直流电动机正反转proteus仿真设计概要

直流电动机正反转proteus仿真设计概要
直流电动机正反转proteus仿真设计概要

直流电动机正反转Proteus仿真设计

引言

随着人民生活水平的提高,产品质量、性能、自动化程度等已经是人们选择产品的主要因素。其中,直流电动机正反转自动控制在生活中起了很大的作用,比如洗衣机的工作、遥控汽车的操作、DVD的应用等等,它在实际生活中给人们需求上提供了很大的方便与乐趣。不只是生活,它还在工业、农业、交通运输等各方面得到了广泛的应用,实现电动机正反转的控制是很多产品设计的核心问题。直流电动机显示出交流电动机不能比拟的良好启动性能和调速性能,比较广泛应用于速度调节要求过高,正反转频繁或多元同步协调运转的机械生产。因此,学会电动机正反转控制的原理是极其重要的。然而,在本直流电动机正反转仿真设计中,要借助Proteus软件、Keil软件和C语言的辅助进行仿真设计,通过仿真设计,让我们更清楚了解电动机正反转的原理和电路图,增强对直流电动机的认知。

在Proteus绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*.HEX,可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。这些虚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。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。在本设计中,Proteus软件采用了电容、电阻、晶振、电动机、LED、开关、电动机等多种元件进行绘图,并基于80C51和ULN2003A进行电路图设计,充分展示Proteus软件元件库量大,掌握它的基本绘图操作。而对于Keil软件,采取创建工程,创建执行文件,利用C语言编写程序,生成hex文件,为Proteus 仿真提供驱动控制,实现直流电动机正反转的设计。

在本论文设计中,主要介绍直流电动机正反转原理,Proteus软件功能绘图、仿真调试,以及Keil软件功能、程序编写和仿真程序文件生成。让大家更清楚了解Proteus软件、Keil软件、C语言在直流电动机正反转仿真设计的应用。

目录

第一章、直流电动机正反转原理 (3)

第二章、Proteus软件介绍 (4)

2.1、基本知识与功能概述 (4)

2.2、基本操作概述 (7)

2.3、模拟调试 (10)

第三章、Keil软件介绍 (11)

3.1、基本知识与功能概述 (12)

3.2、基本操作概述 (12)

第四章、直流电动机正反转Proteus仿真设计过程 (14)

4.1、Proteus电路图设计 (15)

4.2、Keil程序编写说明 (16)

4.3、仿真调试情况记录 (19)

第五章、设计总结 (20)

附录1 80C51引脚功能介绍 (21)

附录2 Proteus操作指令中英文对照表 (23)

参考文献 (25)

致谢 (26)

第一章、直流电动机正反转原理

由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

直流电机的结构:电机要实现机电能量变换,电路和磁路之间必须有相对运动。所以旋转电机具备静止的和旋转的两大部分。静止和旋转部分之间有一定大小的间隙,称为气隙。静止的部分称为定子,作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。包括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等。旋转部分称为转子或电枢,作用是感应电势实现能量转换。包括电枢铁心,电枢绕组,换向器、轴和风扇等。

定子部分:1、主磁极:也称为主极。作用是产生气隙磁场。2、换向极:也称为附加极或间极。作用是改善换向。装在主极之间。3、机座:由铸钢或厚钢板焊成。是电机的机械支撑。4、电刷装置:将直流电压、电流引入或引出的装置。其组数与主极极数相等。

转动部分:(转子部分)1、电枢铁心:主磁路的主要部分及嵌放电枢绕组,

由硅钢片迭压而成。2、电枢绕组:由许多按一定规律联接的线圈组成。用来感应电势和通过电流,是电路的主要部分。3、换向器:由许多彼此绝缘的换向片构成。

第二章、Proteus软件介绍

PROTEUS是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件,它具有功能很强的ISIS智能原理图输入系统,有非常友好的人机互动窗口界面;有丰富的操作菜单与工具。在ISIS编辑区中,能方便地完成单片机系统的硬件设计、软件设计、单片机源代码级调试与仿真。

PROTEUS有三十多个元器件库,拥有数千种元器件仿真模型;有形象生动的动态器件库、外设库。特别是有从8051系列8位单片机直至ARM7 32位单片机的多种单片机类型库。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。它们是单片机系统设计与仿真的基础。

PROTEUS有多达十余种的信号激励源,十余种虚拟仪器(如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等);可提供软件调试功能,即具有模拟电路仿真、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、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;还有用来精确测量与分析的PROTEUS 高级图表仿真(ASF)。它们构成了单片机系统设计与仿真的完整的虚拟实验室。PROTEUS同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。

PROTEUS还有使用极方便的印刷电路板高级布线编辑软件(PCB)。特别指出,PROTEUS库中数千种仿真模型是依据生产企业提供的数据来建模的。因此,PROTEUS设计与仿真极其接近实际。目前,PROTEUS已成为流行的单片机系统设计与仿真平台,应用于各种领域。

实践证明:PROTEUS是单片机应用产品研发的灵活、高效、正确的设计与仿真平台,它明显提高了研发效率、缩短了研发周期,节约了研发成本。

2.1、基本知识与功能概述

Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:multisim)的功能。这些功能是:(1)原理布图

(2)PCB自动或人工布线

(3)SPICE电路仿真

革命性的特点

(1)互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。

(2)仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型

上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

功能模块

(1)智能原理图设计(ISIS)

丰富的器件库:超过27000种元器件,可方便地创建新元件;

智能的器件搜索:通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;

智能化的连线功能:自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;

支持总线结构:使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;

