基于ADCU842控制PWM调速电机课设报告

1、北京信息科技大学单片机原理及应用实验课程设计报告题目：单片机控制PWM的直流电机调速系统的设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器专业姓名/学号：武梦萱2014010461马晓欢2014010456孟子西2014010457指导教师：王艳林、赵双琦、潘志康、孟浩起止时间：2017年6月19日至2017年6月23日 一、设计目的及任务要求1.1设计目的近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，同时造成传统的调速技术已远远不能满足现代科技的要求，这时

2、通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字化控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷

3、水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动窗帘、自动给水系统、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。1.2任务要求1、确定选题2、根据实验方案确定并收集实验器件3、查阅相关资料，了解各模块的引脚及其功能4、设计驱动电路，画出电路图5、编写程序,具有单片机的以下主要功能：按键操作显示中断延时定时器串行通信6、搭建电路7、调试并实现实验目的：用按键对直流电机转速进行调节二、设计方案2.1具体的方案流程1）完成按键控制、数码管显示的编程，实现按键控制数码管显示数值2）完成PWM控制部分程序编写，通过中断延时函数，实现PWM信号输出3）调节延时函数的延时时间,实现通过按键

4、来控制PWM信号的占空比4）完成驱动电路的设计搭建5）分析遇到的问题并总结2.2系统总方案编程部分采用C语言进行编程；脉冲宽度调制采用ADUC842单片机进行控制；数码管显示部分需要用到HD7279A芯片；驱动部分主要采用ULN2300芯片。输出速度的调节是通过按键操作；显示调控等级部分通过数码管显示。系统框图如图1所示。图1单片机控制PWM的直流电机调速系统原理框图2.3PWM调速方式PWM有单极性和双极性两种工作制，其中单极性工作制应用相对简单，易于实现与操作，所以我们采用了单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定

5、电动机的转速。而改变占空比的方法有3种：（1）定宽调频法，这种方法是保持高电平不变，只改变低电平，这样周期也随之改变（2）调宽调频法，保持低电平不变，而改变高电平，这样也使周期发生改变；（3）定频调宽法，这种方法是使周期不变，而同时改变高电平和低电平，由于前两种方法都改变了周期，当控制频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，用的比较少，因此本系统用的是定频调宽法。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减小.只要按一定规律，改变通断电时间，即可实现对电机的转速控制。原理图如图2所示图2脉冲宽度调速系统原理图三、硬件设计该系统硬件框图如图3所示，根据本系统要求通过软件编程定义

6、按键的功能及数码管显示，因此在此不予讨论。HD7279AJCLKODIG71DIG6图3系统硬件框图按键输入和数码管显示部分，主要用HD7279A芯片，它是一片具有串行接口的可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立的LED）智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成显示、键盘接口的全部功能，其管脚图如图4所示，管脚定义如表2所示。DIP/SOICNCVSSNCCSCLKDATASGSFSD图4HD7279A管脚图RC引脚用于连接HD7279A的外接振荡元件RESET为复位端。该端由低电平变成咼电平并保持25ms即复位结束。通常接+5VDIG0-DIG7分别为8个LE

7、D管的位驱动输出端SA-SG分别为LED数码管的A段-G段的输出端DP为小数点的驱动输出端CS为片选信号（低电平有效）。当微处理器访问HD7279A（读键号或写指令）时，应将片选端置为低电平DATA为串行数据端，当向HD7279A发送数据时，DATA为输入端；当向HD7279A输出键盘代码时，DATA为输出端CLK为数据串行传送的冋步时钟输入端，时钟的上升沿表示数据有效KEY为按键信号输出端，在无键按下时为咼电平；而有键按下时此引脚变为低电平并且一直保持键释放为之表1HD7279A管脚定义按键在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。本系统采用4*2

8、式按键，如表2所示。主要作用是调节给定转速档位，从而人工控制电机的运行。12345678表24*2式按键下面对PWM控制设计部分加以说明，以ADUC842单片机1为控制核心，如图4所示，在PO0口实现输出高低电平，然后通过一定的延时程序，在PO1口输出具有一定占空比的PWM信号，从而控制电机的转速。AIN1图4ADUC842管脚图Pl?口U虽F27Pl!F26-P1JP23P1JF24AVTJDDGND琵皿工盟VKKFXTAL1DACTgP23DAC1曇宅F22PH壬P21P15仁已口于gNP2廿口_ei电:上氏丫Isold)186IB*1lnJinqiiFeg-qt-uk3izeid.4T4

9、-220Mdiazht-Dcdt-13-4-zieaElnqh.exfAlefraaFSfH-QIre口忙1耳|1Tidrcl口口laii.图9Keiluv2界面图4.3.2烧写实验板（下载）程序（附界面图10）：先按下实验板的右键，再按下左键。鼠标左键点击软件上的Reset按钮。先松开右键，再松开左键，完成实验板的复位功能。在完成板的复位操作后，鼠标左键点击软件上的Download按钮，选择.HEX文件，点击打开按钮，下载程序。下载成功后，即可以运行程序。onszgnedctoru194fcr|a-O;4+S肾i-J5城海l事P号1为，Suv左右ia19-C11vald卫口_口电丄丄hGLe

10、x&A)谕LiSiuhiSkm便ti1BC1专4for|h-JfKlEn.gtbr!*+C19-5i19(/*“一亠my占占右班抵B4R*/voidhai(：_oelayivoid;ia:皿鼻二口口电日CharLj2MEar|I-OJ!讥卽1*：I;知果晶挣为.MhsBi廷时Re,甫u左右3&1：M2WIQ0內MWindowsSerialDownloaderDowrLLuadR1JTl11059200Ha000Opening/./CCM5FailedDEVICES初icoCorweteWindowsSeialDownloaderforADuCSxxMicroConverters图10界面图五、

11、调试及结果5.1调试过程1）寻找适当的输出口，即：分别先设P0=0 x01和P0=0 x00,观察哪个输出口输出高、低电平，则该口即为所要的输出口。2）在P0=0 x00和P0=0 x01后加延时程序，即delay函数。观察输出的PWM信号。3）建立按键与延时程序（主要是延时长度）的关系，从而达到按键控制延时长度的目的，进而控制PWM信号的占空比，实现按键对直流电机转速的控制。5.2调试中出现的错误1）寻找P01的输出端。在接芯片ULN2003时，需要将单片机的P01端接到1管脚。在寻找P01的输出端时，老师说要看教学板上的电路图，经过仔细查看，找到了P01的输出端并成功连接到ULN2003芯

12、片上。2）在电动机转动中，发现按键17是可以控制电机的转速，按键8摁下后，电机却不能转动。经查看示波器的波形图，发现8的占空比基本为1，怀疑是占空比太高的原因，后来更改程序，调整占空比（缩小占空比）后，再连接电机，电机便可以正常运转，用键盘控制占空比，进而控制电机速率。3）在用WSD软件reset单片机时，总是显示失败。经过不断的摸索，发现需要在点完reset以后紧接着快速放手，这样才可以。（之前隔的时间太长）。5.3结果1）对电路板的了解不够。刚开始拿到板子的时候根本不知道是什么，电路图都不太理解，后面摸索才知道哪些是单片机哪些是芯片。整个课设我们只认识了我们用到的部分，对于那些没有涉及到的芯片还是不太懂。2）部分程序片段还不是特别清楚，需要更深入地学习，才能掌握最核心的部分，而不是简单地调用程序。3）目前电机的转速都是通过肉眼观察，后来