单片机控制直流电机

1、单片机课程设计单片机控制直流电动机姓名：XXX学号：XXX专业：XXX指导老师：XXX 组号：第XXX组单片机控制直流电机摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及 日常伤害中起着越来越重要的作用、由于直流电机剧院良好的起、制动性能，宜 与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机，挖掘机、金属切削机床、金属 切削机床、造纸机高层电梯等领域中得到广泛应用。长期以来，由于直流调速系 统的性能指标优于交流调速系统。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而 宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规 则对各种脉冲的宽度进

2、行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可以改变输 出频率。PWM控制技术及其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电子技术最广泛 应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于必须在工作期间改变宜流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的 问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM （脉宽调制）方波，其 占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有 效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产 生，这种驱动方式使用的更为广泛。设计要求采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。单片机扩展有A/D转 换芯片ADC0809和D/A转换芯片

3、DAC0832。（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测 量大小，进而改变直流电机的转速。（2）手动控制。在键盘上设置两个按键一直流电动机加速键和直流电机减 速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。（3）键盘列扫描（4x6）o实验原理与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。其结构如下页图所示，固定部 分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在旋转部分（转子） 上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的 电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到

4、两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩则与电流成正比。由于必须 在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM （脉宽调制）方波，其占 空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效 直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生， 这种驱动方式使用的更为广泛。利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809 输入控制电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给 DAC0832,通过功放电路放

5、大后，驱动直流电机。设计方案1 .系统控制电路采用STC89C52单片机由软件产生脉冲调制信号，来对直流电机进行控制。2 .电机控制电路采用由三极管搭成的H型桥电路来控制电机的转动。3 .键盘电路采用行式键盘实现电机转速的加速减速以及正反转的控制，在手动状态下, 每按一次，其转速相应发生改变。4 .显示电路采用LM016L对电机运动状态进行显示。系统组成框图系统总组成框图以STC89C52为主控芯片，采用桥式电路对直流电机驱动， 如下所示：H型桥式I直流Ip/ 驱动电路1/电机硬件电路设计L键盘控制电路按下DEC按钮，电机转速降低；按下INC按钮，电机转速增加。R8DECO O10K<T

6、EXT>R6INC10K<TEXT>R14200<TEXT>R13200<TEXT>D2LED-RED 而<T>LED-GREEN2.单片机主控电路图该部分电路主要由STC89C52主控芯片和晶振组成。STC89C52芯片是低功耗 8位CMOS微处理器，提供串口程序下载口。它主要有以下儿个特点：256字节 的RAM； 4KB的ROM； 32个通用I/O 口线，为用户提供了丰富的I/O 口资源； 32个通用工作寄存器；2个定时器/计数器；具有6个中断源；4.05.5V的工作 电压等。晶振给单片机正常工作提供稳定的信号。U1LU on cm d

7、CXI WAFVlr-v yRfc.Rl cn .<. ACV4rnirsnCO VAFY7CM.riRKUr> AHLU r?a 4。PSEN ALEOZ> 1i A 4 *ng1. ryj 7aKm】/A，IC JR.*Xty> T/X 4CPIOP3XXRXD产3 FIXOPiPJX'T7r*i 1Pt P1 3nCOjnm icn.T2 Wr c ) ，onL L1G18.29393DAlorT37KS1 "/35KBg _SKHN34RS '33R»V86 :21DO222m323D2d24D3冕2SAc36D5727DOa

8、20Bo_w!23Tn15n16Deriner .RP13.H型桥式电机驱动电路H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，只须导通对角线上的一对三极管。在此设计中用到的完整的驱动电路如下:rtrnt-凡七程序流程主控程序总仿真电路图程序清单1 .主程序include "AT89X51.h"#include <intrins.h>#include <stdio.h>include "led.h"#include ,uart.hH#include "timerO.h"#include "t