可输出高质量图纸:通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

(2)完善的电路仿真功能(Prospice)

ProSPICE混合仿真:基于工业标准SPICE3F5,实现数字/模拟电路的混合仿真;

超过27000个仿真器件:可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件,Labcenter也在不断地发布新的仿真器件,还可导入第三方发布的仿真器件;

多样的激励源:包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用wav 文件)、指数信号、单频FM、数字时钟和码流,还支持文件形式的信号输入;

丰富的虚拟仪器:13种虚拟仪器,面板操作逼真,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等;

生动的仿真显示:用色点显示引脚的数字电平,导线以不同颜色表示其对地电压大小,结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;

高级图形仿真功能(ASF):基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标,包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等,还可以进行一致性分析;

(3)独特的单片机协同仿真功能(VSM)

支持主流的CPU类型:如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等,CPU类型随着版本升级还在继续增加,如即将支持CORTEX、DSP处理器;

支持通用外设模型:如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信;

实时仿真:支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP 仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真;

编译及调试:支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真,内带8051、AVR、PIC的汇编编译器,也可以与第三方集成编译环境(如IAR、Keil和Hitech)结合,进行高级语言的源码级仿真和调试;

(4)实用的PCB设计平台

原理图到PCB的快速通道:原理图设计完成后,一键便可进入ARES的PCB 设计环境,实现从概念到产品的完整设计;

先进的自动布局/布线功能:支持器件的自动/人工布局;支持无网格自动布线或人工布线;支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理;

完整的PCB设计功能:最多可设计16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层(含板边),灵活的布线策略供用户设置,自动设计规则检查,3D 可视化预览;

多种输出格式的支持:可以输出多种格式文件,包括Gerber文件的导入或导出,便利与其它PCB设计工具的互转(如protel)和PCB板的设计和加工。

2.2、基本操作概述

Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面,如下图所示,包括:标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。

2.2.1、图形编辑窗口

(1)坐标系统(CO-ORDINATE SYSTEM)

(2)点状栅格(The Dot Grid)与捕捉到栅格(Snapping to a Grid):编辑窗口内有点状的栅格,可以通过View菜单的Grid命令在打开和关闭间切换。点与点之间的间距由当前捕捉的设置决定。

(3)实时捕捉(Real Time Snap):当鼠标指针指向管脚末端或者导线时,鼠标指针将会被捕捉到这些物体,这种功能被称为实时捕捉,该功能可以方便地实

现导线和管脚的连接。

(4)视图的缩放与移动:用鼠标左键点击预览窗口中想要显示的位置,这将使编辑窗口显示以鼠标点击处为中心的内容。或者用鼠标指向编辑窗口并按缩放键或者操作鼠标的滚动键,会以鼠标指针位置为中心重新显示。

2.2.2、预览窗口(The Overview Window):该窗口通常显示整个电路图的缩略图。在预览窗口上点击鼠标左键,将会有一个矩形蓝绿框标示出在编辑窗口中显示的区域。其他情况下,预览窗口显示将要放置的对象的预览。

2.2.3、对象选择器窗口:通过对象选择按钮,从元件库中选择对象,并置入对象选择器窗口,供今后绘图时使用。显示对象的类型包括:设备,终端,管脚,图形符号,标注和图形。

2.2.4、图形编辑的基本操作

(1)对象放置(Object Placement)

(2)选中对象(Tagging an Object)

(3)删除对象(Deleting an Object):用鼠标指向选中的对象并点击右键可以删除该对象,同时删除该对象的所有连线。

(4)拖动对象(Dragging an Object):用鼠标指向选中的对象并用左键拖曳可以拖动该对象。

(5)拖动对象标签(Dragging an Object Label):①选中对象;②用鼠标指向标签,按下鼠标左键;③拖动标签到所需要的位置。如果想要定位的更精确的话,可以在拖动时改变捕捉的精度(使用F4、F3、F2、CTRL+F1键);④释放鼠标。

(6)调整对象大小(Resizing an Object):当选中对象时,对象周围会出现黑色小方块叫做“手柄”,可以通过拖动这些“手柄”来调整对象的大小。

调整对象大小的步骤如下(To resize an object):

①选中对象

②如果对象可以调整大小,对象周围会出现黑色小方块,叫做“手柄”。

③用鼠标左键拖动这些“手柄”到新的位置,可以改变对象的大小。在拖动的过程中手柄会消失以便不和对象的显示混叠。

(7)调整对象的朝向(Reorienting an Object):①选中对象;②用鼠标左

键点击Rotation图标可以使对象逆时针旋转,用鼠标右键点击Rotation图标可以使对象顺时针旋转;③用鼠标左键点击Mirror图标可以使对象按x轴镜象,用鼠标右键点击Mirror图标可以使对象按y轴镜象。

(8)编辑对象(Editing an Object):①编辑单个对象的步骤是(To edit a single object using the mouse)a.选中对象 b.用鼠标左键点击对象;②连续编辑多个对象的步骤是(To edit a succession of objects using the mouse)a. 选择Main Mode图标,再选择Instant Edit图标b. 依次用鼠标左键点击各个对象;③以特定的编辑模式编辑对象的步骤是(To edit an object and access special edit modes)a. 指向对象b. 使用键盘CTRL+'E'

(9)画线(WIRING UP)PROTEUS ISIS没有画线的图标按钮,因为ISIS的智能化足以在画线时能自动检测,在画错的时候可以按ESC来放弃画线。

2.2.5、对象的放置和编辑

(1) 对象的添加和放置:点击工具箱的元器件按钮,使其选中,再点击IsIs 对象选择器左边中间的置P按钮,出现“Pick Devices” 对话框,如下图所示,然后选择相应的元器件,在本设计中将在附录中展示元器件中英文对照表,以便快速查阅。

