单片机直流电机控制系统的设计与仿真要点

1、单片机期末考查（课程设计）论文题目：单片机直流电机控制系统的设计与仿真学 别：电气信息班 级：姓 名:学 号： 1238230239指导老师：职 称：日 期：2015年1月16日广西大学行健文理学院2014年单片机课程考查（论文）目 录第一章绪论1.1 wave6000软件说明1.2 proteus软件说明1.2.1 软件的特点1.2.2 isis智能原理图输入系统1.3 mcs-51单片机系统简介第二章总体方案设计2.1 总体设计2.2 硬件设计2.2.1 硬件设计电路2.2.2 proteus软件使用过程2.2.3 兀器件清单如下2.3 i .2.3.1 proteus硬件属性分配2.3.

2、2 程序设计2.3.3 编译成hex文件步骤第三章综合测试3.1 1方 一第四章总结鉴定参考文献课程设计心得体会评阅老师：日期：21第一章绪论一个单片机应用系统从提出任务到正式投入运行的过程，称为单片机的开发。 开发过程所用的设备即开发工具。一般用计算机来调试单片机，所用开发工具为仿 真器和调试器，两者一起构成硬件平台。软件平台是指装入通用pc的软件开发调 试系统，它的作用是编辑、汇编、编译、仿真与调试，称为windows下的集成 开发环境。集成开发环境是单片机厂家为用户提供的产品开发环境，包括单片机的 硬件平台和软件平台。20多年来，世界上出现过几种用于51系列单片机的开发软 件，下面以伟福

3、6000和proteus为例。1.1 wave6000软件说明这个软件是南京伟福公司的单片机开发软件，一般就是用在c51单片机，具备 双工作模式和真正的集成调试环境。此软件可不需要购买仿真器，使用软件模拟仿 真器即可，使用很方便。也配有硬件仿真设备，但需购买。它集成了编辑器、编译 器、调试器，源程序编辑、编译、下载、调试全部可以在一个环境中完成。且伟福 的多种仿真器及所支持各种cpu仿真全部集成在一个环境下。由于此软件风格统 一，从而可节省用户的时间和精力。1.2 proteus软件说明proteus是一款集单片机和spice分析于一身的仿真软件，功能极其强大，是 其他任何一款软件不能相比的。

4、1.2.1 软件的特点全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优 势。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 rs232动态仿真、12c调试器、spi调试器、键盘和lcd系统仿真的功能；有各种 虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、 pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各种外围芯片。支持大量的存储器和外围芯片。1.2.2 isis智能原理图输入系统isis是proteus系统的中心，具有控制原理图画图的超强的设计环境。isi

5、s有 以下特性：1、出版质量的原理图isis提供给用户图形外观，包括线宽、填充类型、字符等的全部控制，使用尸 能够生成如杂志上看到的精美的原理图，画完图可以以图形文件输出，画图的外形 由风格模板定义。2、良好的用户界面isis有一个无连线方式，用户只需单击元件的引脚或者先前布好的线，就能实 现布线。此外，摆放、编辑、移动和删除操作能够直接用鼠标实现.无需去单击菜 单或图标。3、自动走线只要单击想要连接的两个引脚，就能简单地实现走线。在特殊的位置需要布线 时，使用者只需在中间的角落单击。自动走线也能在元件移动的时候操作，自动解 决相应连线。节点能够自动布置和移除。既节约了时间，又避免了其他可能的

6、错误。 4、层次设计isis支持层次图设计，模块可画成标准元件，特殊的元件能够定义为通过电路 图表示的模块，能够任意设定层次，模块可画成标准元件，在使用中可放置和删除 端口的子电路模块。5、总线支持isis提供的不仅是一根总线，还能用总线引脚定义元件和子电路。因此，一个 连线在处理器和存储器之间的32位的处理器总线可以用单一的线表示，节省绘图 的时间和空间。6、元件库isis的元件库包含8000个元件，有标准符号、三极管、二极管、热离子管、 ttlcmos、ecl、微处理器，以及存储器元件、pld、模拟ic和运算放大器。7、可视封装工具原理图和pcb库元件的匹配是由封装工具简化的。在原理图部分

7、的引脚旁边将 显示pcb的封装，并允许每个引脚名对应文本和图形的引脚号码。8、复合元件isis的元件库表达方式有很多种，无论是单个元件、同态复合元件、异态复合 元件，还是连接器，都可以在原理图上以独立引脚来表达，不用所有线都连到一个 独立元件上。9、元件特性设计中的每个元件都有一定数日的属性或特性。某些特性控制软件的特定功能 （如pcb封装或仿真）用户也可以添加自己的特性。一旦库建立，就能提供默认值及 特性定义。特性定义提供大量的特性描述，当修改元件时，将显示在编辑区域内。 10、报告isis支持许多第三方网表格式，因此能为其他软件所使使用.设置元件清单后 可以添加用户所需的元件属性，也可设置

8、属性列以挑选一定数目的属性。erc报告 可列出可能的连线错误，如末连接的输入、矛盾的输出及未标注的网络标号。1.3 mcs-51单片机系统简介单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及 扩展的存储器、io接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控 程序和各种应用程序。在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处 理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的 存储器和10接口，使单片机应用系统能够运行。在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显 示器。在单片机应用系统中，一般都根据

9、系统的要求配置相应的键盘和显示器。配 置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示 的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少， 这时可能用几个按键和几个led指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在 中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。显示器可以是led指示灯， 也可以是led数码管，也可以是lcd显示器，还可以使用crt显示器。单片机应 用系统中键盘一般用的比较多的是矩阵键盘，显示器用的比较多的是led数码管 和lcd显示器。第二章总体方案设计单片机直流电机控制系统的设计与仿真内容：设计一个直流电机驱动电路，可控制直流电

