直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案的硬件部分詳細(xì)框圖如圖一所示。鍵盤向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過P1.0與P1.1其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相 應(yīng)的PWM脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過信號放大、光耦傳遞，驅(qū)動H型橋式電動機(jī)控制電 路，實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過數(shù)碼管顯示出來。電動機(jī)所處速 度級以速度檔級數(shù)顯示。正轉(zhuǎn)時最高位顯示“三”，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速；反轉(zhuǎn)時最高位 顯示“F”，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速。每次電動機(jī)啟動后開始顯示，停止時數(shù)碼管顯示出“0000”。1、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與分析電動機(jī)PWM驅(qū)動模塊的電路設(shè)計與實現(xiàn)具體電路見下圖。本電路采用的是基于PWM原理的H型橋式驅(qū)動電路。

2、R31KP10 1P1D1Q2R41K+11Y工TLP521-2BMotorD3電路構(gòu)成，四部分晶體管以對角分為兩組：根據(jù)兩個輸入端的高低電平?jīng)Q定晶體管的導(dǎo)通和截止。! 4個二極 電動機(jī)兩端的電流PWM電路由復(fù)合體管組成H型彳J導(dǎo)通 管在電路中起防止晶體管產(chǎn)生反向電壓的保護(hù)作用，防止 和晶體管上的電流過大的保護(hù)作用。在實驗中的控制系統(tǒng)電壓統(tǒng)一為5v電源，因此若復(fù)合管基極由控制系統(tǒng)直接控制，則控制電壓最高為5V，再加上三極管本身壓降，加到電動機(jī)兩端的電壓就只有4V左右，嚴(yán)重減弱了電動機(jī)的驅(qū)動力?；谏鲜隹紤]，我 們運(yùn)用了 TLP521-2光耦集成塊，將控制部分與電動機(jī)的驅(qū)動部分隔離開來。 輸入端

3、各通過一個三極管增大光耦的驅(qū)動電流；電動機(jī)驅(qū)動部分通過外接 12V電源驅(qū)動。這樣不僅增加了各系統(tǒng)模塊之間的隔離度，也使驅(qū)動電流得 到了大大的增強(qiáng)。在電動機(jī)驅(qū)動信號方面，我們采用了占空比可調(diào)的周期矩形信號控制。脈沖頻率對電動機(jī)轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負(fù)載能力差脈 沖頻率低則反之。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，但加負(fù)載后，速度下降 明顯，低速時甚至?xí)＾D(zhuǎn)；脈沖頻率在10Hz以下，電動機(jī)轉(zhuǎn)動有明顯跳動 現(xiàn)象。而具體采用的頻率可根據(jù)個別電動機(jī)性能在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過P10 輸入高電平信號，P11輸入低電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)；通過P10輸入低電平信號， P11輸入高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)；P10、P11同

4、時為高電平或低電平時，電機(jī)不轉(zhuǎn)。 通過對信號占空比的調(diào)整來對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)編程部分工作采用KELI-C51語言完成，采用模塊化的設(shè)計方法， 與各子程序做為實現(xiàn)各部分功能和過程的入口，完成鍵盤輸入、按鍵識別和 功能、PWM脈寬控制和數(shù)碼管顯示等部分的設(shè)計。單片機(jī)資源分配如下表:P0顯示模塊接口鍵盤中斷P1鍵盤模塊接口P1.0/P1.1PWM電機(jī)驅(qū)動接口系統(tǒng)時鐘PWM脈寬控制：本設(shè)計中采用軟件延時方式對脈沖寬度進(jìn)行控制，延時程 序函數(shù)如下：/* 延時函數(shù) */delays()(uchar i;for(i=5000;i0;i-);鍵盤中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，

5、完成延時去抖動、鍵碼識 別、按鍵功能執(zhí)行。要實現(xiàn)按住加/減速鍵不放時恒加或恒減速直到放開停止，就需在判斷是否松 開該按鍵時，每進(jìn)行一次增加/減少一定的占空比。顯示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各 個數(shù)碼管要顯示的值。定時中斷處理程序：采用定時方式1，因為單片機(jī)使用12M晶振，可產(chǎn)生 最高約為65.5ms的延時。對定時器置初值B1E0H可定時20ms，即系統(tǒng)時鐘精度 可達(dá)0.02s。當(dāng)20ms定時時間到，定時器溢出則響應(yīng)該定時中斷處理程序，完 成對定時器的再次賦值，并對全局變量time加1，這樣，通過變量time可計算 出系統(tǒng)的運(yùn)行時間。3、軟件設(shè)計中的特點(diǎn)：對于電機(jī)

6、的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開啟后由停止勻加速到默認(rèn)速 度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護(hù)電機(jī)。鍵盤處理上采用中斷方式，不 必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。整體框圖如下:第三章：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計+12V r.Ti-m vcc+12V r.Tiii：.vccpi：i pl Pj P3 P4 P5 P6 P7電源密兀U4LED8piClvcc40vcc增珥苗：a示乒陰）W11PO.l/MdMTAL?P0J/M：-2P03/M：-3PiL 杵 AD4POJ/M-5POj(5/M：6P0.7/M：?ESTEAi.iTPP1D/T2PSEi-TP1.1.T2EJA

