直流電機(jī)控制—單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、 目錄1、設(shè)計(jì)題目：- 2 -1.1題目名稱：直流電機(jī)控制- 2 -1.2設(shè)計(jì)要求- 2 -1.2.1要求：- 2 -2.設(shè)計(jì)思路技術(shù)選型- 2 -2.1 調(diào)速技術(shù)PWM- 2 -2.2 電路圖的具體設(shè)計(jì)- 3 -2.2.1 按鍵模塊- 3 -2.2.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊- 3 -2.2.3顯示模塊- 3 -2.3 程序的具體設(shè)計(jì)- 4 -2.3.1 鍵盤掃描函數(shù)- 4 -2.3.2 中斷函數(shù)- 4 -3.流程圖- 4 -4.Proteus仿真圖- 7 -4.1啟動(dòng)電機(jī)，顯示狀態(tài)“0”- 7 -4.2 電動(dòng)機(jī)減速，顯示狀態(tài)“L”- 7 -4.3 電動(dòng)機(jī)加速，并顯示“H”- 8 -4.4 關(guān)閉電

2、動(dòng)機(jī)，關(guān)閉數(shù)碼管- 8 -5.設(shè)計(jì)總結(jié)- 9 -6.參考文獻(xiàn)- 9 -7.源程序- 9 -1、設(shè)計(jì)題目： 1.1題目名稱：直流電機(jī)控制1.2設(shè)計(jì)要求 1.2.1要求： 1.可控制啟動(dòng)停止； 2.可實(shí)時(shí)控制高速低速運(yùn)行狀態(tài) 3.數(shù)碼管顯示運(yùn)行狀態(tài)2.設(shè)計(jì)思路技術(shù)選型 2.1 調(diào)速技術(shù)PWM采用由達(dá)林頓管組成的H型PWM電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。兼于方案三調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范

3、圍廣、過載能力大，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。、PWM調(diào)速工作方式：方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，單片機(jī)兩控制口各輸出一個(gè)控制信號(hào)，兩信號(hào)高低電平相反，兩信號(hào)的高電平時(shí)差決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。方案二：單極性工作制。單極性工作制是單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號(hào)，兩口的輸出切換和對(duì)PWM的占空比調(diào)節(jié)決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動(dòng)也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。、PWM調(diào)脈寬方式：調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)

4、轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。 本設(shè)計(jì)要求改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從現(xiàn)有的技術(shù)來看，采用定寬調(diào)頻，單極性工作制PWM來調(diào)節(jié)直流電機(jī)的調(diào)速。 2.2 電路圖的具體設(shè)計(jì) 2.2.1 按鍵模塊 此模塊有四個(gè)按鍵，按設(shè)計(jì)要求分別控制著四個(gè)功能，啟動(dòng)、停止、減速和加速。2.2.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 本模塊的電路是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。我們采用H橋的驅(qū)動(dòng)電路，將TTL電平轉(zhuǎn)化能驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的電壓，橋中的二極管是起到保護(hù)電路和電動(dòng)機(jī)的作用。 2.2.3顯示模塊 根據(jù)要求顯示狀態(tài)。顯示模塊顯示是各個(gè)功能對(duì)應(yīng)的狀態(tài)?！伴_始”顯示“0”，“停止”顯示“滅”，“減速”顯示“L”，“加速”顯

5、示“H”。2.3 程序的具體設(shè)計(jì) 2.3.1 鍵盤掃描函數(shù) 對(duì)“開始”和“停止”兩個(gè)按鍵，進(jìn)行掃描。并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能 2.3.2 中斷函數(shù) 定時(shí)器中斷函數(shù)主要是對(duì)PWM的波進(jìn)行輸出。外部中斷0、1主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)解，分別為減速、加速。3.流程圖1、主函數(shù)結(jié)束啟動(dòng)定時(shí)器Start =0？Stop= 0 ？狀態(tài)顯示開始按鍵掃描函數(shù)初始化開始2、Keyscan函數(shù)（按鍵掃描） 是返回否狀態(tài)顯示 初始化否關(guān)閉外部中斷0、1，定時(shí)器0關(guān)閉電動(dòng)機(jī)是 3.3 外部中斷1a >=65536?中斷顯示狀態(tài)a +=3000a = 65534a = 0a > 0?a -=3000狀態(tài)顯示

