單片機(jī)課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電動機(jī)電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與制作

1、 jiangsu teachers university of technology 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的電動機(jī)電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)與制作 學(xué)院名稱： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè)： 汽車服務(wù)工程 班 級： 08汽服2zw 姓 名： 祁 平 學(xué) 號： 08323205 指導(dǎo)老師： 張 蘭 春 2011年6月摘 要摘要：本文分析了電動機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的功能和特點(diǎn)，闡述了單片機(jī)電動機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的組成和原理，介紹了該系統(tǒng)在控制汽車電動機(jī)電壓上的應(yīng)用。論述了如何利用a/d轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將信號送至單片機(jī)與設(shè)定電壓對比確定，利用七段數(shù)碼管顯示出來。關(guān)鍵詞：at89c51 a

2、dc0809 數(shù)碼管目 錄第一章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明.41.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的. 41.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路.4第二章 元器件介紹.52.1 at89c51.52.2 adc0809.62.3 七段發(fā)光顯示器.82.4 其他元件說明.9第三章 硬件設(shè)計(jì).103.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).10第四章 軟件設(shè)計(jì).114.1 程序分析.114.2 程序設(shè)計(jì)流程圖.114.3 程序設(shè)計(jì).11小結(jié) .15謝詞 .16參考文獻(xiàn).17第一章 系統(tǒng)的主要功能說明1.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的電壓的變化對電動機(jī)的影響：1、對力矩的影響 電壓愈低，力矩愈小。由于電壓減低，啟動力矩減小，會使啟動時(shí)間增長，如當(dāng)電壓減低20%時(shí)，啟動時(shí)間將增

3、加3.75倍。要注重的是，當(dāng)電壓降落槽到某一數(shù)值時(shí)，電動機(jī)的最大力矩小于阻力力矩，于是電動機(jī)會停轉(zhuǎn)。而在某些情況下（如負(fù)載是水泵，有水壓情況下），電動機(jī)還會發(fā)生倒轉(zhuǎn)。2、對轉(zhuǎn)速的影響電壓減低，轉(zhuǎn)速也減低，因?yàn)殡妷簻p低使電磁力矩減小。3、對效率的影響 若電壓減低，機(jī)械損耗實(shí)際上不變，鐵耗差不多與電壓平方成正比減少；轉(zhuǎn)子繞組的損耗和轉(zhuǎn)子電流平方成正比增加；定子繞組的損耗決定于定子電流的增加還是減少，而定子電流又決定于負(fù)載電流和空載電流間的互相干系。總的來說，電動機(jī)在負(fù)載鐘頭（40%），效率增加一些，而然后開始很快地下降。4、對發(fā)熱的影響在電壓變化范圍不大的情況下，由于電壓減低，定子電流升高；電壓升

4、高，定子電流減低。在一定的范圍內(nèi)，鐵耗和銅耗可以相互賠償，溫度保持在容許范圍內(nèi)。因此，當(dāng)電壓在定額值±5%范圍內(nèi)變化時(shí)，電動機(jī)的容量仍可保持不變。但當(dāng)電壓減低超過定額值的5%時(shí)，就要限制電動機(jī)的出力，否則定子繞組可能過熱，因?yàn)榇藭r(shí)定子電流可能已升到比力高的數(shù)值。當(dāng)電壓升高超過10%時(shí)，由于磁通密度增加，鐵耗增加，又由于定子電流增加，銅耗也增加，故定子繞組溫度將超過允許值。 由于電壓的變化對電動機(jī)有以上等影響，因此必須對電動機(jī)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電動機(jī)保持在正常電壓范圍內(nèi)工作。1.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如下：電動機(jī)的電壓，通過與12v進(jìn)行比較，之后通過電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)整。在本設(shè)計(jì)中

5、，通過改變輸入的阻值，與設(shè)定的值進(jìn)行比較，而后通過a/d轉(zhuǎn)換器將之轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)值信號輸出。來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的作用。第二章 元器件介紹2.1單片機(jī)at89c512.1.1 at89c51的主要特性：·與mcs-51 兼容 ·4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán) ·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·全靜態(tài)工作：0hz-24mhz ·三級程序存儲器鎖定 ·128×8位內(nèi)部ram ·32可編程i/o線 ·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道 ·低

