直流電機(jī)PWM波調(diào)速的設(shè)計與制作實驗報告

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計報告宜流電機(jī)PWM波調(diào)速的設(shè)計與制作要求：一、功能要求1、實現(xiàn)利用PWM波控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；2、用數(shù)碼管顯示PWM波的輸出占空比；3、用數(shù)碼管顯示直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速標(biāo)志；4、實現(xiàn)對直流電機(jī)的速度調(diào)制；二、設(shè)計過程要求1、查閱資料確定設(shè)計方案；2、對設(shè)計方案進(jìn)行仿真驗證；3、選擇合適的元器件，搭建電路實驗驗證效果；4、畫出PCB圖；5、書寫設(shè)計報告；6、答辯。三、設(shè)計報告要求設(shè)計報告主要包括：題目、內(nèi)容和要求、總體方案和設(shè)計思路、仿真電路圖、軟件設(shè)計、仿真調(diào)試效果、實驗測試效果圖、PCB圖、心得體會。姓名：譚德兵學(xué)號：1886100112專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級：10級01

2、班成績：評閱人：安徽科技學(xué)院理學(xué)院物電系一、實驗設(shè)計目的1、掌握脈寬調(diào)制的方法；2、用程序?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制，并對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制；3、學(xué)習(xí)用LM339內(nèi)部四個電壓比較器產(chǎn)生鋸齒波、直流電壓、PWM脈寬；4、掌握脈寬調(diào)制PWM控制模式；5、掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法；6、培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力；7、掌握常用元器件的識別和測試，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法進(jìn)一步掌握制版、電路調(diào)試等技能。二、實驗設(shè)計設(shè)備單片機(jī)開發(fā)板，單片機(jī)最小系統(tǒng)，驅(qū)動器，直流電機(jī)，連接導(dǎo)線等三、實驗設(shè)計原理1）設(shè)計總體方案直流+ULM2803按棒電路總體設(shè)計模塊1、STC89C52本設(shè)計運(yùn)用單片機(jī)芯片STC

3、89C52通過控制單片機(jī)輸出引腳P1.7輸出的高低電平的延時時間長短來達(dá)到控制電機(jī)的目的，運(yùn)用單片機(jī)定時器/計數(shù)器1對光電編碼盤產(chǎn)生的沖進(jìn)行計數(shù)，將所得到的數(shù)值送到P0口顯示。8051單片機(jī)引腳描述P10PnPuPuPl.4P15P16Pl.7RSTATDRXDZP?0TXD/P31匣網(wǎng)2NT1*3TO/P54Jl.5RD/P37XTAL?XTAL1vss19345G78910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262524232221vcc二IPoo|Pq.i二Po|Pq_3二|P(H|P0.5ZlPo.6口

4、0一7|EA/VppALE/PROGnPSEN二p7二P2.6二IP25二|P24ZJP23二p短nP12.0電源引腳Vcc和Vss:Vcc電源端，接+5V,Vss接地端。時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1:接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部TTL時鐘時，該引腳必須接地。 XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部TTL時鐘時，該引腳為外部時鐘的輸入端。地址鎖存允許ALE系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE用于控制地址鎖存器鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。外部程序存儲器讀選通信號PSENPSEN

5、是外部程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。程序存儲器地址允許輸入端EA/VPP:當(dāng)EA為高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令，但當(dāng)PC中的值超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器指令。當(dāng)EA為低電平時，CPU只執(zhí)行片外程序存儲器指令。復(fù)位信號RST該信號高電平有效，在輸入端保持兩個機(jī)器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位操作。輸入/輸出端口引腳P0,P1,P2和P3:P0口(P0.0P0.7):該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向口，它為外部低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線復(fù)用端口，驅(qū)動能力為8個LSTTL負(fù)載。P1口(P1.0P1.7):它是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P1口的驅(qū)動能力為4個

6、LSTTL負(fù)載。P2口(P2.0P2.7):它為一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P2口的驅(qū)動能力也為4個LSTTL負(fù)載。在訪問外部程序存儲器時，作為高8位地址線。P3口(P3.0P3.7):為內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P3口除了作為一般的I/O口使用之外，每個引腳都具有第二功能。2、驅(qū)動電路(1)、本實驗用的是達(dá)林頓反相驅(qū)動器ULN2803;ULN2803:達(dá)林頓反相驅(qū)動器。(元件圖)ULN2803:達(dá)林頓反相驅(qū)動器八路NPN達(dá)林頓連接晶體管陣系列特別適用于低輯電平數(shù)字電路(諸如TTL,CMOS或PMOS/NMOS)和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)，工業(yè)用和

7、消費(fèi)類產(chǎn)品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負(fù)載中。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容，而ULN2804最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。主要特點：達(dá)林頓管驅(qū)動器包含8個NPN達(dá)林頓管高耐壓，大電流器件編號:ULN2803封裝類型：AP=DIP18,AFW=SOL18無鉛/RoHS認(rèn)證輸出擊穿電壓：50(V)輸出電流：500(mA)輸入電阻27k()推薦輸入電壓:5(V)溫度范圍：-40C+85C包裝規(guī)格：AFW:Tape&Reel|不要超過每個驅(qū)動器的電流的限制13鎖存器連接及數(shù)碼管顯示電路(1)、74HC573鎖存器本實

8、驗利用此鎖存器控制數(shù)碼管的位選和段選；74HC573:八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器元一M-DI0-D4-”一DB叼一尊心一1202工104.17*1661573-H912TC11一“-M-01-03-04一06一QT-LEOE-120VCC1D-219-1Q2D-318-2Q3D-4173Q4D-5164Q5D-6155Q6D-7146Q7D-8137Q74HC5738D-9128QGND1011LE1腳三態(tài)允許控制端低電平有效1D8D為數(shù)據(jù)輸入端1Q8Q數(shù)據(jù)輸出端LE為鎖存控制端74HC573弓唧圖特性：高性能硅門CMOS器件 SL74HC573跟LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)

