單片機(jī)控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)(共17頁)

1、目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc424729357 第1章 總體設(shè)計(jì)方案(fng n) PAGEREF _Toc424729357 h 1 HYPERLINK l _Toc424729358 1.1 總體設(shè)計(jì)方案(fng n) PAGEREF _Toc424729358 h 1 HYPERLINK l _Toc424729359 1.2 軟硬件功能分析 PAGEREF _Toc424729359 h 1 HYPERLINK l _Toc424729360 第2章 硬件(yn jin)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729360 h 2 HYPERLIN

2、K l _Toc424729361 2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729361 h 2 HYPERLINK l _Toc424729362 2.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729362 h 2 HYPERLINK l _Toc424729363 2.3 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729363 h 4 HYPERLINK l _Toc424729364 2.4 獨(dú)立按鍵電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729364 h 5 HYPERLINK l _Toc424729365 2.5 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計(jì) PA

3、GEREF _Toc424729365 h 5 HYPERLINK l _Toc424729366 2.5.1直流穩(wěn)壓電路中整流二極管的選?。?PAGEREF _Toc424729366 h 6 HYPERLINK l _Toc424729367 2.5.2直流穩(wěn)壓電路中濾波電容的選?。?PAGEREF _Toc424729367 h 6 HYPERLINK l _Toc424729368 第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729368 h 7 HYPERLINK l _Toc424729369 3.1 軟件總體設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc424729369 h 7 H

4、YPERLINK l _Toc424729370 3.2 主程序流程設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc424729370 h 7 HYPERLINK l _Toc424729371 附錄1 總體電路圖 PAGEREF _Toc424729371 h 10 HYPERLINK l _Toc424729372 附錄2 實(shí)物照片 PAGEREF _Toc424729372 h 11 HYPERLINK l _Toc424729373 附錄3 C語言源程序 PAGEREF _Toc424729373 h 12 實(shí)習(xí)報(bào)告 第 頁第1章 總體設(shè)計(jì)方案(fng n)1.1 總體設(shè)計(jì)方案(fng n) 早期直流傳

5、動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號(hào)工作(gngzu)，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。所以，本次實(shí)習(xí)采用了驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，并運(yùn)用單片機(jī)編程控制加以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)芯片來控制的，所以控制精度和可靠性有了大幅度的提高，并且驅(qū)動(dòng)芯片具有集成度高、功能完善的特點(diǎn)，從而極的大簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)。圖1.1

6、 直流電機(jī)定時(shí)正反轉(zhuǎn)方案1.2 軟硬件功能分析本次實(shí)習(xí)直流電機(jī)控制系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，由按鍵輸入模塊、LED顯示模塊及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。采用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，定時(shí)不斷給L293D直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送PWM波形，H型驅(qū)動(dòng)電路完成電機(jī)正，反轉(zhuǎn)控制；同時(shí)單片機(jī)不停的將變化的定時(shí)時(shí)間送到LED數(shù)碼管完成實(shí)時(shí)顯示。第2章 硬件(yn jin)電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)(xtng)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖2.1所示。 圖2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖

7、2.2 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L293D是提供雙向驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)1 A，電壓是從4.5 V至36 V的；L293D提供雙向驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)600毫安，電壓是從4.5 V至36 V的。兩個(gè)設(shè)備是專為驅(qū)動(dòng)等感性負(fù)載繼電器，電磁閥，直流雙極步進(jìn)和馬達(dá)，也可以給其他高電流/高電壓提供電源負(fù)載。兼容所有的TTL輸入。每個(gè)輸出都是推拉式驅(qū)動(dòng)電路，與達(dá)林頓三極管和偽達(dá)林源。啟用1,2 EN驅(qū)動(dòng)器和3,4 EN驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)使能輸入為高電平時(shí)，相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器被啟用和他們的輸出處于活動(dòng)狀態(tài)，并在其輸入端的同相。當(dāng)使能輸入為低，這些驅(qū)動(dòng)器被禁用其輸出關(guān)閉，在高阻抗?fàn)顟B(tài)?！綪S：1,2EN為1和2的使能端（高電平使能）；3,4E

8、N同理】用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)輸入端，每對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的形式一個(gè)完整的H橋可逆驅(qū)動(dòng)器適用于電磁閥或電機(jī)應(yīng)用。L293D外部輸出為高速鉗位二極管，應(yīng)使用電感的瞬態(tài)抑制。VCC1和VCC2分開，提供邏輯輸入，以盡量減少設(shè)備功耗。 L293D的工作溫度是從0C至70C圖2.3 L293D外部(wib)引腳排列圖表2.1 真值表輸入輸出YAENHHHLHLXLZ在熱關(guān)斷模式下，輸出的是高阻態(tài)，而不管輸入(shr)電平。圖2.4 邏輯圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(dinl)組要是由L293D芯片(xn pin)組成，單片機(jī)P3.4,P3.6,P3.7輸出的信號(hào)(xnho)經(jīng)過L293D芯片后直接與直流電機(jī)相連，從而控制直流電機(jī)的運(yùn)

