《单片机》课程设计：基于单片机的电动机电压调节器设计与制作

设计题目基于单片机的电动机电压调节器设计与制作学院名称机械与汽车工程学院专业汽车服务工程班级08汽服2ZW姓名祁平学号08323205指导老师张兰春2011年6月JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY单片机课程设计说明书摘要摘要本文分析了电动机电压调节器的功能和特点，阐述了单片机电动机电压调节器的组成和原理，介绍了该系统在控制汽车电动机电压上的应用。论述了如何利用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，再将信号送至单片机与设定电压对比确定，利用七段数码管显示出来。关键词AT89C51ADC0809数码管目录第一章系统的设计说明411系统的设计目的412系统的设计思路4第二章元器件介绍521AT89C51522ADC0809623七段发光显示器824其他元件说明9第三章硬件设计1031系统硬件设计10第四章软件设计1141程序分析1142程序设计流程图1143程序设计11小结15谢词16参考文献17第一章系统的主要功能说明11系统的设计目的电压的变化对电动机的影响1、对力矩的影响电压愈低，力矩愈小。由于电压减低，启动力矩减小，会使启动时间增长，如当电压减低20时，启动时间将增加375倍。要注重的是，当电压降落槽到某一数值时，电动机的最大力矩小于阻力力矩，于是电动机会停转。而在某些情况下（如负载是水泵，有水压情况下），电动机还会发生倒转。2、对转速的影响电压减低，转速也减低，因为电压减低使电磁力矩减小。3、对效率的影响若电压减低，机械损耗实际上不变，铁耗差不多与电压平方成正比减少；转子绕组的损耗和转子电流平方成正比增加；定子绕组的损耗决定于定子电流的增加还是减少，而定子电流又决定于负载电流和空载电流间的互相干系。总的来说，电动机在负载钟头（40），效率增加一些，而然后开始很快地下降。4、对发热的影响在电压变化范围不大的情况下，由于电压减低，定子电流升高；电压升高，定子电流减低。在一定的范围内，铁耗和铜耗可以相互赔偿，温度保持在容许范围内。因此，当电压在定额值5范围内变化时，电动机的容量仍可保持不变。但当电压减低超过定额值的5时，就要限制电动机的出力，否则定子绕组可能过热，因为此时定子电流可能已升到比力高的数值。当电压升高超过10时，由于磁通密度增加，铁耗增加，又由于定子电流增加，铜耗也增加，故定子绕组温度将超过允许值。由于电压的变化对电动机有以上等影响，因此必须对电动机的电压进行调节，使电动机保持在正常电压范围内工作。12系统的设计思路系统设计思路如下电动机的电压，通过与12V进行比较，之后通过电压调节器进行调整。在本设计中，通过改变输入的阻值，与设定的值进行比较，而后通过A/D转换器将之转变为数值信号输出。来实现电动机电压调节器的作用。第二章元器件介绍21单片机AT89C51211AT89C51的主要特性与MCS51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命1000写/擦循环数据保留时间10年全静态工作0HZ24MHZ三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路212单片机芯片引脚描述图21为AT89C51单片机的引脚配置图。（1）主电源引脚VCC（2）外接晶振引脚XTAL1和XTAL2（3）复位引脚RST，输入高电平是AT89C51复位（4）输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）（5）程序存储器选择信号引脚EA（6）外部程序存储器读选通信号引脚PSEN（7）外部存储器低8位地址锁存信号引脚ALE图21单片机引脚图22ADC0809221ADC0809主要性能（1）分辨率为8位；（2）精度ADC0809小于1LSB（ADC0808小于1/2LSB）；（3）单5V供电，模拟输入电压范围为05V；（4）具有锁存控制的路输入模拟开关；（5）可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容；（6）功耗为15MW；（7）不必进行零点和满度调整；（8）转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频率范围101280KHZ。典型值为时钟频率640KHZ，转换时间约为100S。222ADC0809结构ADC0809（简称0809）是8路8位逐次逼近式AD转换器，适用于精度要求不高（分辨率1256）的多路AD转换，具有三态数据总线，可以直接和MCU接口。0809由8路模拟开关、通路地址锁存器、8位AD转换器和三态数据缓冲器等组成。图22为0809的结构框图。8位AD转换器三态输出锁存器缓冲器通路转换开关通路地址锁存译码器IN0IN7ABCALE18VCCGNDOEVVSTARTCLK图22ADC0809结构框图223ADC0809引脚图23为ADC0809引脚图（1）IN0IN7，8路模拟量输入端。（2）D7D0，8位数字量输出端。（3）ALE，地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正脉冲时，可将三位地址选择信号A、B、C锁存于地址寄存器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。（4）START，启动A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/D转换。（5）CLK，时钟信号输入端。（6）EOC，转换结束信号输出端。A/D转换期间EOC为低电平，A/D转换结束后EOC为高电平。（7）OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OE为高电平时，转换结果数据出现在D7D0引脚。