6、功耗的閑置和掉電模式 ·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 21.2 單片機(jī)芯片引腳描述圖2.1為at89c51單片機(jī)的引腳配置圖。（1）主電源引腳vcc（2）外接晶振引腳xtal1和xtal2（3）復(fù)位引腳rst，輸入高電平是at89c51復(fù)位（4）輸入/輸出引腳p0、p1、p2、p3（共32根）（5）程序存儲器選擇信號引腳ea（6）外部程序存儲器讀選通信號引腳psen（7）外部存儲器低8位地址鎖存信號引腳ale 圖2.1單片機(jī)引腳圖2.2 adc08092.2.1 adc0809主要性能（1）分辨率為8位；（2）精度：adc0809小于±1lsb（adc0808小于±1/2

7、lsb）；（3）單+5v供電，模擬輸入電壓范圍為05v；（4）具有鎖存控制的路輸入模擬開關(guān)；（5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出與ttl電平兼容；（6）功耗為15mw；（7）不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；（8）轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍：101280khz。典型值為時(shí)鐘頻率640khz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100s。2.2.2 adc0809結(jié)構(gòu)adc0809（簡稱0809）是8路8位逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器，適用于精度要求不高（分辨率1256）的多路ad轉(zhuǎn)換，具有三態(tài)數(shù)據(jù)總線，可以直接和mcu接口。0809由8路模擬開關(guān)、通路地址鎖存器、8位ad轉(zhuǎn)換器和三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器等組成。圖2.2為0809的結(jié)構(gòu)

8、框圖。8位ad轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器緩沖器通路轉(zhuǎn)換開關(guān)通路地址鎖存譯碼器in0in7abcale18vccgndoev- v+startclk圖2.2 adc0809結(jié)構(gòu)框圖2.2.3 adc0809引腳圖2.3為adc0809引腳圖（1）in0in7，8路模擬量輸入端。（2）d7d0，8位數(shù)字量輸出端。（3）ale， 地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，可將三位地址選擇信號a、b、c鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。（4）start，啟動a/d轉(zhuǎn)換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一個(gè)正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始a/d轉(zhuǎn)換。（5）clk

9、，時(shí)鐘信號輸入端。（6）eoc，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。a/d轉(zhuǎn)換期間eoc為低電平，a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后eoc為高電平。（7）oe，輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng)oe為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在d7d0引腳。當(dāng)oe為低電平時(shí)，d7d0引腳對外呈高阻狀態(tài)。（8）c、b、a，8路模擬開關(guān)的地址選通信號輸入端，3個(gè)輸入端的信號為000111時(shí)，接通in0in7對應(yīng)通道。（9）vr（）、vr（）：分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。 圖2.3 adc0809引腳圖2.3 七段發(fā)光顯示器常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。發(fā)光二級管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。1

10、位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管ag控制7個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字形的形狀有些失真，但控制簡單，使用方便。圖2.5為顯示器圖2.4 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)圖2.5顯示器2.4 其它元器件說明晶振電路使用12mhz的晶體振蕩器，30pf的電容。復(fù)位電路采用10uf的電容，10k的電阻。顯示器電路中除4位7段顯示器外還使用了8個(gè)5k上拉電阻。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖3.1為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖：圖3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序分析進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)，采用查詢eoc的標(biāo)志信號來檢測a/d轉(zhuǎn)換是否

11、完畢，若完畢則把數(shù)據(jù)通過p0端口讀入，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后顯示出來。4.2 程序設(shè)計(jì)流程圖開始選擇adc0809的轉(zhuǎn)換通道道啟動a/d轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束？輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值轉(zhuǎn)換顯示否是圖4.2程序設(shè)計(jì)流程圖4.3 程序設(shè)計(jì)led_0equ 30h ;存放三個(gè)數(shù)碼管的段碼led_1 equ 31hled_2 equ 32hclock bit p2.4adcequ35h;存放轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)st bit p3.2oe bit p3.0eoc bit p3.1org 00h sjmp start org 0bh ljmp abcstart: movled_0,#00hmovled_1,#00hmovled_2,#0