9、行。其中VCC1接+5V電源，VCC2接+12V電源。2.3 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)利用數(shù)碼管作為顯示單元，采用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，電路如圖2.5所示。 圖2.5 顯示電路電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED， 并保持一段延時(shí)時(shí)間。然后選通下一位，直到所有位掃描完。2.4 獨(dú)立按鍵電路設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤的按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵接一根I/O口線，一根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)I/O口線的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤上哪個(gè)鍵被按下。圖2.6 獨(dú)立(dl)按鍵電路2.5 系統(tǒng)(xtng)供電電源電路設(shè)計(jì)本系

10、統(tǒng)(xtng)需要采用+5V電源和+12V電源，所采用的電源電路是由整流電路和三端穩(wěn)壓器組成的。電路輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩(wěn)壓器。其電源電路如圖2.7所示。圖2.7 +5V和+12V電源供電電路2.5.1直流穩(wěn)壓電路中整流二極管的選?。?其中為副邊電壓解得由于整流橋電路實(shí)現(xiàn)(shxin)了全波整流電路，他將的負(fù)半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓(diny)有效值相同的情況下，輸出電壓的平均值是半波整流電路的兩倍。輸出(shch)電流的平均值（即負(fù)載電阻中的電流平均值） 在單相橋式整流電路中，因?yàn)槊恐欢O管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過電流，所以每只二極管的平均電流只有負(fù)載電阻

11、上的電流的平均值的一半，即與半波整流電路中的平均電流相同。二極管所能承受的最大反向電壓考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為，在實(shí)際選用二極管時(shí)，應(yīng)至少有%10的余量，選擇最大整流電流和最高反向工作電壓分別為 2.5.2直流穩(wěn)壓電路中濾波電容的選取： ：輸出電壓的平均值 ：負(fù)載電流的平均值 由于采用電解電容，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為，點(diǎn)解電容的耐壓值應(yīng)大于。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件總體設(shè)計(jì)思路經(jīng)過前幾章的設(shè)計(jì)工作，系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了。然而，對(duì)于一個(gè)完整的設(shè)計(jì)系統(tǒng)來說，只有硬件電路的設(shè)計(jì)完成是不夠的，它必須通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作的控制功能，從而才能實(shí)現(xiàn)電路應(yīng)有的系統(tǒng)功能。單片機(jī)系統(tǒng)的

12、軟件設(shè)計(jì)主要使用匯編語言或高級(jí)語言。匯編語言與系統(tǒng)硬件的關(guān)系密切，可方便地實(shí)現(xiàn)諸如中斷管理以及模擬/數(shù)字量的輸入/輸出等功能，具有占用系統(tǒng)資源小、執(zhí)行速度快的特點(diǎn)，但是，對(duì)復(fù)雜的大型應(yīng)用系統(tǒng)，其代碼可讀性差，并不利于升級(jí)和維護(hù)。高級(jí)語言的代碼效率和長(zhǎng)度都不如匯編語言，但其結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、開發(fā)周期短、有極強(qiáng)的可移植性，在多數(shù)應(yīng)用方面執(zhí)行效率與匯編語言的差距也不大，近年來得到了極為廣泛的應(yīng)用。而C語言既有高級(jí)語言的各種特點(diǎn)，又可對(duì)硬件進(jìn)行操作，并可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。用C語言編寫的程序較容易移植，可生成簡(jiǎn)潔、可靠的目標(biāo)代碼，用C語言進(jìn)行單片機(jī)計(jì)算機(jī)開發(fā)已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)的整體思路為：

13、主程序中循環(huán)(xnhun)的調(diào)用按鍵程序，通過按鍵從而使單片機(jī)輸出變化的定時(shí)時(shí)間和控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，從而控制直流電機(jī)達(dá)到不同的旋轉(zhuǎn)效果，并通過數(shù)碼管將變化的定時(shí)時(shí)間顯示出來。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制單元，運(yùn)用C語言進(jìn)行編程工作，按照工作流程(lichng)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的控制直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。3.2 主程序流程設(shè)計(jì)(shj) 直接應(yīng)用STC89C52的軟件方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和定時(shí)時(shí)間的設(shè)置與變化。其流程圖如圖3.1所示。開始時(shí)打開電源開關(guān)對(duì)電路供電，完成系統(tǒng)初始化和顯示初始化，數(shù)碼管顯示0059，倒計(jì)時(shí)開始，按鍵循環(huán)掃描，設(shè)置鍵按下，倒計(jì)時(shí)停止，由加減鍵控制定時(shí)時(shí)間，確定鍵按下，進(jìn)入中斷