当OE为低电平时，D7D0引脚对外呈高阻状态。（8）C、B、A，8路模拟开关的地址选通信号输入端，3个输入端的信号为000111时，接通IN0IN7对应通道。（9）VR（）、VR（）分别为基准电源的正、负输入端。图23ADC0809引脚图23七段发光显示器常用的七段显示器的结构如图24所示。发光二级管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。1位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管AG控制7个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字形的形状有些失真，但控制简单，使用方便。图25为显示器图24七段发光显示器的结构ABCDEFGDPCOMABFGCOMCDPDECOMABFGCDPDECOMABFGCDPDE图25显示器24其它元器件说明晶振电路使用12MHZ的晶体振荡器，30PF的电容。复位电路采用10UF的电容，10K的电阻。显示器电路中除4位7段显示器外还使用了8个5K上拉电阻。第三章硬件设计31系统硬件设计图31为系统硬件设计图D07D01D23D45D67D76D54D32D10XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD0391/18P02/AD2373/36P04/AD4355/54P06/AD637/72P1012P12334P14556P16778P30/RXD101/TP32/IN012/IT13P34/014P37/RD176/W65/T15P27/A1528P20/A8211/9P2/A0233/14P24/A2255/1366/47U1AT89C51OUT121ADB24A5C3VREF126IN31I42IN53I64IN75START6OUT58EOC7OE9CLOCK1020OUT714658741OUT39I228IN17I026ALE2U3ADC08U3CLOCKR1PULUPC130PFC230PFX1CRYSTALR910KC310UF50RV11K图31系统硬件设计图第四章软件设计41程序分析进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P0端口读入，经过数据处理之后显示出来。42程序设计流程图开始选择ADC0809的转换通道道启动A/D转换转换结束输出转换结果数值转换显示否是图42程序设计流程图43程序设计LED_0EQU30H存放三个数码管的段码LED_1EQU31HLED_2EQU32HCLOCKBITP24ADCEQU35H存放转换后的数据STBITP32OEBITP30EOCBITP31ORG00HSJMPSTARTORG0BHLJMPABCSTARTMOVLED_0,00HMOVLED_1,00HMOVLED_2,00HMOVDPTR,TABLE送段码表首地址SETBP34SETBP35CLRP36选择ADC0808的通道3MOVTMOD,02HMOVTH0,24MOVTL0,00HMOVIE,82HSETBTR0WAITCLRSTSETBSTCLRST启动转换JNBEOC,等待转换结束SETBOE允许输出MOVADC,P1暂存转换结果CLROE关闭输出MOVA,ADC将AD转换结果转换成BCD码MOVB,100DIVABMOVLED_2,AMOVA,BMOVB,10DIVABMOVLED_1,AMOVLED_0,BLCALLDISP显示AD转换结果SJMPWAITABCCPLCLOCKRETIDISPCLRP20MOVA,LED_0数码显示子程序MOVCA,ADPTRSETBP21MOVP0,ALCALLDELAYCLRP21MOVA,LED_1MOVCA,ADPTRSETBP22MOVP0,ALCALLDELAYCLRP22MOVA,LED_2MOVCA,ADPTRSETBP23MOVP0,ALCALLDELAYCLRP23RETDELAYMOVR6,10延时5毫秒D1MOVR7,250DJNZR7,DJNZR6,D1RETTABLEDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H,080H,090HEND小结通过这次课程设计，我感触颇多，先谈谈单片机方面的，无论做什么事情，都得理论联系实际，理论和实际相结合的重要性在这次的课程设计中体现的淋漓尽致。以前学单片机理论课的时候，不怎么懂，所以这次课程设计对我来讲也是一大考验。买元器件的时候，由于把共阴管买成了共阳管，所以修改程序着实是一大难题，我们天真的以为只要把断码改了就行了，一调试才发现根本行不通。就单单修改程序就花了我们好几天的时间，不行再改再调试。最终在张老师的指导下，在我们的反复修改调试下，皇天不负有心人，终于调试成功。然后谈谈人际关系方面的，俗话说的好，三个臭皮匠凑成个诸葛亮，果然没错，在这次的课程设计中，我们宿舍三个人在修改程序的时候，互相讨论，分工查阅资料，再有不懂就问张老师和班里的其他同学，他们都会耐心的给我们讲解，在张老师和同学们的帮助下最终调试成功。最后谈一下我自己对这门课的看法。通过这次的课程设计，我从中得到很多书本上无法得到的知识。自己今后做任何事都会将理论知识和实际应用结合起来，提高自己的能力。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。谢词在本次课程设计过程中，首先我要特别感谢我们的指导老师张兰春张老师，然后也对给过我帮助的老师们和同学们表示感谢。我们的张老师认真的给我们每一位同学选题，耐心的指导我们制作与设计。不管有多忙总会抽出时间为我们解答难题，我的题目程序有些地方要修改，老师总会耐心的给我讲解，这令我十分的感动。我们班的同学主动给予我帮助，帮助我检查元器件的连接，程序的修改。这次课程设计