单片机课程设计单片机控制直流电机的转动.docx

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单片机课程设计单片机控制直流电机的转动

课程设计任务书

课程设计题目

用单片机控制直流电机的转动

功能

技术指标

1、按键控制电源的输出，输出电压为5V

2、输出电流为1.5A

3、具有短路、过流保护功能

工作量

工作计划

6月11日开题

6月12日查资料，分析原理，列元器件表

6月13日—6月20日画出原理框图，设计电路原理图

6月21日准备答辩

6月22日答辩

6月14日～6月16月26日购买元器件

3月20日～6月36月27日～6月29日焊接电路

6月29日作品验收

6月30日终检写说明书

指导教师评语

2012年6月30日

第1章绪论

1.1课题背景

随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。

但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。

本文所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压大小有固定值，可用于要求电源精度比较高的设备，或科研实验电源使用，并且此设计，没有用到单片机，只用到了数字技术中的单稳态触发器，计数器和一些常用的电子器件，所以该电路具有制作容易，安全性能高等优点。

1.2设计课题及要求

用单片机控制直流电机的转动：

1号键按下后当电动机正传时红灯亮

2号键按下时电机停止转动黄灯闪烁

3号键按下时电动机反转绿灯亮

1.3设计思路

用单片机AT89C51控制直流电机正反转。

由AT89C51的P1.0和P1.1通过桥式电路控制电机。

当P1.0输出高电平，P1.1输出低电平时，三极管Q7、Q1、Q5导通，Q6、Q2截止；当P1.1输出高电平，P1,0输出低电平，三极管Q8、Q4、Q2导通，Q6、Q5截止。

电动机因两端产生正负电压而转动。

由P3.0、P3.1、P3.2控制电动机的正反停转。

1.4应用软件：

1.Proteus7Professional

2.伟福（WAVE6000）

3.KeiluVision

4.MasmforWindows

1.5使用语言：

汇编语言

1.6使用元件：

MCS51单片机、LED显示灯、直流电动机、晶振、电阻、电容、桥式电路、开关、电源。

1.7MCS-51各引脚功能：

VSS:

电源的接地短

XTAL1\XTAL2:

内部振荡电路

RST\VPD：

复位信号输入端

ALE\PROG:

地址锁存允许输出信号

PSEN:

外部程序存储器ROM的读选通信号输出端

EA\VPP:

外部程序存储器的控制信号

P0:

8位漏极型双向I\O口

P1：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

P2：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

P3：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

有第二功能。

第2章电路框图

2.1电路的模块框图

第3章单元电路的设计及作用

3.1MCS-51各引脚功能：

VSS:

电源的接地短

XTAL1\XTAL2:

内部振荡电路

RST\VPD：

复位信号输入端

ALE\PROG:

地址锁存允许输出信号

PSEN:

外部程序存储器ROM的读选通信号输出端

EA\VPP:

外部程序存储器的控制信号

P0:

8位漏极型双向I\O口

P1：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

P2：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

P3：

带内部提升电阻的8位准双向I\O口，它能驱动4个LS型TTL负载

有第二功能

图3-1MCS-51单片机芯片引脚图

3.2桥式电路的设计及作用

桥式电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。

由于这种电压存在着很大的脉动成分，因此一般还不能直接用来给负载供电，否则，文波的变化会严重影响负载电路的性能。

滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑，使之成为含交变很小的直流电压。

也就是说，滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截至频率一定低于整流输出电压的基波频率。

整流电路是将变压器交换的后的交流电压变为单向脉动直流电压。

图3-2桥式电路原理图

3.3晶振和复位电路的设计及作用

这是一个谐振电路，产生一个特定的时钟频率，使AT89C51能正常的工作。

晶振片用于产生时钟频率，该晶振能产生11.0591MHz的频率。

两个旁路电容，有频率微调作用主要是让电路更容易起振，两个电容的只要求一样，至少要非常接近否则容易造成写真的不平衡，容易造成停真或干脆不起振。

本设计中采用的是30pf的电容。

AT89C51的RST引脚接上一个高电平使其处于一个频繁复位状态。

单片机的P1.0引脚接电机驱动芯片的EA引脚，用于启动桥式电路的正常工作。

元器件说明：

X1是晶振频率为11.0592的晶振片，R1为10K电阻，C1、C2为30pf的无极性电容，C3为10uf的有极性电容。

图3-3晶振与复位电路原理图

3.4按键及LED的设计及作用

图3-4按键及LED原理图

第4章工作原理

1.Proteus电路设计：

（1）选取元器件：

单片机：

AT89C51

电阻：

RES

三极管：

NPN、PNP

电容：

CAP

晶振：

CRYSTAL

按键：

BUTTON

电动机：

DCMOTOR

二极管：

DIODE

（2）放置元器件、电源和地、连线，设置元件属性。

2.程序流程图：

3．汇编语言源程序及程序说明：

ORG0000H

AJMPMAIN跳入主程序

ORG0030H

MAIN:

MOVP0,#0FFH初始化P0

MOVP1,#00H初始化P1

KEY:

JNBP3.0判断按键1是否被按下

MOVP0,#0FFH初始化P0

JNBP3.1,J2判断按键2是否被按下

KEY1:

JNBP3.2,J3判断按键3是否被按下

AJMPKEY

J1:

MOVP1,#02H设置电动机正传

MOVP0,#06H设置红灯亮

AJMPKEY

 J2:

CPLP0.1P0取反，设置电动机停转

ACALLYS调用延时，设置黄灯闪烁

CPLP0.1

ACALLYS

MOVP1,#00H

LJMPKEY

YS:

MOVR6,#5循环

DD1:

MOVR5,#80H延时子程序

DD2:

MOVR7,DD

DD:

DJNZR5,DD2

DJNZR6,DD1

RET

 J3:

MOVP1,#01H设置电动机反转

MOVP0,#03H设置蓝灯亮

AJMPKEY1

RET

END

图4-1用单片机控制直流电机的转动原理图

第5章电路组装与调试

5.1电路的组装

用了半天的时间列出器件的清单并完成了采购，由于电路板过小器件太密，难以完成调试导致第一次的失败。

第二次我们采用了大的万用板，首先对器件的整体布局做了一个策划，基本根据两个原则，纵向按照相同功能模块归类的方法将电路划分为几个板块，横向是按照信号的流向排布的。

这样做可以使信号线的摆布更加整齐，思路更清晰，不至于焊接过程中发生漏接和重接的情况，另外使的调试也相对容易的多。

5.2电路的调试

首先，断电后进行通路测试，看各高低电平连接是否正常，是不是有虚焊。

接下来，对所连接电路与仿真图进行初步的对照，看是不是有链接错误。

随后通电对电路进行检查，看是否正常。

如果不正常，对芯片进行每根引脚的检查，检查引脚高低电平时否与逻辑正常。

电路的调试应该是整个过程中最为艰难的部分了。

焊接的过程是按照模块逐步完成的，每完成一个模块就对信号进行测试，在保证前面电路工作正常的基础上才进行下一个模块的焊接。

按照图连接之后，我们调节滑动变阻器的阻值，获得了要求的稳定的输出，取得了我们要求的电路。

收获和心得

通过本次设计,作为一名自动化专业的大二学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。

在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？

如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？

我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

这次单片机课程设计我们历时三个星期，单片机作为我们的主要专业课之一，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。

为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。

我们是在做单片机课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。

其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：

CAD制图、汇编语言、模拟和数字电路知识等。

虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。

后，要做好一个课程设计，就必须做到：

在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；

要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。

发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。

设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。

在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

我认为这个收获应该说是相当大的。

觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。

小组人员的配合﹑相处，以及自身的动脑和努力，都是以后工作中需要的。

致谢

首先感谢学校开设这门课程，让我们对本专业的知识更有了深刻的了解，使我们的能力不止局限于课本上，锻炼了我们自主学习的能力，增强了动手的能力，同时提供了所要的工具，和实验地点，并且报销我们的费用，解决了我们很多的问题，向学院表示感谢。

感谢老师的支持和鼓励，没有老师的帮助我想我们的工作不能这么的圆满，感谢我们一组人的积极配合，最后为老师鼓掌，为母校鼓掌，为自己鼓掌。

参考文献

[1].《常用数字集成电路原理与应用》、出版社：

人民邮电出版社、作者:

卿太全，李萧，郭明琼编著；

[2].《模拟电子技术》、出版社：

高等教育出版社、作者:

清华大学电子学教研组；

[3].《数字电子技术》、出版社:

高等教育出版社、作者:

余孟尝；

[4].《MCS-51单片机原理及应用技术教程》、出版社:

人民邮电出版社、作者:

高洪志、孙平、关晓东、孟祥莲；

[5].《一天一个好电路》、出版社：

机械工业出版社、作者：

王俊峰等编著。

附录元器件清单

附录元件清单

名称

型号

数量

备注

电阻

10K

1个

200Ω

4个

1K

3个

电容

200pF

2个

10uF

1个

晶振

12M

1个

电源

5V

3个

二极管

DIODE

3个

三极管

BC184

2个

TIP31

2个

TIP32

2个

键控开关

BUTTON

3个

电动机

DCMOTOR

1个

导线

若干

电路板

1个