(2) 放置电源及接地符号:单击工具箱的终端按钮,对象选择器中将出现一些接线端,如图所示,在器件选择器里分别点击下图左侧的“TERMNALS”栏下的“POWER”与“ GROUND”,再将鼠标移到原理图编辑区,左键点击一下即可放置电源符号;同样也可以把接地符号放到原理图编辑区。

2.3、模拟调试

2.3.1、一般电路的模拟调试

绘好线路图后,点击菜单栏“Debug(调试)”下的按钮或者点击模拟调试按钮的运行按钮,也可以按下快捷键“Ctrl+F12”进入模拟调试状态。

2.3.2、单片机电路的模拟调试

该软件有自带编译器,有ASM的、PIC的、AVR的汇编器等。在ISIS添加上编写好的程序,方法如下.点击菜单栏“Source”,在下拉菜单点击“Add/Remove Source Files(添加或删除源程序)”弹出一个对话框,点击对话框的“NEW”按钮,在出现的对话框找到设计好的huayang.Asm 文件,点击打开;在“Code Generation Tool”的下面找到“ASEM51”,然后点击“OK” 按钮,设置完毕后就可以编译了。点击菜单栏的“Source”,在下拉菜单点击“Build All”,过一会,编译结果的对话框就会出现。如果有错误,对话框会指明:哪一行出现了问题,点击出错的提示,就能显示出错的行号。

模拟调试按钮(位于软件左下角)

选中单片机并双击,在出现的对话框里点击Program File按钮,装入经过

编译得到的HEX文件,然后点击“OK”按钮;点击模拟调试按钮的运行按钮,进人调试状态;在单步模拟调试状态下,点击菜单栏的“Debug”,在下拉菜单的最下面可以看到语句运行的情形。点击Simulation Log会出现和模拟调试有关的信息;点击8051 CPU SFR Memory会出现特殊功能寄存器(SFR)窗口;点击8051 CPU Internal (IDATA) Memory会出现数据寄存器窗口;点击Watch Window 窗口,会出现一个下拉窗口,在这里可以添加常用的寄存器。在Watch Window 窗口里点击右键,并在出现的菜单中点击Add Item (By name)就会出现常用的寄存器,如选择P1,则可双击P1,这时,P1就会出现在W a t ch Window窗口。无论在单步调试状态还是在全速调试状态,Watch Window的内容都会随着寄存器的变化而变化。

第三章、Keil软件介绍

Keil是德国知名软件公司Keil(现已并入ARM 公司)开发的微控制器软件开发平台,是目前ARM内核单片机开发的主流工具。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些功能组合在一起。uVision当前最高版本是uVision3,它的界面和常用的微软VC++的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真方面也有很强大的功能。

单片机开发中除必要的硬件外,同样离不开软件,我们写的汇编语言源程序要变为 CPU 可以执行的机器码有两种方法,一种是手工汇编,另一种是机器汇编,目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码,用于 MCS-51 单片机的汇编软件有早期的 A51,随着单片机开发技术的不断发展,从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发,单片机的开发软件也在不断发展,Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51 系列单片机的软件,这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU,16MB 或更多 RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。

3.1、基本知识与功能概述

Keil软件工具包的整体结构,如图(1)所示,其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE),可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件,也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件,以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。

使用独立的Keil仿真器时,注意事项:

仿真器标配11.0592MHz的晶振,但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。

仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片,不复位目标系统。

仿真芯片的31脚(/EA)已接至高电平,所以仿真时只能使用片内ROM,不能使用片外ROM;但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连,故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM(其CPU的/EA引脚接至低电平)的目标系统中使用。

本设计主要针对它的调试功能进行程序分析,通过调试程序找出问题并解决,是本设计仿真成功关键所在。

3.2、基本操作概述

应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为:编写源程序并保存—建立工程并添加源文件—设置工程—编译/汇编、连接,产生目标文件—程序调试。Keil 使用“工程”(Project)的概念,对工程(而不能对单一的源程序)进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单File-New…,在源程序编辑器中输入汇编语言或C 语言源程序(或选择File-Open…,直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档)并保存,注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51)或.c;然后选

择菜单Project-New Project…,建立新工程并保存(保存时无需加扩展名,也可加上扩展名.uv2);工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框,选择CPU 后点确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页(Files)会出现“Target1”,将其前面+号展开,接着选择Source Group1,右击鼠标弹出快捷菜单,选择“Add File to Group ‘Source Group1’”,出现一个对话框,要求寻找并加入源文件(在加入一个源文件后,该对话框不会消失,而是等待继续加入其它文件)。加入文件后点close返回主界面,展开“Source Group1”前面+号,就会看到所加入的文件,双击文件名,即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置,选择工程管理窗口的Target1,再选择Project-Option for Target‘Target1’(或点右键弹出快捷菜单再选择该选项),打开工程属性设置对话框,共有8个选项卡,主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等,如要写片,还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”;其它选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。

成功编译/汇编、连接后,选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5键)进入程序调试状态,Keil提供对程序的模拟调试功能,内建一个功能强大的仿真CPU以模拟执行程序。Keil能以单步执行(按F11或选择Debug-Step)、过程单步执行(按F10或选择Debug-Step Over)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。如果发现程序有错,可采用在线汇编功能对程序进行在线修改(Debug-Inline Assambly…),不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件(如按键被按下等)才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行,可采用断点设置的方法处理(Debug-Insert/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints…等)。在模拟调试程序后,还须通过编程器将.hex目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。