6、中斷 否 是中斷返回3.4 外部中斷0 否中斷返回是 4.Proteus仿真圖4.1啟動(dòng)電機(jī)，顯示狀態(tài)“0”4.2 電動(dòng)機(jī)減速，顯示狀態(tài)“L”4.3 電動(dòng)機(jī)加速，并顯示“H”4.4 關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，關(guān)閉數(shù)碼管5.設(shè)計(jì)總結(jié) 本實(shí)驗(yàn)要求使用單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡單操作，啟動(dòng)，停止，加速和減速。本設(shè)計(jì)使用PWM技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)速度調(diào)節(jié)要求。通過本設(shè)計(jì)，我掌握使用單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡單操作，并且了解PWM 技術(shù)的原理及其實(shí)現(xiàn)通過改變占空比來實(shí)現(xiàn)變技術(shù)。 剛剛拿到這個(gè)題目的時(shí)候覺得無從下手，但是通過網(wǎng)絡(luò)，書籍和同學(xué)的討論，漸漸有了思路，開始寫一些簡單的程序，在簡單的程序上一點(diǎn)點(diǎn)的添加功能，最終實(shí)現(xiàn)了題目要求。其實(shí)

7、什么事都一樣萬事開頭難，只要一旦開始，就會(huì)有收獲，就會(huì)學(xué)得到新的知識(shí)。不要怕，勇往直前。由于時(shí)間的原因，實(shí)驗(yàn)做的不好不夠，相關(guān)驗(yàn)證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富。可以肯定，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的控制應(yīng)用前景將越來越寬闊，而其控制系統(tǒng)也將向著智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 6.參考文獻(xiàn)【1】侯玉寶，陳忠平，李成群. 基于Proteus51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真. 北京：電子工業(yè)出版社，2008. 【2】張毅剛，彭喜元，彭宇. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2010.7.源程序#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uc

8、har unsigned charsbit PW=P20; /電機(jī)控制端sbit start=P21; /啟動(dòng)電機(jī)sbit stop=P22; /關(guān)閉電機(jī)long a =355;bit flag =1; /調(diào)節(jié)占空比標(biāo)志void keyscan();void int0() interrupt 0 / 減速，調(diào)大占空比 P0=0xc7; /顯示減速標(biāo)志L a+=3000;if(a>=65534)a=65534;void int1() interrupt 2 /加速，減小占空比 P0=0x89;/顯示加速標(biāo)志H a-=3000;if(a<0)a=0;void time0_server_

9、(void) interrupt 1 / 定時(shí)器0 if (flag=1) PW=0; TH0=65535-(65535-a)/256); TL0=65535-(65535-a)%256); if(flag=0) PW=1; TH0=(65535-a)/256; TL0=(65535-a); flag=flag;void Init_t0(void)/ 初始化子函數(shù) TMOD=0x01; /定時(shí)器0，工作方式1 TH0=(65535-a)/256; TL0=(65535-a)%256; ET0=1; / 定時(shí)器0中斷允許 TR0=0; / 關(guān)閉定時(shí)器0 EX0=1; / 外部中斷0中斷允許 IT0=1; / 外部中斷0邊沿觸發(fā) EX1=1; / 外部中斷1中斷允許 IT1=1; /外部中斷1邊沿觸發(fā) EA=1; /總中斷允許void main(void) / 主函數(shù) while(1) keyscan(); void keyscan()/按鍵掃描 if(stop=0)/ P0