江南大學(xué)基于51單片機(jī)的直流電機(jī)設(shè)計(jì)_圖文

1、江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱:單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)題目:基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)班級(jí):自動(dòng)化0903班姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:評(píng)分:2012年 6 月 26 日目錄一.設(shè)計(jì)目的 (3二.設(shè)計(jì)要求 (3三.儀器設(shè)備 (3四.硬件線路圖 (4五.器件及芯片介紹 (4STC90C516RD+單片機(jī) (48段共陽數(shù)碼管 (6直流電動(dòng)機(jī) (6ULN2003芯片 (7電源與控制按鍵 (7六.程序框圖 (8七.源程序 (9八.開發(fā)板實(shí)物圖 (10九.參考文獻(xiàn) (10單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的通過具體小型測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)踐單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試的全過程,以加深

2、對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)的進(jìn)一步理解,并進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的原理與應(yīng)用以及一些外圍芯片的接口和編程調(diào)試方法與技巧,初步掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)及調(diào)試技巧。二、設(shè)計(jì)要求(1電機(jī)轉(zhuǎn)速可以平穩(wěn)控制(2通過鍵盤和顯示器可以設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)速(3顯示電機(jī)的速度趨勢(shì)三、儀器設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)STC90C516RD+ 1八位共陽數(shù)碼管 1微型迷你直流電動(dòng)機(jī) 1八位排線 1杜邦線7開發(fā)板/實(shí)驗(yàn)板普中科技HC6800EM3 v20 1四、硬件線路圖 五、器件及芯片介紹(一STC90C516RD+單片機(jī)單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱,它是在一塊半導(dǎo)體芯片上,集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、

3、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件,構(gòu)成了一臺(tái)完整的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。由于集成電路技術(shù)的進(jìn)步,片內(nèi)甚至還可以包含HSO、HSI、A/D轉(zhuǎn)換器、PWM等稱為“片內(nèi)外設(shè)”的特殊功能部件。STC90C516RD+ 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 51 單片機(jī),12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下:1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī),6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇,指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051.2. 工作電壓:5.5V3.3V(5V 單片機(jī)/3.8V2.0V(3V 單片機(jī)3. 工作頻率范圍:040MHz,

4、相當(dāng)于普通 8051 的 080MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間為 64K 字節(jié)5. 片上集成 512 字節(jié) RAM6. 通用 I/O 口(32 個(gè)復(fù)位后為:00000H , P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉, P0 口是漏極開路輸出,作為總線擴(kuò)展用時(shí),不用加上拉電阻,作為 I/O 口用時(shí),需加上拉電阻。7. ISP(在系統(tǒng)可編程/IAP(在應(yīng)用可編程,無需專用編程器,無需專用仿真器,可通過串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1直接下載用戶程序,數(shù)秒即可完成一片8. 具有 EEPROM 功能9. 具有看門狗功能10. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即

5、定時(shí)器 T0、T1、T211. 外部中斷 4 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒12. 通用異步串行口(UART,還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART13. 工作溫度范圍:-40+85(工業(yè)級(jí)/075(商業(yè)級(jí)14.40針雙列直插式封裝單片機(jī)的工作模式1.掉電模式:典型功耗<0.1A,可由外部中斷喚醒,中斷返回后,繼續(xù)執(zhí)行原程序,掉電模式可由外部中斷喚醒,適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)2.空閑模式:典型功耗 2mA 典型功耗3.正常工作模式:典型功耗 4Ma7mA 典型功耗引腳功能說明 (二8段共陽數(shù)碼管共陰極則是把所有LED

6、的陰極連接到共同接點(diǎn)VCC,而每個(gè)LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp(小數(shù)點(diǎn),如下圖所示。圖中的8個(gè)LED分別與上面那個(gè)圖中的ADP各段相對(duì)應(yīng),通過控制各個(gè)LED的亮滅來顯示數(shù)字。各個(gè)接口給低電平有效,時(shí)相應(yīng)位的LED燈亮,來達(dá)到顯示的目的。 共陽極數(shù)碼管是一類數(shù)字形式的顯示屏,通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電壓,會(huì)使其發(fā)亮,從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單、在電器,特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛,空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管,其他家電也用液晶屏與熒光屏。(三直流電動(dòng)機(jī)定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)