12、0hmovdptr,#table;送段碼表首地址 setbp3.4setbp3.5 clrp3.6 ;選擇adc0808的通道3 mov tmod,#02h mov th0,#24 mov tl0,#00h mov ie,#82h setb tr0wait: clr stsetb stclr st;啟動轉(zhuǎn)換 jnb eoc,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束setb oe ;允許輸出mov adc,p1;暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果clr oe ;關(guān)閉輸出mov a,adc;將ad轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換成bcd碼mov b,#100div abmov led_2,amov a,b待添加的隱藏文字內(nèi)容3mov b,#10div abmo

13、v led_1,amov led_0,blcalldisp ;顯示ad轉(zhuǎn)換結(jié)果sjmp waitabc: cpl clock retidisp: clr p2.0 mova,led_0;數(shù)碼顯示子程序movca,a+dptr setb p2.1 movp0,alcalldelay clr p2.1mova,led_1movca,a+dptr setb p2.2movp0,alcalldelay clr p2.2mova,led_2movca,a+dptr setb p2.3movp0,a lcalldelayclr p2.3retdelay:movr6,#10;延時(shí)5毫秒d1:movr7,#2

14、50djnzr7,$djnzr6,d1rettable: db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,099h,092h,082h,0f8h,080h,090h end小結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我感觸頗多，先談?wù)剢纹瑱C(jī)方面的，無論做什么事情，都得理論聯(lián)系實(shí)際，理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性在這次的課程設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的淋漓盡致。以前學(xué)單片機(jī)理論課的時(shí)候，不怎么懂，所以這次課程設(shè)計(jì)對我來講也是一大考驗(yàn)。買元器件的時(shí)候，由于把共陰管買成了共陽管，所以修改程序著實(shí)是一大難題，我們天真的以為只要把斷碼改了就行了，一調(diào)試才發(fā)現(xiàn)根本行不通。就單單修改程序就花了我們好幾天的時(shí)間，不行再改再調(diào)試。最終在張老師的指導(dǎo)下，在我們

15、的反復(fù)修改調(diào)試下，皇天不負(fù)有心人，終于調(diào)試成功。然后談?wù)勅穗H關(guān)系方面的，俗話說的好，三個(gè)臭皮匠湊成個(gè)諸葛亮，果然沒錯(cuò)，在這次的課程設(shè)計(jì)中，我們宿舍三個(gè)人在修改程序的時(shí)候，互相討論，分工查閱資料，再有不懂就問張老師和班里的其他同學(xué)，他們都會耐心的給我們講解，在張老師和同學(xué)們的幫助下最終調(diào)試成功。最后談一下我自己對這門課的看法。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我從中得到很多書本上無法得到的知識。自己今后做任何事都會將理論知識和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，提高自己的能力。課堂教學(xué)考慮到大多數(shù)同學(xué)的需求，主要強(qiáng)調(diào)“基本”基本知識、基本理論、基本方法、基本技能。而這次設(shè)計(jì)正是為我們提供了一個(gè)深入學(xué)習(xí)、探索的機(jī)會，成為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。謝詞在本次課程設(shè)計(jì)過程中，首先我要特別感謝我們的指導(dǎo)老師張?zhí)m春張老師，然后也對給過我?guī)椭睦蠋焸兒屯瑢W(xué)們表示感謝。我們的張老師認(rèn)真的給我們每一位同學(xué)選題，耐心的指導(dǎo)我們制作與設(shè)計(jì)。不管有多忙總會抽出時(shí)間為我們解答難題，我的題目程序有些地方要修改，老師總會耐心的給我講解，這令我十分的感動。我們班的同學(xué)主動給予我?guī)椭?，幫助我檢查元器件的連接，程序的修改。這次課程設(shè)計(jì)的順利完成，多虧了我們的張老師和我們班的同學(xué)們。張老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)