單片機直流電機控制系統的設計與仿真

1、單片機期末考查（課程設計） 論文題目： 單片機直流電機控制系統的設計與仿真 學 別： 電氣信息 班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師： 職 稱： 日 期： 2015 年 1 月 16 日 目 錄第一章 緒論31.1 WAVE6000軟件說明31.2 PROTEUS軟件說明31.2.1 軟件的特點41.2.2 ISIS智能原理圖輸入系統41.3 MCS-51單片機系統簡介5第二章 總體方案設計52.1 總體設計52.2 硬件設計52.2.1 硬件設計電路52.2.2 PROTEUS軟件使用過程62.2.3元器件清單如下72.3 軟件設計72.3.1 PROTEUS硬件屬性分配72.3.2程序設

2、計82.3.3編譯成HEX文件步驟11第三章 綜合測試123.1 仿真工具欄133.2 仿真結果13第四章 總結鑒定14參考文獻15課程設計心得體會16評閱老師： 日期：17第一章 緒論一個單片機應用系統從提出任務到正式投入運行的過程，稱為單片機的開發(fā)。開發(fā)過程所用的設備即開發(fā)工具。一般用計算機來調試單片機，所用開發(fā)工具為仿真器和調試器，兩者一起構成硬件平臺。軟件平臺是指裝入通用PC的軟件開發(fā)調試系統，它的作用是編輯、匯編、編譯、仿真與調試，稱為WINDOWS下的集成開發(fā)環(huán)境。集成開發(fā)環(huán)境是單片機廠家為用戶提供的產品開發(fā)環(huán)境，包括單片機的硬件平臺和軟件平臺。20多年來，世界上出現過幾種用于51

3、系列單片機的開發(fā)軟件，下面以偉福6000和Proteus為例。1.1 WAVE6000軟件說明這個軟件是南京偉福公司的單片機開發(fā)軟件，一般就是用在C51單片機，具備雙工作模式和真正的集成調試環(huán)境。此軟件可不需要購買仿真器，使用軟件模擬仿真器即可，使用很方便。也配有硬件仿真設備，但需購買。它集成了編輯器、編譯器、調試器，源程序編輯、編譯、下載、調試全部可以在一個環(huán)境中完成。且偉福的多種仿真器及所支持各種CPU仿真全部集成在一個環(huán)境下。由于此軟件風格統一，從而可節(jié)省用戶的時間和精力。1.2 PROTEUS軟件說明PROTEUS是一款集單片機和SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，是其他任

4、何一款軟件不能相比的。1.2.1 軟件的特點 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優(yōu)勢。 具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調試器、SPI 調試器、鍵盤和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。 支持大量的存儲器和外圍芯片。1.2.2 ISIS智能原理圖輸入系統ISIS是Proteus系統的中心，

5、具有控制原理圖畫圖的超強的設計環(huán)境。ISIS有以下特性：1、出版質量的原理圖ISIS提供給用戶圖形外觀，包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用尸能夠生成如雜志上看到的精美的原理圖，畫完圖可以以圖形文件輸出，畫圖的外形由風格模板定義。2、良好的用戶界面ISIS有一個無連線方式，用戶只需單擊元件的引腳或者先前布好的線，就能實現布線。此外，擺放、編輯、移動和刪除操作能夠直接用鼠標實現無需去單擊菜單或圖標。3、自動走線只要單擊想要連接的兩個引腳，就能簡單地實現走線。在特殊的位置需要布線時，使用者只需在中間的角落單擊。自動走線也能在元件移動的時候操作，自動解決相應連線。節(jié)點能夠自動布置和移除。既節(jié)約

6、了時間，又避免了其他可能的錯誤。4、層次設計ISIS支持層次圖設計，模塊可畫成標準元件，特殊的元件能夠定義為通過電路圖表示的模塊，能夠任意設定層次，模塊可畫成標準元件，在使用中可放置和刪除端口的子電路模塊。5、總線支持ISIS提供的不僅是一根總線，還能用總線引腳定義元件和子電路。因此，一個連線在處理器和存儲器之間的32位的處理器總線可以用單一的線表示，節(jié)省繪圖的時間和空間。6、元件庫ISIS的元件庫包含8000個元件，有標準符號、三極管、二極管、熱離子管、TTLCMOS、ECL、微處理器，以及存儲器元件、PLD、模擬Ic和運算放大器。7、可視封裝工具原理圖和PCB庫元件的匹配是由封裝工具簡化的

7、。在原理圖部分的引腳旁邊將顯示PCB的封裝，并允許每個引腳名對應文本和圖形的引腳號碼。8、復合元件ISIS的元件庫表達方式有很多種，無論是單個元件、同態(tài)復合元件、異態(tài)復合元件，還是連接器，都可以在原理圖上以獨立引腳來表達，不用所有線都連到一個獨立元件上。9、元件特性設計中的每個元件都有一定數日的屬性或特性。某些特性控制軟件的特定功能(如PCB封裝或仿真)用戶也可以添加自己的特性。一旦庫建立，就能提供默認值及特性定義。特性定義提供大量的特性描述，當修改元件時，將顯示在編輯區(qū)域內。10、報告ISIS支持許多第三方網表格式，因此能為其他軟件所使使用設置元件清單后可以添加用戶所需的元件屬性，也可設置屬

8、性列以挑選一定數目的屬性。ERC報告可列出可能的連線錯誤，如末連接的輸入、矛盾的輸出及未標注的網絡標號。1.3 MCS-51單片機系統簡介 單片機應用系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成。硬件系統是指單片機以及擴展的存儲器、IO接口、外圍擴展的功能芯片以及接口電路。軟件系統包括監(jiān)控程序和各種應用程序。 在單片機應用系統中，單片機是整個系統的核心，對整個系統的信息輸入、處理、信息輸出進行控制。與單片機配套的有相應的復位電路、時鐘電路以及擴展的存儲器和IO接口，使單片機應用系統能夠運行。在一個單片機應用系統中，往往都會輸入信息和顯示信息，這就涉及鍵盤和顯示器。在單片機應用系統中，一般都根據系統的要求