这里要生成.hex目标文件,可通过下图进行设置。Hex文件在Proteus仿真时起到关键作用,因此一定要检查好程序调试正确情况。

第四章、直流电动机正反转Proteus仿真设计过程

4.1、Proteus电路图设计

通过采取80C51单片机和ULN2003A,来对直流电动机正反转进行设计。其中,ULN2003A是一个7路反向器电路,即当输入端为高电平时ULN2003A输出端为低电平,当输入端为低电平时ULN2003A输出端为高电平。下图的设计目的是:当直流电动机停止时LED3就亮;当按下K1时,直流电动机就会正转3圈,同时LED1发亮;当按下K2时,直流电动机就会反转3圈,同时LED2发亮,可以随时按K3进行制动。

4.2、Keil程序编写说明

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

//------8拍-----

uchar code zz[]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09}; //正转uchar code fz[]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01}; //反转

void delay(uint ms)

{

uint t;

while(ms--) 延迟120ms

for(t=0;t<120;t++);

}

void motor_zz(uint n)

{

uint i,j;

for(i=0;i<5*n;i++)

{

for(j=0;j<8;j++) 直流电动机正转3圈

{

if(P3==0xfb)

break;

P1=zz[j];

delay(20);

}

}

}

void motor_fz(uint n)

{

uint i,j;

for(i=0;i<5*n;i++)

{

for(j=0;j<8;j++) 直流电动机反转3圈

{

if(P3==0xfb)

break;

P1=fz[j];

delay(20);

}

}

}

void main()

{

uint N=3;

while(1)

{

P3=0xff;

if(P3==0xfe)

{

while(P3==0xfe); 主程序,设置引脚P0、P1、P3

P0=0xfe;

motor_zz(N);

if(P3==0xfb)

break;

}

else if(P3==0xfd)

{

while(P3==0xfd);

P0=0xfd;

motor_fz(N);

if(P3==0xfb)

break;

}

else

{

P0=0xfb;

P1=0x03;

}

}

}

4.3、仿真调试情况记录

(1)按下开关K1时,直流电动机正转3圈,同时LED1亮:

(2)按下开关K2时,直流电动机反转3圈,同时LED2亮:

(2)按下开关K3时,直流电动机停止,同时LED3亮:

第五章、设计总结

本设计主要应用单片机80C51控制,通过七路反相器件ULN2003A进行搭桥,进行仿真设计,利用晶振进行变换,通过LED灯来显示直流电动机正反转的情况,利用点动开关进行控制,实现直流电动机正反转的Proteus仿真,在利用Keil 软件编写控制程序时,要灵活调用其库函数,掌握C语言编程的细节,在程序调试过程中善于发现错误并快速改正,通过一系列严谨措施之后,快速把该程序生成Hex代码,以便进行仿真,在这过程熟悉keil软件程序设计过程。从中悟出简便的方法。而由于本设计采取C语言编程,还需掌握一些C程序控制指令。

当遇到比较大的问题时,及时与指导老师交流讨论,进行快速检测出问题所在并予以解决。在利用Proteus软件调用Hex代码程序进行仿真时,要注意记录直流电动机正反转,并与设计方案目的是否一致,这是最关键的一步。

通过这一系列仿真设计流程,成功的达到了设计的目的,主要以软件设计模型来展现直流电动机正反转的原理,并了解到在这个信息高速发展的时代里,学会直流电动机正反转原理是进一步了解大型转动机械的最基础最基本的,所以本软件仿真设计就是为了让大家熟悉直流电动机正反转而存在。

(整理)较为全面的基于PROTEUS仿真51单片机动态数码管课程设计(WORD版)

单片机课程设计 题目动态数码管显示 学院机电工程学院 专业班级电子信息工程12-1班 姓名 组员 指导教师张、王老师 2015 年 5 月30 日

课程设计量化评分标准

目录 一、概述 (1) 1. 单片机简介 (1) 2. Proteus简介 (2) 3. 设计任务与要求 (3) 二、硬件设计 (3) 1. 单片机最小系统设计 (1) 2. 数码管显示部分 (4) 3. 数码管驱动部分 (5) 三、软件设计 (6) 1. 仿真原理图 (6) 2. 仿真参数设置 (6) 3. 仿真结果 (7) 4. 程序流程图 (8) 5. 程序代码.................................................... .9 四、心得体会............................................... (11) 五、参考文献 (12)

精品文档 一、概述 1. 单片机简介 如图1.1和图1.2分别为PDI P封装的AT89C52引脚图和实物图 图1.1 引脚图图1.2 实物图 AT89C52是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2 个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。本课程设计中使用的是PDIP封装的AT89C52单片机。 2.Proteus简介 如图1.3为Proteus7.0的工作界面图

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业:电气自动化 学生姓名: 班级: 09电气自动化大专 指导老师: 提交日期: 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上,直流电动机有着光辉的历史和经历,皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献,这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣,现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分,因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 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。随着单片机技术的日新月异,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。 直流电动机具有良好的起动、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。随着单片机技术的日新月异,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,从而有效的提高工效率。