10、机的旋转方向，采用pwm电源方 式进行控制，电机的速度由模拟量输入给定。目的、要求：掌握小型直流电机的基本原理和控制过程2.1 总体设计总体步骤如下：1、在proteus中设计硬件2、在wave6000中编写程序，编译、连接形成hex文件。3、在proteus中把hex文件加载到单片机芯片上。4、运行仿真看结果。2.2 硬件设计硬件电路可通过proteus软件进行设计。u1,_主±±poo-ado p01vid1 m2展p04iad4 pobag p06vu» f0 2v97p2 3rtli p24*12 p2的3 p26u p27,w5p1(qe f321xt0

11、 w3.ixtip3 sop3afwd2.2.1 硬件设计电路打开元件库，添加元件，使用单片机：at89c51 , button , dac0832, metalfilm220r, motor, 0p1p, opamp.schematic capture xiat89c51buttondac0832metalfilm220rmotorop1popamp2.2.2 proteus软件使用过程1）选择元器件2）放置元器件3）连线4）添加程序5）运行仿真2.2.3元器件清单如下单片机：at89c51按键：button采样频率为八位的d/a转换器件:dac0832低值电阻：metalfilm220r电

12、动机：motor理想运放模型：0p1p运算放大器：opamp2.3软件设计用电位器调节at89c51的pwm占空比，将a/d转换后的数据作为延时常数。 当电位器阻值发生变化，adc0808输出的值也会变化，进而调节单片机输出的pwm 占空比，控制电动机的转速。2.3.1 proteus硬件属性分配rv1采集到的电压信息通过adc0808转换为8位数字信号，输入到单片机at89c51。pwm信号由单片机产生，输出到电动机驱动电路，进而 驱动电动机转动。通过改变rv1可以改变pwm信号的占空比，从而控制电动机的 转速。2.3.2 程序设计void mainotmod=0x01;th0=(65536

13、-500)/256;tl0=(65536-500)%256;ea=1;ex0=l;eto=1;it0=l;it1=1;tr0=l;ex1=1;pwm=0;while(l);)void pwmsso(if(k=n)&&(k<20)pwm=l;if(k=20)(pwm=0;k=0;)void mt0() intemipt 1if(n<20)n-h-;)void mt 1() intemipt 2(if(n>0)n-s)void timeoo internipt 1(th0=(65536-500)/256;tl0=(65536-500)%256;k-h-;if(k&

14、lt;=n) pwm=l; elsepwm=0;/if(k=20)(k=0;)程序2#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit pwm=p2a0; /pwm 输出波形sbit s1=p3a2;sbit s2=p3a3;uchar zkb; 占空比uchar flag;void delay(uchar ms)uchar i,j;fbr(i=ms;i>o;i-)for(j=110;j>0;j-);i jvoid main()sizkb=0;tmod=oxio; 定时器1

15、设置为工作方式1thl=(65536-1000)/256;tll=(65536-1000)%256;ip=0x80;ea=1; 开cpu总中断exo=1;ex1=1;et1=1;tr1=1;if(zkb>100)zkb=o;if(zkb<0)zkb=1oo;while(l);i jvoid iiit0() intemipt 0按键每按一次，占空比加1sex0=0;delay(68);exo=1;if(flag=l) s izkb=zkb+1;void intemipt 2按键每按一次，占空比减1iex1=o;delay(68);ex1=1;if(flag=l)j izkb-;1jv

16、oid time 1() intemipt 3jiuchar count;/ 中断次数thl=(65536-20)/256;tll=(65536-20)%256;count+;if(count<=zkb)定时中断次数小于占空比，则p2.0输出高电平iflag=l;pwm=1;elsej ipwm=o;2.3.3 编译成hex文件步骤新建工程，新建一个text文件，输入代码.将文件编译成c文件，在输出选项勾 上产生hex文件，点击确认.点击运行，输出hex文件.l51sedit componentpart reference:part value:element:pcb package:p

17、rogram file:clock frequency:hidden: hidden: eallhide all| hide 川khelpdatahidden pinsedit firmwarecancelexclude from simulahonexclude from pcb layoutexclude from bill of materials：attach hierarchy module _ hide common pinsedit all properties as textadvanced properties:enable trace loggingnohide allot

18、her properties:第三章综合测试3.1仿真工具栏仿真控制按钮1*运行2*单步运行3*暂停4*停止3.2仿真结果xtal1xtal2rstp0ivad0 p0 vad1 p02/ad2 p0gd3 p0”必 p0aac5 p0&ao6 p07/ac7p1o p1 1p12 e3 p14 p15 再6 p17p31p3 2r3 3r.ta11- ,p2 5.a13 p2 maiap2 7k5p34o0p3np3跖空p37irdat89c51fiffloooo5f第四章总结鉴定在proteus环境下输入源程序，把源代码生成目标代码后，将其加载到电路中，设置单片机时钟频率为12mhz,电路即可 开始工作。通过改变rv1的阻值，可以看到adc0808的输出端0ut1-0ut8相应位 输出高低不同的电平。单片机接收到此数据后，控制输出端p3. 7输出pwm信号。 rv1的改变可以控制电动机转速。课程设计心得体会说起课程实训，我认为最重要的就是做好设计的预习，认真的研究老师给的题 目，选一个自己有兴趣的题目。因为只有都明白了，做最后，要重视程序的模块化, 修改的方