微机原理三级项目报告.docx

微机原理三级项目报告.docx

《微机原理三级项目报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理三级项目报告.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

微机原理三级项目报告

基于单片机的无刷直流风扇转速测量与调节

一、项目设计要求

1、实现无刷直流电机转速的测量和控制

2、给定转速指令：

由PC发送转速值，经单片机控制器，使得电机达到并稳定在指定转速上。

二、硬件设备

1、测量风扇型号：

品牌：

台达，型号：

AFB0712HHB

2、51系列单片机学习板

3、PC

三、方案设计

1、硬件电路

USB提供+5V电源，可以实现PC机与开发板的数据通讯和程序下载。

数码管显示速度和占空比

风扇电路连接：

P1.0口接PWM波输入，P3.2口接测速脉冲输入

风扇输入和输出信号图

1、输出信号----转速输出

每转输出2个脉冲

OC输出，如上图

2.OC输出的特点

外加集电极电源和负载；

输出幅值任意；

注意ICMAX

3.输入信号---PWM输入

2、程序流程图

说明:

程序应用模块化进行设计，主要有初始化模块、显示模块、测速模块和调速模块。

编程次序可按此先后进行。

（1）、初始化模块：

T0和T1工作方式、标志位状态、所用单元初值、中断设置以及初始显示等。

（2）、显示模块：

显示风扇转速的实测值及其对应的PWM占空比。

（3）测速模块：

将0.5s测出的脉冲数即风扇每秒的转速。

（4）调速模块：

通过串口通信把风扇转速设定值发给单片机，通过改变脉冲波的占空比和PI调节来控制转速的大小。

3.占空比与转速关系:

占空比

0

0

0.16

0.17

0.18

0.19

0.2

0.22

0.24

0.27

0.29

0.31

转速r/s

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

占空比

0.35

0.38

0.42

0.46

0.51

0.54

0.61

0.74

0.84

0.94

1

转速r/s

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

四、设计程序：

1、主程序：

#include

#include

#include

externunsignedcharset_value;//占空比设定

//主函数

voidmain（）

{

PS=1;//串行口中断优先级别设为高

T0_init（）;//定时器0初始化

T1_init（）;//定时器1初始化

EXT0_init（）;//外部中断0初始化

USART_init（）;//串口初始化

set_value=22;

while

（1）

{

}

}

2、初始化子程序

#include

#include

//TC0初始化

//设为定时器、模式2（自动重装）

voidT0_init（）

{

EA=1;

ET0=1;

TMOD|=0x02;

TH0=TL0=0x00;

TR0=1;

}

//TC1初始化

//设为定时器、模式2（自动重装）

voidT1_init（）

{

EA=1;

ET1=0;//中断关

TMOD|=0x20;

TH1=TL1=0xfd;

TR1=1;

}

//EXT0初始化

//负跳变沿有效、INT0（P3.2）输入脉冲

voidEXT0_init（）

{

IT0=1;

EX0=1;

EA=1;

}

//USART初始化

//波特率9600bps

voidUSART_init（）

{

PCON=0x40;

SCON=0x50;//模式1，允许接收

ES=1;

}

3、数码管显示子程序

#include

#include

//硬件连接

sbitDAT=P0^2;

sbitSCK=P0^0;

sbitRCK=P0^1;

//数码管驱动

xdataNUM[]={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0x85,0xf7,0xd7};//0-9数字

xdataBIT[]={0xdf,0xbf,0x7f,0xef,0xfd,0xfb,0xf7,0xfe};//位选

voiddis_bit（unsignedcharpos,unsignedcharData）

{

unsignedchari;

pos=BIT[pos-1];

Data=NUM[Data];

RCK=0;

for（i=0;i<8;i++）

{

SCK=0;

if（pos&0x80）

DAT=1;

else

DAT=0;

pos<<=1;

SCK=1;

delay（）;

}

for（i=0;i<8;i++）

{

SCK=0;

if（Data&0x80）

DAT=1;

else

DAT=0;

Data<<=1;

SCK=1;

delay（）;

}

RCK=1;

//delay（）;

}

//显示数值，两位

//输入：

pos：

显示首位word：

一个两位以下的数值

voiddis_word（unsignedcharpos,unsignedcharword）

{

dis_bit（pos++,word/10）;

dis_bit（pos++,word%10）;

}

//软件延时

voiddelay（）

{unsignedchari;

for（i=5;i>0;i--）;

}

4、测速、调速子程序

#include

#include"IT.H"

#include"Display.H"

