毕业设计]单片机课程设计论文-PWM直流调速.doc

-1-课程论文（2009-2010学年春季学期）论文题目直流电机实验课程名称单片微机原理及应用指导老师学院物联网工程学院班级学号姓名成绩-2-目录1设计目的-32设计要求-33设计器件及设备-34设计原理-35芯片选择及介绍-46芯片与驱动电路连接线路图-57系统工作原理-68程序框图-89程序清单-1110设计总结-14-3-设计目的1.通过具体小型测试系统的设计，来实践单片机系统设计及调试的全过程，以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解，并进一步学习单片机开发系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法，初步掌握单片机系统的硬、软件设计技术及调试技巧；2.利用PWM控制直流电机的转动速度。设计要求1.利用DP-51PRO.NET单片机仿真器和设计模板直流电机转速控制器；2.用仿真器上D1区的按键KEY1与KEY2改变PWM的占空比来控制直流电机的转速。设计设备及器件联想PC机（1台）DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台（1台）设计原理PWM功率驱动电路硬件线路图：-4-由原理图我们可以看出：只要ZDJ_A的电压比ZDJ_B的电压高，则电机正转；如果ZDJ_B的电压比ZDJ_A的电压高，电机反转。注：设计实验时，考虑到如果用软件实现电动机的反转时相对较麻烦，于是采用硬件来实现其反转，即只需将仿真仪器上直流电机的B端子接到D1区J53的非KEY1、KEY2端子上，对其进行置1即可实现。芯片选择：80518051单片机内部结构：含运算器、控制器、片内存储器、4个I/O接口、串行接口、定时器/计时器、中断系统、振荡器等功能部件。8051部分引脚说明：1.主电源引脚Vcc：接+5V电源正端-5-Vss：接+5V电源地端2.外接晶体引脚XTAL1：片内反相放大器输入端。XTAL2：片内反相放大器输出端。3.输入/输出引脚P0.0P0.7：P0口的8个引脚。在不接片外存储器与不扩展I/O接口时，可作为双向输入/输出接口。P1.0P1.7：P1口的8个引脚。可作为准双向I/O接口使用。P2.0P2.7：P2口的8个引脚。一般可作为准双向I/O接口。P3.0P3.7：P3口的8个引脚。除作为准双向I/O接口使用外，还具有第二功能。4.控制线ALE/PROG:地址锁存有效信号输出端。PSEN：片外程序存储器读选通信号输入端。RST/VPD：复位端。EA/VDD：片外程序存储器选用端。芯片与驱动电路的连接线路图-6-线路图说明：图中的J78即为直流电机的接线端子，用导线将J78的ZDJ_A端子与8051的P1.0接口相连，其ZDJ_B端子接地（可接到C1区的GND）；8051的P1.1、P1.2分别接到D1区J53接口的KEY1和KEY2上（注：为了便于实验时的操作方便，可不选用点动仿真的J53接口，而采用上图所示的D1区调节按钮）。系统工作原理采样原理：利用PWM控制直流电机的调速。PWM的调速原理：PWM调速是通过改变输出脉冲的占空比，从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式-7-下，电机的转动方向不变，改变的只是转速；而在双极性方式下，电机的转动方向和转速都是可变的。以下以单极性为例说明PWM调速的基本原理：假设一个脉冲周期内，高电平电压为Us，持续时间为t1；低电平为0V，持续时间为t2。则脉冲周期T=t1+t2，该周期内平均电压U0=t1*Us/T。令=t1/T，则U0=*Us，表示占空比。就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM调速原理（我在此次实验中当高电平电压不变的情况下，电机两端电压的平均值U0取决于占空比的大小。改变值采用的正是单极性调速，具体程序见后文）。在双极性方式下，如果U0为负，意味着电机将反转，转速由U0的绝对值控制。-8-严格地讲，平均速度U0与占空比并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。关于占空比：占空比(DutyCycle)在电信领域中有如下含义:在一串理想的脉冲序列中(如方波),正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。占空比的计算：设一个脉冲周期为T，t1为高电平持续时间，则占空比=t1/T。数据存放单元安排P1.0用于控制PWM的输出，而P1.1和P1.2在我的设计思路里，是通过外部硬件使他们分别为高电平、低电平，以改变占空比，从而实现调速，具体说来就是使P1.2、P1.1分别为：00（空速状态），01（低速），10（高速），11（全速）。按键通过对D1区J53的KEY2、KEY1按键进行置1或置0改变P1.2、P1.1的输出，即改变占空比，实现调速。程序框图主程序流程图-9-选择计时器工作方式2P1.2是否为0程序初始化转至LOWSPEED转至LOWSPEEDYN转至FULLSPEEDP1.0是否为0P1.1是否为0转至HIGHSPEED执行子程序FULLSPEEDDYNYN跳转至VOIDSPEED执行子程序LOWSPEED