直流驱动电机说明书.docx

目录目录1摘要2第一章 总体设计方案3第二章 应用电路设计42.1芯片原理图元件42.2电路模块设计72.2.1 控制系统模块82.2.2 执行系统模块92.2.3 辅助系统模块10第三章 pcb板设计113.1 元件封装113.2 总电路pcb板12第四章 程序设计13第五章 总结17摘要本文主要研究了利用mcs-51系列单片机控制pwm信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。控制系统主要是以8051单片机为核心组成的控制系统，本系统中的电机转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此，由mcu内部的可编程计数器阵列输出pwm波，以调整电机两端电压与控制波形的占空比，从而实现调速；而本系统的控制电机转向则使用h桥电路实现，h桥控制电机转向的原理是通过控制电流流过电机的方向从而实现控制电机转向。关键词：at89s51单片机、h桥电路、pwm信号、直流驱动电机第一章 总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图1：开关控制 51单片机pwm电机驱动图1：总体设计方案的硬件部分详细框图本系统设计通过控制四位拔码器来控制直流电机的转向及转速如图2：图2:四位拔码器开关控制电路拔码器中总开关p1.3通电时，电机开始运行；当拔码器p1.4控制电机的正反转；而拔码器p1.5和p1.6则控制电机的转速。第二章 应用电路设计 2.1芯片原理图元件图3 at89s51原理图元件引脚说明：1、主电源引脚（2根）vcc(pin40)：电源输入，接5v电源gnd(pin20)：接地线2、外接晶振引脚（2根）xtal1(pin19)：片内振荡电路的输入端xtal2(pin20)：片内振荡电路的输出端3、控制引脚（4根）rst/vpp(pin9)： 复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ale/prog(pin30)：地址锁存允许信号psen(pin29)： 外部存储器读选通信号ea/vpp(pin31)： 程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 4、可编程输入/输出引脚（32根）at89s51单片机有4组8位的可编程i/o口，分别位p0、p1、p2、p3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。po口（pin39pin32）：8位双向i/o口线，名称为p0.0p0.7p1口（pin1pin8）： 8位准双向i/o口线，名称为p1.0p1.7 p2口（pin21pin28）：8位准双向i/o口线，名称为p2.0p2.7 p3口（pin10pin17）：8位准双向i/o口线，名称为p3.0p3.7图4：电平转换器cd4504原理图元件引脚说明：vcc、vdd:电源输入 vss:接地线in1 -6:输入信号 out1-6:输出信号select:使能控制，用于多块转换器的选择。2.2电路模块设计图5：直流驱动电机总设计电路原理图 本系统原理图利用四位拔码器来起到人机交流控制作用，四位拔码器通过控制系统来实现直流驱动电机的不同功能。其中4位拔码器与at89s51单片机组成控制系统，h桥为执行系统，cd4504芯片位增压辅助系统。（在模拟电路库中没有cd4505元件，则本设计模拟电路省略了cd4505；因为cd4504的作用是提高电路电压，使mos管4905和3205能导通，在模拟电路中采用上拉电压而代替，所有模拟电路中省略了cd4505也不影响模拟效果。）2.2.1 控制系统模块图6：控制系统模块电路原理图 控制系统模块由四位拔码器和at89s51单片机组成，四位拔码器通过控制p1.3、p1.4、p1.5、p1.6四个端口的输入信号，通过at89s51单片机内部的应用程序来控制p0.2、p0.3和pwm波来实现控制直流驱动电机的转向和转速。2.2.2 执行系统模块图7：执行系统模块电路原理图 执行系统模块电路原理图主要由4个mos管（场效应晶体）管组成h桥电路，通过控制pwm2和pwm3的低电平、高电平来控制电流方向。当pwm2为高电平、pwm3位低电平，q5和q8导通，电流由r_03流向r_04；当pwm2为低电平、pwm3位高电平，q6和q7导通，电流由r_04流向r_03。本模块中四个二极管起到稳压保护作用，电容c5也同样起到保护作用。（本设计模拟电路中省略了保护电路）2.2.3 辅助系统模块图8：辅助系统模块电路图 本模块作用为增压作用，本系统通过cd4505电平转换器来使at89s51单片机输出电压增大，达到导通mos管（场效应晶体管）的额定电压，保证执行系统的正常工作。第3章 pcb板设计3.1 元件封装图9:at89s51单片机封装图10：cd4505转接板封装3.2 总电路pcb板图11：直流驱动电机pcb板第4章 程序设计 设计程序前，先设计程序流程图，根据程序流程图编写程序。 开始 初始化定时器0k1=0或k2=0 n 电机不动 或k3=0或k4=0 yk1=0k2=0k3=0 k4=0电机反转电机正转 电机快速反转 电机慢速正转程序设计流程图#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int uchar pwm2,pwm3;/电机的占空比uchar i=0;/定时器中断计数器/拨码开关sbit k1=p13;sbit k2=p14;sbit k3=p15;sbit k4=p16;/电机设置sbit pwm=p02;/给pwm2sbit pwm0=p03;/给pwm3void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=125;y0;y-);void init()tmod=0x01;th0=(65536-100)/256;tl0=(65536-100)%256;ea=1;et0=1;tr0=1;void time0(void) interrupt 1i+;/* 正转 */ if(k1=0) if(ipwm2)pwm=1;pwm0=0;else pwm=0;pwm0=0; if(i=100) i=0; /* 反转 */ if(k2=0) if(ipwm2)pwm=0;pwm0=1;else pwm=0;pwm0=0; if(i=100) i=0; /*正传 快速 */ if(k3=0) if(ipwm2)pwm=1;pwm0=0;else pwm=0;pwm0=0; if(i=100) i=0; /*反传 慢速 */ if(k4=0) if(ipwm2)pwm=0;pwm0=1;else pwm=0;pwm0=0; if(i=100) i=0; th0=(65536-100)/256;tl0=(65536-100)%256;void zhengzhuan()pwm2=50;void fanzhuan()pwm2=50;void zhengzhuankuai()pwm2=90;void fanzhuanman()pwm2=20;void tingji()pwm=0;pwm0=0;void xuanze()if(k1=0&k2=1&k3=1&k4=1) zhengzhuan();if(k1=1&k2=0&k3=1&k4=1) fanzhuan();if(k1=1&k2=1&k3=0&k4=1)zhengzhuankuai(); if(k1=1&k2=1&k3=1&k4=0) fanzhuanman();if(k1=1&k2=1&k3=1&k4=1)tingji();void main()delay(1000);init();while(1) xuanze(); 第五章 总结 在完成本次微机原理课程设计后，我们都学到了很的知识，这是以前书本上没有的，这是要我们动手做起来才知道的知识。也把dxp软件操纵得更加的熟练了。 要完成直流电机驱动的设计，我们在网上找了大量的资料，锻炼了我们的资料查找能力。在找了大量资料后，我们最终确定了用h桥的方法来实现直流电机的驱动。确定方法后我们进行了电路图的绘制，在dxp上绘制电路图，dxp软件我们已经学习过了，但不是很熟悉，特别是在pcb板的绘制上，在进行本设计前我们都不了解pcb板的绘制如何才算合格，而经过了这次微机原理课程设计，让我们知道了绘制pcb板时要注意什么，如元件封装的合理摆放、还有连接线宽的大小、布线的线不能离焊盘太近等等。以前我们就只会把元件摆好看了，就自动布线，现在想想那些布线真的存在诸多问题，根本本来用了