9、CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。 當(dāng)鎖存使能端LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的(也就是說輸出同步)。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。 u36755X出能直接接到CMOS,NMOS和TTL接口上Mu25805X作電壓范圍：2.0V6.0V;Xu20302X輸入電流：1.0uAXCMOS器件的高噪聲抵抗特性(2)、數(shù)碼管顯示本實驗用的是7SEG-MPX6-CC型號數(shù)碼管；數(shù)碼管的第一位顯示的是電機(jī)轉(zhuǎn)速標(biāo)識，第二、三位顯示的是PWM波的占空比；4.按鍵電路加速按鍵、減速按鍵分別接單片機(jī)的P3.6和P3.7口以達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的

10、;兩按鍵接到單片機(jī)上都是低電平有效；2)實驗設(shè)計思路(1)PWM波PWM(PulseWidthModulation)簡稱脈寬調(diào)制。即通過改變輸出脈沖的占空比，實現(xiàn)對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。PWM一種按規(guī)律改變的脈沖序列的脈沖寬度，調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，常用的是矩形波PWM信號，在控制日需要調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平(VH)持續(xù)時間在一個周期內(nèi)的百分比?？刂齐姍C(jī)轉(zhuǎn)速時，占空比越大，速度越快，占空比達(dá)到100%,速度最快。通過控制單片機(jī)上輸出不同占空比的PWM波信號來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實驗線路圖：PPA號*4區(qū)動出呂吝miTULN2803A+A-+電機(jī)3)實驗元器件AT89C

11、5274HC573鎖存器、ULN2803達(dá)林頓反相驅(qū)動器、直流電機(jī)、電阻、電源（VC。、數(shù)碼管（7SEG-MPX6-CC四、實驗設(shè)計程序（一）、程序流程圖（二）、程序源代碼（C語言）#include#defineucharunsignedcharsbitdula=P2A6;sbitwela=P2A7;sbitdianji=P1A7;sbitjia_key=P3A6;sbitjian_key=P3A7;/數(shù)碼管顯示段選i/0口定義/數(shù)碼管顯示位選I/O口定義控制電機(jī)I/O口定義/加速鍵減速鍵ucharnum=0,show_num=1,gao_num=1,di_num=3;ucharcodetab

12、le尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f);/數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)表/延時程序voiddelay(uchari)ucharj,k;for(j=i;j0;j-)for(k=500;k0;k-);)voiddisplay()(dula=0;P0=tableshow_num;dula=1;dula=0;P0=0xfe;wela=1;wela=0;delay(5);P0=tablegao_num;dula=1;dula=0;P0=0xfd;wela=0;wela=1;delay(5);P0=tabledi_num;dula=1;dula=0;P

13、0=0xfb;wela=0;wela=1;delay(5);P0=table0;dula=1;dula=0;P0=0x3f;wela=0;wela=1;delay(5);)voidkey()(if(jia_key=0)(delay(5);if(jia_key=0)(num+;if(num=4)num=3;/數(shù)碼管顯示函數(shù)/按鍵檢測處理函數(shù)消抖/加速鍵按下速度標(biāo)志加1/已經(jīng)達(dá)到最大3,則保持/等待按鍵松開while(jia_key=0);)if(jian_key=0)(delay(5);if(jian_key=0)(if(num!=0)減速鍵按下，速度標(biāo)志減1num-;elsenum=0;/已經(jīng)

14、達(dá)到最小0,則保持while(jian_key=0);)voiddispose()/根據(jù)速度標(biāo)志進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(switch(num)(case0:show_num=1;/數(shù)碼管第一位顯示數(shù)據(jù)gao_num=1;/PWM信號中高電平持續(xù)時間標(biāo)志1di_num=3;/PWM信號中低電平持續(xù)時間標(biāo)志3,此時速度最慢break;case1:show_num=2;gao_num=2;di_num=2;break;case2:show_num=3;gao_num=3;di_num=1;break;case3:show_num=4;gao_num=4;di_num=0;/此時速度最快break;voidqu

15、dong()/控制電機(jī)程序(uchari;if(di_num!=0)(for(i=0;idi_num;i+)(dianji=0;/實現(xiàn)PWM信號低電平輸出display();利用顯示函數(shù)其延時作用，也不影響數(shù)碼管)for(i=0;igao_num;i+)(dianji=1;/實現(xiàn)PWM高電平輸出display();)voidmain()(while(1)(dianji=0;key();dispose();qudong();)五、實驗操作(1)、利用實驗時提供的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)及直流電機(jī)驅(qū)動電路板，編制控制程序?qū)崿F(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速控制。(2)、連接實驗電路，觀察PWM調(diào)控速度控制，實現(xiàn)加速、減速調(diào)速控制。PCqgFC1Ml上用中由+即浴山后電菊中，wrwEg建加PZ3AII-FJvilaFZEAiq-“rrk.HXrcr口=!.：町40BTSSTIP7dMVnijffT實驗硬件連接圖(ISIS7Professional)在單片機(jī)上驗證的實物連接圖實驗PCB圖六、實驗設(shè)計心得體會通過一學(xué)期的單片實驗，學(xué)到了很多有用的東西。特別是單片機(jī)綜合實驗，讓我對單片機(jī)和c語言程序設(shè)計都有了新的理解。首先，對MCS-52單片機(jī)的工作原理和具體的功能實現(xiàn)有了一個更高的認(rèn)識。對于硬件電路，以前只是大概