单片机直流电机控制实训报告

1、基无AT89C51单片机的 直流电动机控制器设计直流指导教师： 佟慧艳能源与水利学院贞脚2实训任务及要求2. 1任务描述一单片机为控制核心设计一款直流电机电机控制系统，可以实现直流电机的加 速、正转、反转等控制方式。2.2任务要求1）用AT89C51单片机实现上述任务要求；2）在Keil IDE中完成应用程序设计与编译；3）在Proteus环境中完成电路设计、调试与仿真。贞脚3系统硬件组成与工作原理3.1单片机的控制器与最小系统单片机的最小系统是指有单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以使单片 机工作的系统，一般来说，它包括单片机、晶振电路和复位电路（如图一）。IC11rFX1HoLKYS

2、IXLC3F4 4XTDCCtlXTDCCtlR R 10XD110XD1XTAUXTAUPC3693PC3693PCPC 46X346X3R R S S ACCACCPf&ACCPf&ACCP2CAfiP2CAfiP2P2 VACVACP32JA1CP32JA1CP3CNP3CNP21A1P21A1ALtALtkAkAP2P2 5iA135iA13P2P2 6A146A14P?7iA1SP?7iA1SP10P10P?RXrP?RXrPIPIP3P3 VTXEVTXEP12P12P32NTCP32NTCP1P1 PllWT*PllWT*P14P14七4TC4TCP1P1 5 5可知ri.ori

3、.oc c CACA、K K19191818最小系统设计截图（一）控制器部分分析U11&92930311234597PSEN ALEXTAL2RST.0/.2.a45b7.0/.2.a45b71.1. 4 4 4 4 1-1- 4 4 4 4 4 4 1111 PPFPFPFPPPFPFPFPPO.OXADOP0.VAD1P0.2AD2P03AD3P0.4/AD4P0.5.AD5P0.6XAD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1.*A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12 P2 .A13 P2.&fA14 P2.7/A15P3.0/RXDP3_1.TXDP3.INT0P3.a-

4、*INTTP3.4.T0P3.5.T1R36歴P3.7/RD38垂373221互24252610111214 15 16 17AT8BC51AT89C51 （如图2）是一种带4K字节FLASH存储 器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、髙性能CMOS 8位微 处理器，俗称单片机。AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪 速存储器，128字节部RAM, 32个I/O 口线，两个 16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个 全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时， AT89C51可降至OH

5、z的静态逻辑操作，并支持两种软 件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作, 但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系统 继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停 止工作并禁止其它所有部件工作直到下 一个硬件复位。其优点是支持较为丰富而且简图2 AT89C51单的指令集，编贞脚程器通用且兼容性好，具有单片机的典型代表性。因此，该系列单片机在自动控制中应 用最为广泛。3.2电机与驱动模块的工作原理与接口3.2.1 H桥驱动电路原理在实际的直流电机驱动电路应用中，可以使用H桥（图3）来驱动直流电机，也可 以使用相应的驱动芯片来驱动直流电机。本次实训中我们采用H桥电路来驱动直流电机。

6、 H桥采用4个功率MOSFET管两两组成一个桥壁，每个三极管旁边有一个续流二极管，当 对角线上两个三极管打开时，电机朝一个方向运转；另一条对角线上的三极管打开时， 电机反转。功率MOSFET管可以将微弱的信号放大成幅值较大的电信号，是单片机系统 中最常用的功率驱动器件。3.2.2 PWM脉冲控制信号产生原理及控制脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。脉冲宽度调制 是一种模拟控制方脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的 一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。在珊M驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，

7、并且根据需 要改变一个周期接通”和断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的占 空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。占空比在一段连续 工作时间脉冲占用的时间与总时间的比值。例如：脉冲宽度Ins,信号周期4PS的脉 冲序列占空比为0. 25。采用定频调宽法，用单片机T0T1定时计数器，T0不变，改变T1计数时间来改变脉 冲宽度，从而控制电机的加速与减速（如图4所示）贞脚图4 PWM脉宽调节示意图图5硬件流程设程序!I位 TO开殆启动T】停止CLKJ出为0CLK输岀变为1ri中断中WfrjTl序止TO中断中断时丁0初殆化井 华渎运行丁1定时黯JT启CLK输出变为0n咿断

8、中断旳T1序止 CLK输岀变为LTO中断断时TG初始化并 謎纯运行T1建时器幵启CLK输出变为03.3硬件系统设计.按键模块驱动模块AT89C51直流电机图6电路截图贞脚4功能方案及软件设计4. 1功能设计通电开机后，CPU得电，根据软件定义引脚功能，定时器工作方式等。并进入键 盘扫描子程序。当检测到键盘动作时，经过延时子程序去抖，确定按键按下后，申请中 断。单片机读取键值，并根据软件调节PWM波形，向外输出，控制电机的加速、减速、 反转。4.2软件设计流程图如下：图7程序流程框图 具体程序代码如下：#inelude #inelude 贞脚sbit KI 二P4sbit K2 =PC5sbit

9、 K3 二P6sbit CLK二POOsbit ZF 二POl/加速键/减速键正反控制键/PWM输出控制信号/正反控制信号unsigned char PWMH=OxOO;unsigned char PWML=OxOf:void timerO() interrupt 1 using 0 TR1=O ；THO=OxOO ；TLO=OxOO ；TH1=PWMH ；TL1=PWML；TR1=1 ；CLK二0 ；/定时器0中断服务程序/启动输出void timer1() interrupt 3 using 0 TR1=O ；CLK=1 ；void delay(unsigned char m)/定时器1中

10、断服务程序/结束输出/MS延时unsigned char i； while(m-)for(i=0;i5；i+)；void main()CLK 二0；贞脚/65. 535ms延时常数/CPU允许中断允许定时器TO中断允许定时器T1中断 /定时器TO计数TMOD=Oxll ；THO=OxOO ；TLO=OxOO；TH1=PWMH ；TL1=PWML ；EA=1；ETO=1；ET1=1；TRO=1 ；while(l) if (K3=0)ZF=O：elseZF=1;if(Kl=O) delay(1):PWML+； if(PWML=OxOO) PWMH+；if (PWMH=OxFF) PWMH=OxFE

11、； if(K2=0) delay(1)；PWML；if (PWML=OxOO) PWMH； if (PWMH=OxOO) PWMH=0 x01；贞脚5功能调试与总结5. 1功能调试5. 1. 1开发软件介绍程序开发软件：KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具， 全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 KeilC51生成的目标代码效率非常之髙，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。本次设计使用的版本是 Keil uVision4。硬件仿真软件：Proteus软件是一种低投资的电子设计自动

12、化软件，多达30多个元 件库。Proteus软件提供多种现实存在的虛拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显 示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虛拟仪器仪表 具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量 结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。Proteus在编译方面 支持Ke订编译器。当电路设计完成之后，为了减少在电路板上调试时的难度，保证电 路设计的正确性，将Ke订c51编译生成的*. HEX文件载入Proteus软件，实现电路 仿真。5. 1.2仿真结果图9加减速正转状态5. 1.3问题分析与解决1)一开始对单片机控制直流电机的工作原理完全没有头绪，PWM. H桥根本看不懂贞脚 是什么东西，然后不断的百度查资料，看别人的毕业论文、百度百科等等才初 步知道关于这个题目的大体原理和思路是什么，但也仅仅是皮毛；2）在画图的时候不够仔细，绘制H桥电路的时候在细节方面出现了错误，导