7、,稱為直流電機(jī),它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子,定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng),由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子,其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐,所以通常又稱為電樞,由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體,電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生洛倫茲力,當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí),再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸,從而線圈上的電流方向也改變,產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變,所以電機(jī)

8、能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。(四ULN2003芯片ULN2003 是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列,由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高,工作電流大,灌電流可達(dá)500mA,并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓,輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。引腳功能說明 引腳1-7:CPU脈沖輸入端,對(duì)應(yīng)16-10腳信號(hào)輸出端。引腳8:接地。引腳9:該腳是內(nèi)部7個(gè)續(xù)流二極管負(fù)極的公共端,各二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。用于

9、感性負(fù)載時(shí),該腳接負(fù)載電源正極,實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地,實(shí)際上就是達(dá)林頓管的集電極對(duì)地接通。引腳10-16:脈沖信號(hào)輸出端,對(duì)應(yīng)7-1腳信號(hào)輸入端。(五電源與控制按鍵電源本課程設(shè)計(jì)中的電源部分采用與電腦相連的USB接口的供電,通過USB接口獲得+5V的電壓,來供各個(gè)芯片工作?？刂瓢存I本課程設(shè)計(jì)中的控制按鍵利用開發(fā)/實(shí)驗(yàn)板上集成的8位獨(dú)立按鍵,用其中的4位分別和單片機(jī)上的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7通過杜邦線連接,使其具有啟動(dòng)、停止、加速、減速等功能。六、程序框圖開始開發(fā)板上電,單片機(jī)初始化程序啟動(dòng)判斷開始鍵是否按下Y電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)碼管顯示相應(yīng)轉(zhuǎn)速檔位Y判斷加、減速鍵是否按下 N N

10、 N判斷停止鍵是否按下電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束七、源程序ORG0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIMER0ORG00F0H MAIN: CALL INIT LOOP: CALL KEYSCAN CALL DISPLAY SJMP LOOP INIT: CLRP3.0MOV R0,#1; R0 INDICATE THE RATE OF THE SPEEDCLR20H.0; 20H.0 INDICATE THE CURRENT STATE OF THE MOTOR MOV 21H,#10 MOV 22H,#01H MOV 23H,#01H MOV TMOD,#01H MOV

11、 TH0,#0FCH MOV TL0,#18H SETB TR0 SETB ET0 SETB EA MOV P1,#0F0H RET KEYSCAN:ANLP1,#0F0HMOV A,P1 CJNE A,#0F0H,KEY1 RET KEY1: CALLDELAY ANL P1,#0F0H MOV A,P1CJNEA,#0F0H,KEY2RETKEY2: CJNEA,#0E0H,NOT5 SETB 20H.0 JMP RENOT5: CJNEA,#0D0H,NOT6 CLR 20H.0 JMP RENOT6: CJNEA,#0B0H,NOT7 INC R0 CJNE R0,#08H,RE MO

12、V R0,#07H JMP RE NOT7: DECR0 CJNE R0,#00H,REMOV R0,#01H RE:ANL P1,#0F0H MOV A,P1 CJNE A,#0F0H,RE RET DELAY: MOVR7,#00H DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ RET DISPLAY:MOVDPTR,#TABLEMOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,ARETTIMER0:PUSHACCMOV TH0,#0FCH MOV TL0,#18H ANL 20H,#01HMOVA,20HCJNE A,#01H,STOP MOV A,R0 ADD A,#2MOV 22H,A;22H=R0+2 RUN:MOV A,23H CJNE A,22H,HI CLR P3.0 HI: CJNE A,21H,TI0 SETB P3.0C