、D A,R6 MOV R6,A MOV A,B ADDC A,R1 XCH A,R5 MOV B,R2 MUL AB ADD A,R7 MOV R7,A MOV A,B ADDC A,R6 MOV R6,A CLR A ADDC A,R5Q00F7: MOV R5,A RLC A POP ACC MOV R3,A JNC Q0105 INC R3 CJNE R3,#00H,Q0111 LJMP Q01C8;=Q0105: MOV A,R4 ADD A,R4 MOV R4,A MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R5 RLC

22、 A MOV R5,AQ0111: LJMP Q01A0;=Q0114: DB 75H,0F0H, 20H, 80H, 0EH ;u.;=Q0119: MOV B,#10H SJMP Q0123;=Q011E: DB 75H,0F0H, 08H, 7DH, 00H ;u.;=Q0123: MOV R6,#00H MOV R7,#00H RLC A MOV F0,C JNB F0,Q0130 LCALL Q0228Q0130: MOV A,R4 RLC A JC Q0144 MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R5 RLC

23、A MOV R5,A MOV A,R4 RLC A MOV R4,A DJNZ B,Q0130 RET;=Q0144: MOV A,B ADD A,#7EH MOV C,F0 RRC A XCH A,R4 MOV ACC.7,C XCH A,R5 XCH A,R6 MOV R7,A RET;=Q0152: MOV A,R5 SETB ACC.7 XCH A,R5 RLC A MOV A,R4 RLC A MOV F0,C ADD A,#81H JC Q0165 CLR AQ0160: MOV R7,A MOV R6,A MOV R5,A MOV R4,AQ0164: RET;=Q0165: MOV R4,A CLR A XCH A,R7 XCH A,R6 XCH A,R5 XCH A,R4 ADD A,#0E0H JNC Q0180 MOV A,#0FFH SJMP Q0160;=Q0173: CLR C XCH A,R4 RRC A XCH A,R4 XCH A,R5 RRC A XCH A,R5 XCH A,R6 RRC A XCH A,R6 XCH A,R7 RRC A XCH A,R7Q0180: INC A JNZ Q0173 J