9、imerl.h"#include ,common.hninclude llADC0831.hHinclude ,lcdl602.hH#include ,keyboard.hninclude "ISR.h"#include HDaType_Change.hH#define DcMotor_Direction_PuChar8 code *Stringl = MDC Motor Control11;uChar8 code *String2 = Mpwm: /100H;uChar8 PWM_buff；void main(void)(LCD_lnit();timerO_ln

10、it();timerl_lnit();#ifdef DcMotor_Direction_PDerl=0;#else Derl=l;#endifLED_Run_EN();WrStrLCD(OAStringl);WrStrLCD(lAString2);while(l)key_Process();按键处理子程序Char_To_Str(PWM_duty, &PWM_buffO); 液晶显示子程序 WrStrLCD(lA&PWM_buffO);)2 .子程序#include <ADC.h>unsigned char vaIue_converted=0x00;unsigned

11、char value_AN6=0x00;unsigned char value_AN7=0x00;bit end_of_convertion=0;void ADC_Config(void)(ADCF = OxCO;ADCLK = 0x06;ADCON = 0x20;EA = 1;EADC = 1;while(l)ADCON &= -0x07;ADCON |=0x06;ADCON &= -0x40;ADCON |=0x08;while(!end_of_convertion);end_of_convertion=0;value_AN6=value_converted;ADCON &

12、amp;= -0x07;ADCON | = 0x07;ADCON &= -0x40;ADCON |=0x08;while(!end_of_convertion);end_of_convertion=0;value_AN7=value_converted;)void it_Adc(void) interrupt 8(ADCON &= 0xl0;value_converted = ADDH; end_of_convertion=l;) #include ,adcO831.hHvoid ADC.CLK(void)(adcclk=l;_nop_();adcclk=0;_nop_();)

13、uChar8 Read_ADC(void)(uChar8 i;bit temp = ADC_ValA0;adccs=0;ADC_CLK();while(adcdo);for (i=0; i<8; i+)(ADC_CLK();ADC-Val = (ADC_Val«l)| adcdo;)adccs=l;return(ADC_Val);)void lntToStr(ulntl61, uChar8 *strz uChar8 n)(uChar8 a5;char i, j;a 0=(t/10000)%10;取得整数值到数组al=(t/1000)%10;a2=(t/100)%10;a3=(t

14、/10)%10;a4=(t/l)%10;for(i=0; i<5; i+)转成 ASCII 码ai=ai+'O'for(i=0; ai=0' && i<=3; i+);计算空格(0)数量for(j=5-n; j<i; j+) 填充空格 *str=,str+; for(; i<5; i+) *str=ai; str+; 加入有效的数字 *str='O') #include ,beep.hH sbit beep=PlA4; void BeepRing(void) (beep=0;DelayMS(lOO);beep=l;

15、DelayMS(lOO);) #include ,DaType_Change.h'1 void Char_To_Str(uChar8 Data, uChar8 *str)(uChar8 a4;uChar8 ij;a0=(Data/100)%10;al=(Data/10)%10;a2=(Data/l)%10;for(i=0; i<3; i+)转成 ASCII 码ai=ai+'O'for(i=0; ai=,0' && i<3; i+);for(j=0; j<i; j+) 填充空格 *str=,str+;for(; i<3; i

16、+) *str=ai; str+; 加入有效的数字 *str='O') #include,delay.h"void DelayUS(uChar8 ValUS)精确延时，18uS+(ValUS-l)*8us(for(;ValUS>0;ValUS-) ; )static void DelaylMS(void)(uChar8 i=2J=199;dowhile(-j);while(-i);)void DelayMS(ulntl6ValMS)(ulntl6 uiVal;for(uiVal=0;uiVal<ValMS;uiVal+)DelaylMS();) #incl

