单片机占空比可调的PWM波形发生器

1、机电高等专科学校电气工程系微控制器技术课程设计报告设计题目：占空比可调的PWM波形发生器微控制器技术课程设计任务书设计题目：占空比可调的PWM波形发生器设计时间： 2013. 10.21 2013. 10. 27设计任务：在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能:1、理解PWM的工作原理。2、编制PWM程序，使用八段发光字符管显示占空比。3、可与电机连接，驱动电机以不同的转速旋转。背景资料：1、单片机原理与应用2、检测技术3、计算机原理与接口技术进度安排：1、第一天，领取题目，熟悉设计容，分解设计步骤和任务；2、第2天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。3、第3

2、天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。4、第4天，中期检查，书写设计报告。5、第5天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。6、第6天，设计答辩。题目：占空比可调的PWM波形发生器一、设计目的掌握PWM的工作原理；学会编制PWM程序，使用八段发光字符管显示占空比; 并与电机连接，驱动电机以不同的转速旋转。二、设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机转速的调整，能够 很方便的实现电机的智能控制。主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由AT89C51单片机的1/()端口、定时计数器、外部中断扩展等调整直流电机的转速，能够很方便的实 现电机的智能控制。其间是通过A

3、T89C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入 到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路 模块组成：设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现对直流电机 的加速、减速控制。设计控制部分：主要由AT89C51单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机 PWM控制实现部分主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。设计显示部分：LED数码显示部分，实现对PWM脉宽调制占空比的实时显示。三、方案设计系统框架设计总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C51单片机为控制核心，由命令输 入模块、LED显示模

4、块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的 输入，单片机在程序控制下，定时不断给L298直流电机驱动芯片发送PWM波形， H型驱动电路完成电机正，反转和急停控制；同时单片机不停的将PWH脉宽调制占 空比送到LED数码管完成实时显示。四、系统硬件设计4. 1硬件模块组成（1）单片机控制模块（2）L298电机驱动模块（3）LED显示模块（4）独立键盘控制模块3. 3系统硬件各模块电路4.2单片机整个控制模块MJPl 1ADO DC aPHADIMJF：3MlP： 4ADI FC SPL5心PUPLS2：氏P： Turg?FMTXDALt PVGPigP23 Z!P”TOA1*P：9F”

5、皈-U：Pi4P?T，KD Vlt AAI!P：5II这里利用定时计数器让单片机P2 口的P2.6、卩2.7引脚输出占空比不同的方 波，然后经驱动芯片L298放大后控制直流电机。驱动芯片的输入电压是两引脚的 电压差，在调速时一根引脚线为低电平，另一个引脚产生调速方波，这样两个引 脚的电压差就可通过控制其中一个引脚来控制。当需要改变电机转动方向时，两主程序流程图定时中断子程序设计1.定时计数器TMOD设置选用TO作为产生脉冲用的定时器并且使它工作在模式1下。在模式1中，寄 存器THO和TLO以全8位参与操作，构成一个16位定时/计数器，当THO溢出时 向中断标志位TFO进位，并申请中断。在这种模

6、式下TO定时时问最长，有利于在 更大的围对电机进行调速。工作模式寄存器TMODTMOD的高4位用于T1,低4位用于TO, 4种符号含义如下：GATE： H 控位。C/T :定时/计数器方式选择位。C/T =0为定时器方式，C/T =1时为计数器方式。22. 1184MHz,则：T 计数= 12/(22. 1184X106)=5. 425347X10若定时时间长度为 30ms,则：TC=65536-30 X 10-3/5. 425347X10-7= 10240=2800H 给定时器赋值时：MOV TLO, #00H；MOV THO, #28H3.中断设置除特殊功能寄存器TCON和SCON中的某些

7、位与中断有关以外，还有一个特殊 功能寄存器即中断允许寄存器IE用来设定各个中断源的打开和关闭。oHIBTO中断允许寄存器 中断总 中断开放允许ioti中断忧先级寄存器查询硬件1 o-PXOfTo-Ono olo-PS 1 6-v VEAES2中斷源7 OM OHB中断源高中谙K醴中断系统的结构框图IE寄存器各位的含义如下：EA (IE.7) : CPU的中断总允许标志位。当EA=1时，CPU允许中断；当EA=O 时，CPU禁止所有的中断请求。ES (IE. 4):串行口中断允许位。当ES=1时，允许串行口中断；当ES=O时, 禁止中断。ET1 (IE. 3):定时器T1的溢出中断允许位。当ET