用单片机来控制直流电动机的正反转

用单片机来控制直流电动机的正反转、加减速的程序如何写啊 用L293D芯片, EN12\IN1\IN2直接连接单片机(任意) EN12 连接单片机,IO口设为高 IN1\ IN2连接单片机IO口设为高\低时,直流电机正转,为低\高时反转 评论|10 2011-08-04 18:14digogog|三级 最简单的就是一个51 ,用一个p0的两个口来控制(P0^0和P0^1),四个端口 A、B、C、D.分为2组AB CD一组分开接电源正极,一组分开接电源 副极。两组的另外一段分别接电机的正极和副极,然后通过P^0和P^1给信号正转Y=AB /C/D 反转Y=/a/b CD 评论|00 2011-08-04 19:45wangshaoshay|八级 正负极反接就成了反转 单片机不能直接驱动电机,因为它电流输出太小,所以要通过H桥或者ULN2003等来驱动 评论|00 2011-08-09 23:24zhangdaicong|来自手机知道|六级 单片机不能直接驱动电机的,建议使用H桥或L298,新手使用L298吧,比较方便。如需交流请到机械创新论坛找我。 评论|00 2011-10-28 15:20热心网友 正反转就是电流流向改变就可以.加减速度主要是电动机电压大小控制就可以了. 具体的要有硬件才可以实现的. 评论|00 2011-10-28 15:27生活如歌_|十五级 参考这个程序,通过PWM调整占空比来调整转速 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P2^0 ;

AVR proteus课程设计全套答案

A VR proteus课程设计题目具体要求 所有项目都有完整的代码和报告,有意者联系dyss@https://www.360docs.net/doc/273286481.html, 一、总体要求: 每组学生根据分配的题目认真进行硬件和软件的仿真设计,其中基本要求属于必做项,发挥部分作为提高要求。 本次A VR软件设计主要为下学期A VR课程设计(使用A Tmega128开发板)作准备。二、分类要求: 1、函数信号发生器类 基本要求: 1 用存储器或算法得到信号源,将获得的信号源存储在程序存储器中。 2 将程序存储器中的信号源全部取出存放在A Tmega128的内部存储器中,并用 DA转换器输出一函数信号(正弦、方波、三角、锯齿等,频率1000Hz),可 以用示波器进行波形观察。 3 用数码管或LCD或虚拟终端显示输出参数。 4 用功能键切换各信号的输出。 发挥部分: 1通过键盘,可改变波形的频率。每按一次键,频率值前进进或后退1倍,频率范围不限。 2通过按键可以修改输出波形的幅度。 3数码管或LCD或虚拟终端显示的内容可以用频率值和周期值切换表示。 4同时用两种不同方式显示输出参数 动态显示格式: 自定 2、频率计类 基本要求: 1频率的测量范围为250hz-10khz。 2使用proteus模拟信号激励源直接产生待测方波信号,用一组数码管或LCD或虚拟终端显示该信号的频率、周期以及脉宽等参数,并用示波器或定时/计数器观察 输入信号。 3将待测信号接至A Tmega128定时/计数器的外部信号输入端,测量此方波信号的频率、周期和脉宽,在另一组数码管或LCD上或虚拟终端上将参数值显示出来。 4信号源的参数可任选LED 、LCD或虚拟终端显示,测量得到的参数按题目要求选择显示方式。 发挥部分: 1放宽频率测量范围,并根据频率的不同智能选择不同的测量方法,以提高测量精度。 2可选用定时器/计数器的输入捕捉功能,以提高周期测量精度。 动态显示格式: 自定

PROTEUS 课程设计

课程设计任务书 学生姓名:专业班级:电子1102班 指导教师:工作单位:信息工程学院 题目:方波发生电路 初始条件: 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写 等具体要求) 1、课程设计工作量:1.5周 2、技术要求: (1)学习Proteus软件和Cadence软件。 (2)设计一个方波发生电路。 (3)利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版,用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 2015.1.12做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2015.1.12-1.15学习Proteus软件和Cadence软件,查阅相关资料,复习所设计内容的基本理论知识。 2015.1.16-1.20对方波发生电路进行设计仿真工作,完成课设报告的撰写。 2015.1.21提交课程设计报告,进行答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要.....................................................................................................I Abstract................................................................................................II 1绪论.. (1) 2方案论证 (2) 3利用Proteus软件进行电路设计及仿真 (5) 4利用Cadence软件进行电路设计及PCB绘制 (9) 4.1电路原理图设计 (9) 4.2PCB设计 (10) 5心得体会 (13) 参考文献 (14)

直流电动机调速设计

目录 1.直流电动机简介 (1) 2.直流电动机的相关内容 (1) 3.直流电动机调速简介 (4) 4.他厉直流电动机的调速方法 (6) 5.设计内容 (10) 6.结论 (12) 7.参考文献 (13) 8.致谢 (14) 9.设计感想 (15)

直流电动机调速设计 一. 直流电动机 直流电动机是人类最早发明和应用的电机。与交流电机相比,直流电机因结构复杂,维护困难,价格较贵等缺点制约了它的发展,但是由于直流电动机具有优良的起动,调速和制动性能,因此在工业领域中占有一席之地。它是实现了电能转换成机械能的电机。 二.有关内容: 〈一〉直流电动机的分类 1、他励直流电动机 2、并励直流电动机 3、串励直流电动机 4、复励直流电动机 〈二〉直流电动机用途 直流电动机具有优良的调速性能,调速范围宽,精度高,平滑性好,且调节方便,还具有较高的过载能力和优良的起动、制动性能,因此直流电动机特别适合于要求宽度调速范围的电气传动和有特殊性能要求的自动控制系统,例如:轧钢机、电力机、城市电车等。 直流电机与交流电机相比,其主要的缺点是换向问题。它限制了直流电机的最大容量,增加了运行维护工作量,也导致其制造成本较高。但目前仍有不少场合使用直流电动机。