17、ude,DS18B20.hnsbit DQ=P1AO;void SendDS18B20(uChar8 SendDat)(uChar8 i;for(i=0;i<8;i+)延时4usDQ=0;_nopj)；_nop_();_nop_();_nopj);if(SendDat&OxOl)=O)DQ=0;elseDQ=1;SendDat=SendDat»l;DelayUS ； DQ=1;)uChar8 lnit_DS18B20(void)(uChar8 i;DQ=0;DelayUS(61);DQ=1;DelayUS(8);for(i=0;i<100;i+)if(DQ) br

18、eak;DQ=1;DelayUS(ll);return Oxff;)uChar8 ReceiveDS18B20(void)(uChar8 tmp=0;uChar8 i;for(i=0;i<8;i+)tmp=tmp»l;DQ=0;_nopj)；_nop_();_nop_();_nopj)；_nop_();_nop_();DQ=1;DelayUS ；if(DQ)tmp|=0x80;DQ=1;_nopj)；_nop_();_nop_();_nopj)；_nop_();_nop_(); return(tmp);)ulntl6 ReadDS18B20(void)(unionulntl6

19、Data;uChar8 tmp2;temp;temp.tmpl=ReceiveDS18B20();temp.tmp0=ReceiveDS18B20(); return(temp.Data);)ulntl6 GetTemper(void)(ulntl6 Temper;DQ=1; lnit_DS18B20();SendDS18B20(0xcc);SendDS18B20(0xbe);Temper=ReadDS18B20(); return(Iemper);) include "ISR.h"ulntl6 ms_Counter;uChar8 ucCounter;ulntl6 key_

20、l;按键低电平计数器uChar8 key_h;按键高电平计数器uChar8 key; uChar8 kpush; bit Update_ADC_Flag=O; void ISR_ExtO(void) interrupt 0 void ISR_timerO(void) interrupt 1 ( TH0=(65535-1000)/255;TL0=(65535-1000)%255;if(ms_Counter=PWM_duty) Der2 = 0;ms_Counter+;if(ms_Counter=PWM_cycle) ms_Counter=0;if(PWM_duty) Der2 = 1; )voi

21、d ISR_timerl(void) interrupt 3 (THl=0xFB;TLl=0xlE;if(P0&0x0C)=0x0C) if(key_l>30)&&(key_l<800)&&(key_h>30)释放按健，如果之前按键的时间Vis,读出键值 key=kpush; if(+key_h)>200) key_h=0;记录高电平时问key_l=O;if(key>0x80) key=O;elsekpush=PO&OxOC;key_l+;if(key_l>800)&&(key_h>30)

22、 key=kpush|0x80;key_h=O; key_l=O;) #include ,keyboard.hninclude "ISR.h"include ,LED.h,1uChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100; #include ,keyboard.h"include "ISR.h"include ,LED.h,1uChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100;/4*4矩阵式键盘扫描uChar8 Key_Scan(void) (uChar8 code_h

23、,codej;P3=0xF0;if(P3&0xF0)!=0xF0) DelayMS(l);if(P3&0xF0)!=0xF0) code_h=0xFE;while(P3&0xF8)!=0xF0) P3=code_h;if(P3&0xF0)!=0xF0)(codeJ=(P3&0xF0|0x0F);return(code_h)+(code_l); )else code_h=(code_h«l) 10x01;) return(O);)/4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp)(switch(key_t

24、emp)case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case Oxll: return 7;case 0x21: return 8;case 0x41: return 9; default: return 0; ) 按键处理函数 void key_Process(void) ( switch(key) case 0x08:KB1 键按下( if(PWM_duty=100) PWM_duty

25、=100;else PWM_duty+; break;)case 0x88:KB1 键按下( if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty<=90)PWM_duty=PWM_duty+10; break;)case 0x04:KB2 键按下( if(PWM_duty=0x00) PWM_duty=0x00;else PWM_duty-;break;)case 0x84:KB2 键按下(if(PWM_duty=0x00) PWM_duty=0x00;else if(PWM_duty>=10)PWM_duty=PWM_duty-10; b

