学长福利——无级变速器执行电机转角控制系统模拟设计

1、淮 阴 工 学 院汽车电子课程设计说明书 设计题目：无级变速器执行电机转角控制系统模拟设计 学院名称： 交通工程学院 专 业： 车辆工程（模块二） 姓 名： 李朗 学 号： 1101504321 指导老师： 许善珍/王程 2013年12月目 录第1章 课题任务分析及方案论证(2)1.1 课题任务分析(2)1.2 系统方案设计(2)第2章 系统硬件电路设计(2)2.1 系统总体电路图(2)2.2主要元器件简介(3)221 AT89C51芯片简介(3)222 ADC0808芯片简介(5)第3章 系统软件设计(7)3.1 主程序流图(7)3.2汇编程序源代码(7)第4章 系统仿真结果(10)参考献(

2、14)课程设计小结(15)第1章 课题任务分析及方案论证1.1 课题任务分析直流电动机就有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活。调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的如新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片

3、机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。本课程任务是利用proteus软件结合wave6000软件完成无级变速器执行电机转角控制系统模拟设计。1.2 系统方案设计1、录入系统：无级变速器控制转角可以简化为电机转过一定度数点亮固定的一个灯无级变速器控制电机转角就可简化为电机转过多少角度，点亮一个固定的灯，比如说电机转过90度为一个单位角点亮第一个灯，然后180度时点亮第二个灯，以此类推。这里为了简单方便我选的四个灯已尽可能简单的描述我要做的这个课程设计。2、 处理系统：判断角度，判定哪个灯亮我的程序设计目的是当通过第一个低电平时（可以假设电机此时转到了0-45度范

4、围内），此时第一个灯亮，通过第二个低电平时（此时电机转到了45-90度范围内），第二个灯亮，以此类推。第2章 系统硬件电路设计2.1 系统总体电路图无级变速器执行电机转角控制系统模拟设计系统总体电路图中主要由AT89C51单片机、ADC0808、电位器和发光二极管组成，其具体连接电路如图1所示：图1 无级变速器执行电机转角控制系统总体电路图2.2主要元器件简介1.AT89C51单片机 1个2.PCB 板 1 块3.发光二极管 8 个4.30P电容 2只5.12MHZ晶振 1 个6.导线 若干 7.二极管 1个8.10k电阻 1个9.电容 1个 10.10U25V电容 1只11. 220欧姆电阻

5、 8只221 AT89C51芯片简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL

6、门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，

7、其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST

8、：复位输入信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，

9、置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反

10、向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工

11、作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。222 ADC0808芯片简介ADC0808是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 1 ADC0808引脚结构ADC0808各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：接地端。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC

12、：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。ADC0808对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一

13、路模拟量输入。数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0808的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（），VREF（）为参考电压输入。2 ADC0808应用说明：（1） ADC08

14、08内部带有输出锁存器，可以与AT89C51单片机直接相连。（2） 初始化时，使ST和OE信号全为低电平。（3） 送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4） 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。（5） 是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。（6） 当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。（7） 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，经过数据处理之后在数码管上显示。（8） 进行A/D转换之前，要启动转换的方法：ABC000选择第一通道ST0，ST1，ST0产生启动转换的正脉冲信号。第

15、3章 系统软件设计3.1 主程序流程图变速器执行电机转角控制系统流程图如图2所示：图2 变速器执行电机转角控制系统流程图3.2汇编程序源代码ADCEQU35HST BIT P2.5OE BIT P2.7EOC BIT P2.6CLK BIT P2.4ORG 00HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 0030HSTART:MOV TMOD,#02H MOV TH0,#245 MOV TL0,#00H MOV IE,#82H SETB TR0 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB

16、 P0.6 SETB P0.7 WAIT: CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OE MOV ADC,P1 CLR OEMOV A,ADC CLR C SUBB A,#21H JC L1 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#40H JC L2 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#60H JC L3 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#80H JC L4 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#0A0H JC L5 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#0C0H JC L6 MOV A,ADC CLR C SU

17、BB A,#0E0H JC L10 CLR P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 SJMP WAIT L1: CLR P0.7 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SJMP WAIT L2: CLR P0.6 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.7 SJMP WAIT L3: CLR

18、 P0.5 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L4: CLR P0.4 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L10:LJMP L7 L5: CLR P0.3 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L6: CLR P0.2 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L7: CLR P0.1 SETB P0.0 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT INT_T0: CPL CLK RETI END第4章 系统仿真结果 无级变速器执行电机转角控制系统模拟设计结果如下图3-6所示：参 考 文 献1.单片微型机原理、应用与实验M, 张友德 赵志亮 涂时