14、，倒計(jì)時(shí)開始，電機(jī)啟動(dòng)，結(jié)束時(shí)，電機(jī)停止，顯示恢復(fù)初始化。圖3.1 系統(tǒng)(xtng)主單片機(jī)總程序框圖實(shí)習(xí)(shx)總結(jié)（包括：實(shí)習(xí)質(zhì)量分析、待完善和改進(jìn)之處和心得體會(huì)）設(shè)計(jì)中單片機(jī)STC89C52在工作時(shí)，調(diào)整定時(shí)器TO來達(dá)到合適的定時(shí)時(shí)間。通過調(diào)整L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的A1A2引腳的電平高低切換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。重復(fù)使用T0口定時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)正常的走鐘邏輯做倒計(jì)時(shí)用。由于設(shè)計(jì)中使用的是單片機(jī)作為核心的控制元件，附以外圍電路使本本設(shè)計(jì)具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。但是在我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如程序設(shè)計(jì)水平有限

15、，實(shí)際的電機(jī)正反轉(zhuǎn)和倒計(jì)時(shí)同步很難確切控制，延時(shí)與定時(shí)沖突無法正常執(zhí)行，其設(shè)計(jì)難度遠(yuǎn)超出我們的設(shè)計(jì)需求范圍。在做實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過求助于老師、理清了思路。同時(shí)，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了設(shè)計(jì)中的道道難題。通過本次單片機(jī)應(yīng)用實(shí)習(xí)，我學(xué)到了許多東西，知道光靠書本上的東西是不夠的，需額外去查資料。無論是在硬件還是軟件設(shè)計(jì)上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的東西如（PWM）。也鍛煉了我的Altium Designer畫圖能力，以前學(xué)的時(shí)候元器件都是給定的只要到庫里面找出名字就可以，只要連線就可以，而這次是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要去

16、畫，感覺不同。本次設(shè)計(jì)我能獨(dú)立完成，算是有了很大的收獲?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?、通過本次單片機(jī)應(yīng)用實(shí)習(xí)，我不但對(duì)單片機(jī)有了更為深入的了解，對(duì)一個(gè)課題如何畫流程圖，編程序等有了一定的認(rèn)識(shí)。2、進(jìn)一步加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方法去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。特別是深刻體會(huì)到了軟件和硬件結(jié)合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合作用。3、讓我了解到單片機(jī)技術(shù)對(duì)當(dāng)今人們生活的重要性。同時(shí)這次單片機(jī)應(yīng)用實(shí)習(xí)的經(jīng)歷也使我受益匪淺，讓我知道做任何事情都應(yīng)腳踏實(shí)地，刻苦努力地去做，只有這樣，才能做好。附錄(fl)1 總體電路圖附錄(fl)2 實(shí)物照片附錄(fl)3

17、 C語言源程序#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit MOTOR_A2 = P36;sbit MOTOR_A1 = P37;sbit EN_MOTOR_A = P34 ;/uchar code segcode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;uchar code segcode=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; /0,1,2,3,4

18、,5,6,7,8,9,/uchar code dispbit=0 x0e,0 x0d,0 x0b,0 x07;uchar code dispbit=0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; /數(shù)碼管位選位uchar buffer=0,0,0,0;uint min=59,sec=59;uint status=0;/函數(shù)(hnsh)聲明void delayMS(uint t) ;void keyprocess(uchar key);void display();void timer0();void MotorStart();void delayS(uint b);main() bit ke

19、yrelease; uchar buf; uchar keyinput; keyrelease=1; buf=0 xff; TMOD=0 x01; /T0工作(gngzu)在方式1,16位計(jì)數(shù)器 TH0=0 xFC; /定時(shí)器0設(shè)置延時(shí)1ms中斷初始值 TL0=0 x18; TR0=1; IE=0 x82; /開定時(shí)器0中斷 status=0; while(1) /鍵掃描程序 keyinput=P1&0 x0f; if(keyinput!=0 x0f) delayMS(10); if(keyinput!=0 x0f) buf=keyinput; P1=0 xff; while(P1!=0 xff) P1=0 xff; keyprocess(buf); /調(diào)用(dioyng)按鍵處理函數(shù) buf=0 xff; display(); /延時(shí)程序(chngx)void delayMS(uint t) /晶振頻率(pnl)12MHZ uint i; while(t-) for(i=0;i=3) status = 0; break; case 0 x0d:switch(status) /按下加1鍵，3種模式下加1 case 0 x01: if(min59) mi