7、LETPRilGPl j.-ECIP13/CE3HP1.4JCEK1P3J0.氐P1J/CE3L2PMl/IkDP1J6/CE&3P泊還亟P1MEK4psjjiimP3.4.TjP2J0/A8P3.5JT1P2.1/AQP3j6/WEP22/A10P3m5TP23/A11P2.4/A12P2J/A13P2J5/A14vssP2.7/A15POJO/ADO9 PQ3 P1# P2備 P3；5 P4；4 P5 P。 P7P10 14TLP521-2AT89S52P1LI pIT siS3 P3J PS6正反轉(zhuǎn)U Ajj dU2D伴止U2CUJBP21 3復(fù)校電蹈II8 *電初雯勃IKP35頊奉魅/

8、-.R1申源拒示燈+12Vhlutur74LS04 4_974LS041074LS041174LS04第四章：系統(tǒng)功能調(diào)試真 整 體 圖 如 下卒.ihtfDi正反憑i *bzU+U2:DI-=TE：T=-ZX t)4 pnp. 1N皿tC2-XTAL1g承1 I11IK .T55T：-.PDDMDDPD.1MD1PD2MD2P挪 D3PD.4AD4PD5MD5PDJBMD6P0.TJWDT：3PSEN ALE 成P2IWP21JWSP22A1DP2JW11P2.4jft12P25ft13 P2WU P2.7mi5P3IVRXD P3.1/TXD P32/1 而P3J6XWP3 了而ID 11

9、 J2 1315FT*bzU+1、正轉(zhuǎn)時，圖：直流電機(jī)的調(diào)試功能仿真如下圖：電機(jī)正轉(zhuǎn)，數(shù)碼管最高位顯示“三”，其它三位先所給定頻率，如下U3E568PDnH.EiD PD.1/AD1 PU2/M2 pna-HtG PD.AD* PDADS P 口 g照 PD.T/ADTpzo-hePZ.WABPZAID PZJAII PZ.AIZ PZAO PZAAU PZ.T/A15P3IVRXD P3.1fTXD PglUTD 成P3JiTipajawR*P3.T/RD-2、反轉(zhuǎn)時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，數(shù)碼管最高位顯示F”，其它三位先所給定頻率5、減速分5檔，波形如下:第五章：程序見附件1第六章：PCB圖見附件2第

10、七章：元件清單見附件3第八章：心得體會略附件1/*基于單片機(jī)AT89C51的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)*/ /*地點(diǎn)：廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 */ /*班級：2009 級檢測技術(shù)及應(yīng)用*/ /*指 導(dǎo)老師：張軍濤 */ /*時間：2011 年 7 月 1 日*/ /* 頭文件 */ #include #include #include / / 個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個/* 自定義變量 */#define uint unsigned int /自定義變量#define uchar unsigned char char gw,sw,bw,qw;uchar j; /定時次數(shù)

11、，每次20msuchar f=5; /計數(shù)的次數(shù)sbitP10=P1、0;/PWM輸出波形1sbitP11=P1T;/PWM輸出波形2sbitP12=P1、2;/正反轉(zhuǎn)sbitP13=P1、3;加速sbitP14=P1、4;/減速sbitP15=P1、5;停止sbitP16=P1、6;/啟動uchark;uchar t; /脈沖加減個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個/個/* 控制位定義 */ucharcodeSmg12 = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x73,0 x71;/ 程 序

12、存儲區(qū)定義字型碼表 char data led4 = 0 x08,0 x04,0 x02,0 x01;/位碼uint x;/數(shù)碼管顯示的數(shù)值display();/數(shù)碼管顯示delays();/延時函數(shù)key(); displays(); / 個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個個/* 主函數(shù) */ main (void) TMOD=0 x51; /T0方式1定時計數(shù) T1方式1計數(shù)TH0=0 xb1;/裝入初值20MSTL0=0 xe0;TH1=0 x00;/ 計數(shù) 567TL1=0 x00;TR0=1;/啟動 t0TR1=1;/啟動 t1gw=sw

13、=bw=qw=0; /數(shù)碼管初始化P0=0 xc0;P2=1;while(1)/無限循環(huán)display(); /數(shù)碼管顯示 key(); */* 數(shù)碼管顯示 */ display() uchar i;gw=x%10;/求速度個位值，送到個位顯示緩沖區(qū)sw=(x/10)%10;/求速度十位值，送到十位顯示緩沖區(qū)bw=(x/100)%10;/求速度百位值，送到百位顯示緩沖區(qū)qw=x/1000;/求速度千位值，送到千位顯示緩沖區(qū)for(i=0;i0;i);*/*t0 定時* 中 斷函數(shù)*/void t0() interrupt 1 using 2TH0=0 xb1; /重裝 t0TL0=0 xe0;f-；if(k=0)if(ft)P10=1;elseP10=0;P11=0;elseif(f=5)t=5;if(P14=0) /減速while(