〈三〉直流电动机的结构 图1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 直流电动机主要由磁极,电枢,换向器三部分组成。 (1)磁极是电动机中产生磁场的装置,它分为极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组,极掌的作用是使电动机空隙中磁感应强度得分布最为合适,并用来挡住励磁绕组;磁极是用钢片叠成的,固定在机座上;机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。 (2)电枢。电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的,电枢铁心成圆柱状,由硅钢片叠成,表面冲有槽,槽中放有电枢绕组。(3)换向器。换向器是直流电动机的一种特殊装置,主要有许多换向片组成,每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组可以同外电路连接。换向器是直流电动机的结构特征,易于识别。

proteus闹钟课程设计

题目:闹钟的设计 学生姓名:黄书林 学生学号: 1114010110 系别:电气信息工程学院 专业:自动化 年级: 11 级 任课教师:张水锋 电气信息工程学院制 2013年10月

目录 摘要 (2) 课程任务与要求 (2) 方案论证 (2) 闹钟流程图 (3) 单元电路: (6) 单片机芯片 (6) 八位数码管显示电路 (7) 闹钟调节按键电路 (9) 晶振电路 (10) 复位电路 (10) 蜂鸣器体相电路 (11) 总图: (12) 心得体会 (13) 参考文献 (13) 附录 (13)

闹钟的设计 学生:黄书林 指导教师:张水锋 电气信息工程学院自动化 摘要 通过学习《基于Proteus的51系列单片机设计与仿真》让我知道我们不仅需要有过硬的理论知识,还应该有动手实践的能力。并且是将理论结合实际, 提升到应用层面。以后走上社会,还是会有很多新的知识是需要我们学习的,届时需要我们有比较强的自学能力。此次《基于Proteus的51系列单片机设计与仿真》课程设计。对理论结合实际的动手能力和自学能力有很强的体现。本次设计是基于 AT89C51 单片机的数字闹钟的设计。 关键词:数字闹钟 AT89C51 Proteus。 课程任务与要求 本次课程的任务就是要以51系列单片机为核心设计一个闹钟,它能通过单片机实现秒、分、小时的进位24 小时制,将当前时分秒在七段 LED 显示器上显示。可设置闹钟的时间当前值对准一时间,设置闹铃时间,闹铃功能的关闭和开放。 要求:通过Proteus软件来实现设计的仿真,提高自己的编程水平,增加设计兴趣。通过做自己喜欢的设计,提高自学能力。为以后毕业走上工作岗位打下坚实的基础。 二方案论证 经分析,计算器电路包括三个部分:显示部分八位数码管、闹钟时钟按键、 单片机电路。具体分析如下: 1 显示部分 1.1 LCD显示 LCD1602作为一个成熟的产品,使用简单,模式固定,便于移植到各种类型的程序,微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,价格大概15块钱左右。 1.2数码管显示 数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七

基于proteus的数字电子钟的仿真设计

题目:基于Proteus的数字电子钟的设计 与仿真 课程名称:单片机系统设计与Proteus仿真 学生姓名:马珂 学生学号: 1305010323 系别:电子工程学院 专业:通信工程 年级: 13级 任课教师:徐锋 电子工程学院 2015年5月

目录 一、设计目的与要求 (3) 二、设计内容与方案制定 (3) 三、设计步骤 (3) 1.硬件电路设计 (3) 1.1.硬件电路组成框图 (3) 1.2.各单元电路及工作原理 (4) 1.3.绘制原理图 (5) 1.4.元件清单列表 (6) 2.程序设计 (6) 2.1程序流程 (6) 2.2汇编程序 (7) 四、调试与仿真 (12) 五、心得体会 (14) 六、参考文献: (14)

基于Proteus的数字电子钟的设计与仿真 一、设计目的与要求 设计目的:通过课程设计,培养学生运用已学知识解决实际问题的能力、查阅资料的能力、自学能力和独立分析问题、解决问题的能力和能通过独立思考。 设计要求:设计一个时、分可调的数字电子钟、开机显示“9-58-00”。 二、设计内容与方案制定 具有校时功能,按键控制电路其中时键、分键两个键分别控制时、分时间的调整。按分键分加1;按时键时加1。 以AT89C51单片机进行实现秒、分、时上的正常显示和进位,其中显示功能由单片机控制共阴极数码管来实现,数码管进行动态显示。 三、设计步骤 1、硬件电路设计 1.1.硬件电路组成框图 1.2.各单元电路及工作原理 (1)晶振电路 单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中

AT89C51单片机采用内部时钟方式。采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。其电路图如下: (2)键盘控制电路 键盘可实现对时间的校对,用两个按键来实现。按时键来调节小时的时间,按分键来调节分针的时间。其电路连接图如下: (3)显示电路 LED显示器是现在最常用的显示器之一发光二极管(LED)分段式显示器由7条线段围成8字型,每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通,发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭,就可以显示各种字形或符号。显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒,因此需要6个数码管,采用动态显示方式显示时间,其硬件连接方式如下图所示。

直流电动机控制系统

煤炭工程学院课程设计 题目:直流电动机转速控制系统 专业班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 日期:

摘要 当今社会,电动机作为最主要的机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱,空调,DVD等)中,都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示,在所有动力资源中,百分之九十以上来自电动机。同样,我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。 电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要,而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。 随着数字技术的迅速发展,微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用,由于数字系统有着模拟系统所没有的优势,如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。 本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制,以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。 关键词:直流电机;AT89S52;PWM调速;L298