26、reak;)default: break;)key = OxlC;)uChar8 Key_Scan(void)(uChar8 code_hzcodej;P3=0xF0;if(P3&0xF0)!=0xF0)DelayMS(l);if(P3&0xF0)!=0xF0)code_h=OxFE;while(P3&0xF8)!=0xF0)P3=code_h;if(P3&0xF0)!=0xF0)(codeJ=(P3&0xF0|0x0F);return(code_h)+(code_l);)else code_h=(code_h«l) 10x01;)return

27、(O);)/4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp)(switch(key_temp)case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case 0x11: return 7;case 0x21: return 8;case 0x41: return 9; default: return 0; )按键处理函数void key_Process(vo

28、id)(switch(key)case 0x08:KB1 键按下( if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else PWM_duty+; break;)case 0x88:KB1 键按下( if(PWM_duty=100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty<=90)PWM_duty=PWM_duty+10; break;)case 0x04:KB2 键按下( if(PWM_duty=0x00) PWM_duty=0x00;else PWM_duty-; break;)case 0x84:KB2 键按下( if(PWM_duty=0x00)

29、PWM_duty=0x00;else if(PWM_duty>=10)PWM_duty=PWM_duty-10; break;) default: break;) key = OxlC;#include,llcdl602.hnsbit RS=P0A5;sbit RW=P0A6;sbit EN=P0A7;static void DectectBusyBit(void)(P2=0xFF;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(l);while(P2&0x80);EN=0;)void WrComLCD(uChar8 ComVal) (RS=0;RW=0;EN=1;P2=ComVa

30、l;DelayMS(l);EN=0;)void WrDatLCD(uChar8 DatVal)(RS=1;RW=0;EN=1;P2=DatVal;DelayMS(l);EN=0;)void LCDJnit(void)(/16x2行显示，5x7点阵，8位数据接I I显不清屏光标自增，画面不动开显示，关光标并不闪烁WrComLCD(0x38);DelayMS(l);WrComLCD(0x38);WrComLCD(OxOl);WrComLCD(0x06);DelayMS(l);WrComLCD(OxOC);)void ClearDisLCD(void)(WrComLCD(OxOl);DelayMS(

31、l);)void WrStrLCD(bit Row,uChar8 Column,uChar8 *String) (if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(OxCO+Column);while(*String)WrDatLCD(*String);String+;)void WrCharLCD(bit Row,uChar8 ColumuCharS Dat)(if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(OxCO+Column);WrDatLCD(Dat);) include "led.h&quo

32、t;void LED_Run_EN()(LED_Run = 0;)void LED_Run_disEN()(LED_Run = 1;)void LED_Alarm_EN()(LED_Alarm = 0;)void LED_Alarm_disEN()(LED_Alarm = 1;)void LED_Flash(void)(P0Al = 0;DelayMS(lOOO);POA1 = 1;DelayMS(lOOO);)include "SPl.h"char serial_data;char data_example=Ox55;char data_save;bit transmit

33、_completed= 0;void SPI_Config(void)(SPCON | = 0x10; /* Master mode */SPCON |=0x82;/* Fclk Periph/128 */SPCON | = 0x20; /* Pl.l is available as standard I/O pin */SPCON &= 0x08; /* CPOL=0; transmit mode example */SPCON | = 0x04; /* CPHA=1; transmit mode example */IEN1 | = 0x04; /* enable spi inte

34、rrupt */SPCON |=0x40; /* run spi */EA=1; /* enable interrupts */)void it_SPI(void) interrupt 9 /* interrupt address is 0x004B */(switch( SPSTA ) /* read and clear spi status register */case 0x80:serial_data=SPDAT;transmit_completed=l;break;case 0x10:break;case 0x40:break;) #include,timerO.h,void timerO_lnit(void)(TMOD=(TMOD&OxFO)10