//硬件连接

sbitfan=P1^0;//风扇脉冲输入

sbith=P0^6;//LED，测试

//全局变量

xdataunsignedcharf[]={0,0,16,17,18,19,20,22,24,27,29,31,35,38,42,46,51,54,61,74,84,94,100,100,100};//转速与占空比关系对照表

//INT0参数

volatileunsignedcharn;//转速

volatileunsignedcharp;//脉冲数

//USART参数

staticunsignedcharflag;//串口相关

unsignedcharUsart_buf[2]="00";//接收缓冲区

//PID参数

unsignedcharKp=5,Ki=1;//PID参数（PI）

staticunsignedinterror,error_re,Sum_e;//当前偏差，上一次的偏差，积分累加器

//T0参数

staticunsignedchartime;//测速计时器

unsignedcharset_value;//PWM设定值

//TC0中断

voidT0IT（）interrupt1using1

{unsignedchartemp;

time++;

if（time>150）//0.5s,由于中断处理的程序过于庞大，以至于定时的理论值不能精确的算出。

{

time=0;

n=p;

p=0;

flag=0;//若串口的两位数据不是连续发送，则在下一次接收时全部刷新

temp=PID（）;

}

if

（1）

PWM_GENERATER（temp）;//PID调节

dis_word（1,n）;

dis_word（5,set_value）;//显示占空比

//dis_word（3,error）;

//dis_word（7,temp）;

}

//TC1中断

voidT1IT（）interrupt3using1

{

}

//EXT0中断

voidEX0_IT（）interrupt0using1

{

p++;//脉冲计数

}

//USART中断

voidUSART_IT（）interrupt4using1

{unsignedchartemp;

Usart_buf[flag]=SBUF;

flag++;

if（flag>1）

flag=0;

temp=（Usart_buf[0]-48）*10+Usart_buf[1]-48;

if（temp<23）

set_value=f[temp];

RI=0;

TI=0;

}

//PWM生成程序

//输入：

Duty_Cycle：

占空比高电平持续值

voidPWM_GENERATER（unsignedcharDuty_Cycle）

{staticunsignedcharcom_value;

com_value++;

if（com_value

fan=1;

elseif（com_value

fan=0;

else

com_value=0;

}

//PID控制器

//输入：

pidtarget：

目标值

//输出：

返回占空比（Duty_Cycle）

unsignedcharPID（）

{xdataunsignedintfeedback,proportion,integral;

error_re=error;//上一次的偏差

if（set_value>f[n]）//error为正值的情况

{

error=set_value-f[n];//偏差

Sum_e=Sum_e+error;//积分

feedback=Kp*error/2+Ki*Sum_e;//PID计算

}

else//error为负值的情况

{

error=f[n]-set_value;//偏差

//积分部分

if（Sum_e>error）//积分为正

Sum_e=Sum_e-error;

else//积分为负

Sum_e=0;

proportion=Kp*error/2;//比例计算

integral=Ki*Sum_e;//积分

if（integral>proportion）//PID计算

feedback=integral-proportion;

else

feedback=0;

}

return（feedback）;//返回结果

}

五、方案总结

本方案基本能完成风扇转速测量与控制，达到了设计任务的要求。

通过测试，本控制系统可以根据气流和通风条件等环境对运行的影响，比较及时调整PWM波形。

但是，本方案也存在一些不足之处：

1.由于本程序的中断处理比较复杂，定时的理论值不能精确的算出，以至测量的转速不是很精确

2.由于时间关系，我们的PID控制模块只完成了PI调节，缺乏了微分调节，系统的动态性能有所下降。

六、感想

通过该项目的实践，我们加深了对单片机的定时器、计数器、中断等模块的理解。

但是万事开头难，一开始，我们只是学了相关的理论知识，对实体的单片机并不了解，遇到各种问题，比如缺乏硬件电路的了解，风扇该如何接线如何输出信号，pwm波如何输出和调节，在调试过程中难以调到稳定速度等问题。

后来结合书本，通过摸索，得出了上述程序。

尽管时间紧迫、压力大，但是我们还是灵活运用并掌握微机测控装置的经典设计过程，即电路-软件-仿真-实物的设计调试试制过程；通过实践，已经熟悉了主要应用软件，Keil、Proteus、Protel等软件的使用，并已经积累了应用经验；项目实践后，锻炼了硬件设计和调试水平，提高了工程应用的直观经验；对PWM驱动直流电机、电机带动风扇的模型有了感性认识，为后面的课程打下了基础；学习了微机编程的技术，积累了编程和软件调试经验；在集体项目活动中锻炼了组织、分工协调能力。

WelcomeTo

Download!

!

!

欢迎您的下载，资料仅供参考！