8、1=1时，允许T1中断；当 ET1=O时，禁止T1中断。EXI (IE.2):外部中断1的中断允许标志位。当EX1=1时，允许外部中断1 中断；当ES=O时，禁止外部中断1中断。ETO(IE. 1)：定时器TO溢出中断允许位。当ETO二1时，允许T0中断；当ETO二0时，禁止T0中断。EXO(IE. 0)：外部中断0允许位。当EXO=1时，允许外部中断0中断；当EXO=O时，禁止外部中断0中断。定时中断子程序流程根据程序的需要，先为IE的各位赋值：外部中断0的中断允许位：EXO=1，允许外部中断SETB EXO定时器TO溢出中断允许位：ETO=1,允许中断请求SETB ETO允许中断(EA=1

9、, CPU允许中断)SETBEA串行口中断允许位：ES=1,允许串行口中断SETB ES以上各位等于1时，CPU开放中断；等于0时，CPU禁止该中断。单片机系 统复位后，IE中各位均被清零，即禁止所有中断。因此程序中开T0中断则应将 ETO置1,另外如果要使用中断EA也要置1,故应给IE赋值为82H。七.系统功能调试真仿整体图如下.C1R3.U3a11IIXKDI.-.-P1 v-_r4 C3，T吊字MO3XO R39Pf IC30M rawogwARW3WJWrziro Mn P2JW1 PIKit： P25*n Pi gid *2rMawcD小 iTcDraPHT直流电机的调试功能仿真如下

10、图:E5692JL . q 琛卷mFDOTAI0 fttVkill roair roAia as“rnri FQ?WI?rzQ.c r nsxc MA*11 pz-kc PJ4U11 rew a”onr3 PJf.TQ 嗨C35T1maCTriTiitrU2：BT*U5加速分5档，波形依次如下:减速分5档，波形如下:八、设计总结通过本次课程设计，使我学到了许多书本上无法学到的知识，也使我深刻体会 到单片机技术应用领域的广泛。不仅让我对学过的单片机知识有了很多的巩固， 同时也对单片机这一门课程产生了更大的兴趣。在本次课程设计过程中，我学会 了有关本设计的各硬件的资源，其中包括：直流电机PWM调速

11、、AT89C51单片机、 L289引脚图及其引脚功能、LED数码管显示等知识。参考文献1林志琦基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真H：航空航天大学，2006.9 周润景，丽娜基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M.:航空航天大 学,2006. 5靖武，周灵彬单片机系统的PROTEUS设计与仿真M.:电子工业,2007. 4周润景，丽娜.PROTEUS入门实用教程M.:机械工业.2007. 9楼然苗，光飞.51系列单片机设计实例M.:航空航天大学,2003.36直流电机PWM调速C语言程序：#include#include#inelude /* 自 定义变疑 */#define

12、uint unsigned int/自定义变量#define uchar unsigned charchar gw,sw,bw,qw；ucharucharsb itsb itsbi tsbi tsbi tsbi tucharuchar楼然苗，光飞单片机课程设计指导M.：航空航天大学,2007.7j; 定时次数，每次20ms 仁5； 计数的次数P10P11P13P14P15P16k；t；propriP3P4P5P6/PWM输出波形1/PWM输出波形2/加速/减速/停止/启动/脉冲加减/* 控制 位定义 */ucharcodesmg12 = 0x3f.0x06,0x5bt 0x4f.0x66.0x6d,0x7d,0x0710x7f,0x6f.0x73,0x71;/ 程序 存储区定义字型码表位码char data 1ed 4 = 0x08,0x04,0x02,0x01:/数码管显示的数值数码管显示延时函数uint x；display ()；delays()；key ()；displaysO ；/*2E|*/main (void)i+;/* 时函 */del ays ()uchar i:for(i=5000；i0；i);/*tO 定