9、配置相應的鍵盤和顯示器。配置鍵盤和顯示器一般都沒有統一的規(guī)定，有的系統功能復雜，需輸入的信息和顯示的信息量大，配置的鍵盤和顯示器功能相對強大，而有些系統輸入/輸出的信息少，這時可能用幾個按鍵和幾個LED指示燈就可以進行處理了。在單片機應用系統在中配置的鍵盤可以是獨立鍵盤，也可能是矩陣鍵盤。顯示器可以是LED指示燈，也可以是LED數碼管，也可以是LCD顯示器，還可以使用CRT顯示器。單片機應用系統中鍵盤一般用的比較多的是矩陣鍵盤，顯示器用的比較多的是LED數碼管和LCD顯示器。第二章 總體方案設計單片機直流電機控制系統的設計與仿真內容：設計一個直流電機驅動電路，可控制直流電機的旋轉方向，采用PW

10、M電源方式進行控制，電機的速度由模擬量輸入給定。目的、要求：掌握小型直流電機的基本原理和控制過程2.1 總體設計總體步驟如下：1、在PROTEUS中設計硬件2、在WAVE6000中編寫程序，編譯、連接形成HEX文件。3、在PROTEUS中把HEX文件加載到單片機芯片上。4、運行仿真看結果。2.2 硬件設計硬件電路可通過Proteus軟件進行設計。2.2.1 硬件設計電路打開元件庫，添加元件，使用單片機：AT89C51，BUTTON，DAC0832,METALFILM220R,MOTOR,OP1P,OPAMP. 2.2.2 PROTEUS軟件使用過程1）選擇元器件2）放置元器件3）連線4）添加程

11、序5）運行仿真2.2.3元器件清單如下單片機：AT89C51按鍵：BUTTON采樣頻率為八位的D/A轉換器件:DAC0832低值電阻：METALFILM220R電動機：MOTOR理想運放模型：OP1P運算放大器：OPAMP2.3 軟件設計用電位器調節(jié)AT89C51 的PWM 占空比，將A/D 轉換后的數據作為延時常數。當電位器阻值發(fā)生變化，ADC0808 輸出的值也會變化，進而調節(jié)單片機輸出的PWM占空比，控制電動機的轉速。2.3.1 PROTEUS硬件屬性分配RV1 采集到的電壓信息通過ADC0808 轉換為8 位數字信號，輸入到單片機AT89C51。PWM 信號由單片機產生，輸出到電動機驅

12、動電路，進而驅動電動機轉動。通過改變RV1 可以改變PWM 信號的占空比，從而控制電動機的轉速。2.3.2程序設計void main() TMOD=0x01;TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;EA=1;EX0=1;ET0=1;IT0=1;IT1=1;TR0=1;EX1=1;pwm=0;while(1);void pwmss() if(k=n)&(k20) pwm=1; if(k=20) pwm=0; k=0;void int0() interrupt 1 if(n0) n-;void time0() interrupt 1 TH0=(65536-5

13、00)/256;TL0=(65536-500)%256; k+; if(k=n)pwm=1;elsepwm=0;/if(k=20) k=0; 程序2#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit PWM=P20; /PWM輸出波形sbit S1=P32;sbit S2=P33;uchar ZKB;/占空比 uchar flag;void delay(uchar ms)uchar i,j; for(i=ms;i0;i-) for(j=110;j0;j-); void main() ZKB=0; TMOD=0X10

14、; /定時器1設置為工作方式1 TH1=(65536-1000)/256; TL1=(65536-1000)%256; IP=0x80; EA=1; /開CPU總中斷 EX0=1; EX1=1; ET1=1; TR1=1; if(ZKB100) ZKB=0; if(ZKB0) ZKB=100; while(1); void int0() interrupt 0/按鍵每按一次，占空比加1 EX0=0; delay(68); EX0=1; if(flag=1) ZKB=ZKB+1; void int1() interrupt 2 /按鍵每按一次，占空比減1 EX1=0; delay(68); EX

15、1=1; if(flag=1) ZKB-; void time1() interrupt 3 uchar count; /中斷次數 TH1=(65536-20)/256; TL1=(65536-20)%256; count+; if(count=ZKB) /定時中斷次數小于占空比，則P2.0輸出高電平 flag=1;PWM=1; else PWM=0; 2.3.3編譯成HEX文件步驟新建工程，新建一個text文件，輸入代碼將文件編譯成C文件，在輸出選項勾上產生HEX文件，點擊確認點擊運行，輸出HEX文件第三章 綜合測試3.1 仿真工具欄仿真控制按鈕1* 運行2* 單步運行3* 暫停4* 停止3

16、.2 仿真結果第四章 總結鑒定在Proteus 環(huán)境下輸入源程序，把源代碼生成目標代碼后，將其加載到電路中，設置單片機時鐘頻率為12Mhz，電路即可開始工作。通過改變RV1 的阻值，可以看到ADC0808 的輸出端OUT1-OUT8 相應位輸出高低不同的電平。單片機接收到此數據后，控制輸出端P3.7 輸出PWM 信號。RV1 的改變可以控制電動機轉速。課程設計心得體會說起課程實訓，我認為最重要的就是做好設計的預習，認真的研究老師給的題目，選一個自己有興趣的題目。因為只有都明白了，做最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調試，掌握其方法。 在這次難得的課程設計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目選