直流电动机调速系统设计方案

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 直流电动机调速系统设计 初始条件: 采用MC787组成触发系统,对三相全控桥式整流电路进行触发,通过改变直流电动机电压来调节转速。 要求完成的主要任务: (1)设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构; (2)设计出触发系统和功率放大电路; (3)采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制。 (4) 器件选择:晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗 器选择、晶闸管保护设计 参考文献: [1] 周渊深.《电力电子技术与MATLAB仿真》.北京:中国电力出版社, 2005:41-49、105-114 时间安排: 2011年12月5日至2011年12月14日,历时一周半,具体进度安排见下表 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 1概述 0 2转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 0 2.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成 0 2.2 稳态结构框图和静特性 (1) 3双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析 (2) 3.1双闭环直流调速系统的动态数学模型 (2) 3.2双闭环直流调速系统的动态过程分析 (3) 4转速电流双闭环直流调速系统调节器的工程设计 (5) 4.1转速和电流两个调节器的作用 (5) 4.2调节器的工程设计方法 (5) 4.2.1设计的基本思路 (6) 4.3 触发电路及晶闸管整流保护电路设计 (6) 4.3.1触发电路 (6) 4.3.2整流保护电路 (7) 4.3.2.1 过电压保护和du/dt限制 (7) 4.3.2.2 过电流保护和di/dt限制 (8) 4.4 器件选择与计算 (8) 5心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录:电路原理图 (15)

直流电动机正反转proteus仿真设计概要

直流电动机正反转Proteus仿真设计 引言 随着人民生活水平的提高,产品质量、性能、自动化程度等已经是人们选择产品的主要因素。其中,直流电动机正反转自动控制在生活中起了很大的作用,比如洗衣机的工作、遥控汽车的操作、DVD的应用等等,它在实际生活中给人们需求上提供了很大的方便与乐趣。不只是生活,它还在工业、农业、交通运输等各方面得到了广泛的应用,实现电动机正反转的控制是很多产品设计的核心问题。直流电动机显示出交流电动机不能比拟的良好启动性能和调速性能,比较广泛应用于速度调节要求过高,正反转频繁或多元同步协调运转的机械生产。因此,学会电动机正反转控制的原理是极其重要的。然而,在本直流电动机正反转仿真设计中,要借助Proteus软件、Keil软件和C语言的辅助进行仿真设计,通过仿真设计,让我们更清楚了解电动机正反转的原理和电路图,增强对直流电动机的认知。 在Proteus绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*.HEX,可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。这些虚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。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。在本设计中,Proteus软件采用了电容、电阻、晶振、电动机、LED、开关、电动机等多种元件进行绘图,并基于80C51和ULN2003A进行电路图设计,充分展示Proteus软件元件库量大,掌握它的基本绘图操作。而对于Keil软件,采取创建工程,创建执行文件,利用C语言编写程序,生成hex文件,为Proteus 仿真提供驱动控制,实现直流电动机正反转的设计。 在本论文设计中,主要介绍直流电动机正反转原理,Proteus软件功能绘图、仿真调试,以及Keil软件功能、程序编写和仿真程序文件生成。让大家更清楚了解Proteus软件、Keil软件、C语言在直流电动机正反转仿真设计的应用。

基于8086与Proteus仿真的44键盘计算器的设计

基于8086与Proteus仿真的4*4键盘计算器的设计 一、设计目的 本次课程设计的实验目的是通过该实验掌握较复杂程序的设计。能够独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制,完成计算器加减法的应用。独立编写程序,明白和掌握程序的原理和实现方式。为以后的设计提供经验。学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术,充分认识理论知识对应用技术的指导性作用,进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解,使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 二、设计内容 设计计算器,要求至少能完成多位数的加减乘除运算。独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制,完成计算器加减乘除的应用。 三、设计原理与硬件电路 设计的思路是:首先利用程序不断扫描键盘是不是有输入,如果没有就一直扫描,如果有就停止扫描,完成输入,利用汇编的程序核对输入键的数值,通过调用子程序完成数据的储存或者是加减的运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到LED显示器上。 各部分硬件功能:

可编程并行通信接口芯片8255A 8255A内部结构:1. 并行输入/输出端口A,B,C 8255A内部包括三个8位的输入输出端口,分别是端口A、端口B、端口C,相应信号线是PA7~PA0、PB7~PB0、PC7~PC0。端口都是8位,都可以作为输入或输出。通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口,而端口C则既可以作数据端口,又可以作为端口A和端口B的状态和控制信息的传送端口。 2.A组和B组控制部件 端口A和端口C的高4位(PC7~PC4)构成A组;由A组控制部件实现控制功能。端口B和端口C的低4位(PC3~PC0)构成B组;由B组控制部件实现控制功能。 A组和B组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和CPU通过数据总线(D0~D7)送来的控制字,并根据他们来定义各个端口的操作方式。 3. 数据总线缓冲存储器 三态双向8位缓冲器,是8255A与8086CPU之间的数据接口。

proteus课程设计

沈阳航空航天大学电子信息工程学院 电子设计应用软件训练 总结报告 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 训练时间:2013年7月8日至2013年7月12日 电子信息工程学院电子设计应用软件训练任务 【训练任务】:

1、熟练掌握PROTEUS软件的使用; 2、按照设计要求绘制电路原理图; 3、能够按要求对所设计的电路进行仿真; 【基本要求及说明】: 1、按照设计要求自行定义电路图纸尺寸; 2、设计任务如下: 51单片机内部定时计数器T0,按计数器模式和方式1工作,对P3.4(T0)引脚进行计数,将其数值P1口驱动LED灯上显示出来,由按键产生计数脉冲,LED 分别显示脉冲个数(10个以内)。 3、按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图; 4、根据设计任务的要求编写程序,在Proteus下进行仿真,实现相应功能。 成绩: 一、任务说明 51单片机内部定时计数器T0,按计数器模式和方式1工作,对P3.4(T0)引脚

进行计数,将其数值P1口驱动LED灯上显示出来,由按键产生计数脉冲,LED分别显示脉冲个数(10个以内)。按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图。 根据设计任务的要求编写程序,在Proteus下进行仿真,实现相应功能。 二、PROTEUS软件的使用 1、软件概述: Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。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、I2C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。②支持主流单片机系统的仿真。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。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之,该软件是一款集单机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。 图1 proteus工作界面 2、对象的添加和放置 点击工具箱的元器件按钮,使其选中,再点击IsIs对象选择器左边中间的置P 按钮,出现“Pick Devices”对话框。在这个对话框里我们可以选择元器件和一些

直流电动机速度控制设计概述

第一章:概述 直流电动机是人类发明最早和应用的一种电机。与交流电机相比,直流电机因结构复、维护苦难,价格昂贵等缺点制约了它的发展,应用不及交流电机广泛。但由于直流电动机具有优良的启动、调速和制动性能,因此在工业领域中仍占有一席之地。 转速调节的主要技术指标是:调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率,以及调速时的允许负载性质等(静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小,表示转速稳定性越好,对生产机械,如机床加工的零件,其加工的精度及表面光洁度就越高)。而直流电动机的突出优点是恰好是能在很大的范围内具有平滑,平稳的调速性能,过载能力较强,热动和制动转矩较大。 因此,从可靠性来看,直流电动机仍有一定的优势。 调节直流电动机转速的方法有三种: (1)电枢回路串电阻; (2)改变励磁电流; (3)改变电枢回路的电源电压; 而本文从另一个角度来阐述直流电机的速度控制,即利用自动控制中的反馈来调节电机的平稳运行以达到各项性能指标。

第二章:系统数学模型 本系统的简化方框图为: 其对应的原理图为: 控制系统的被控对象为电动机(带负载),系统的输出量是转速w ,参数亮是Ui 。控制系统由给定电位器、运算放大器1(含比较作用)、运算放大器2(含RC 校正网络)、功率放大器、测速发电机、减速器等部分组成。 工作原理为:当负载角速度ω和电动机角速度m ω一致的时候,反馈电压为0,电机处于平衡状态即电动机运行稳定。当负载的角速度收到干扰的作用时,ω和m ω失谐,控制系 统通过反馈电压的作用来改变m ω直到达到新的一致使系统恢复稳定,电机稳定运行。

2.1直流电动机的数学模型: 直流电动机的数学模型。直流电动机可以在较宽的速度范围和负载范围内得到连续和准确地控制,因此在控制工程中应用非常广泛。直流电动机产生的力矩与磁通和电枢电流成正比,通过改变电枢电流或改变激磁电流都可以对电流电机的力矩和转速进行控制。图2.2是一个电枢控制式直流电动机的原理图。在这种控制方式中,激磁电流恒定,控制电压加在电枢上,这是一种普遍采用的控制方式。 设为输入的控制电压 电枢电流 为电机产生的主动力矩 为电机轴的角速度 为电机的电感 为电枢导数的电阻 为电枢转动中产生的反电势 为电机和负载的转动惯量 根据电路的克希霍夫定理 (2-1) 电机的主动转矩 (2-2) 其中为电机的力矩常数。 反电势 (2-3) 式中为电机反电势比例系数 力矩平衡方程

直流电动机转速控制

直流电动机转速控制 王文玺 (北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京) 摘要:通过对直流电动机控制系统的建模,再利用Matlab对建模后的系统进行分析,来加深对自动控制系统的理解。找到系统的输入、输出,理清经历各环节前后的信号变化,找出系统传递函数。 关键词:直流电动机、Matlab、建模、传递函数 1、直流电动机动态数学模型建立 1.1直流电机数字PID闭环速度控制,系统实现无静差控制。 这是一个完整的带PID算法的直流电动机控制系统。目标值为给定的期望值,期望值与被测输出结果形成的反馈做比较,得到误差信号。误差信号经过PID控制环节得到控制信号。继而经历驱动环节得到操作量,驱动量作用与对象即电动机然后得到输出信号即转速。转速通过传感器得到反馈信号。 1.2PID控制环节 1.3被控对象(直流电动机)的统一数学模型 信号类型一次为,输入信号为电压,然后电流、电流、转矩、转速,反馈信号为电压。

各环节的比例函数为: 1.3.1额定励磁条件下,直流电机的电压平衡关系: (Ud为外加电压,E 为感应电势,R a为电枢电阻 ,La为电枢电感,i a为电枢电流。) 拉氏变换后: (ra—L /R ,为电枢时间常数) 1.3.2直流电机的转矩平衡关系及拉氏变换: (Te 为电磁转矩,Tl 为负载转矩,B为 阻尼系数,J 为转动惯量,w为电机机 械转速,rm=J/B,为机械时间常数) 1.3.3电动机传递函数 可见直流电动机本身就是一个闭环系统,假设电机工作在空载状态,且机械时间常数远大于电枢时间常数,则电机传递函数可近似为: 1.4具体实例 电枢控制直流电动机拖动惯性负载的原理图,涉及的参数有:电压U为输入,转速为输出,R、L为电枢回路电阻、电感,K 是电动机转矩系数,K 是反电动势系数,K 是电动机和负载折合到电动机轴上的黏性摩擦系数,.厂是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。已知:R一2.0 Q,L:==0.5 H ,K = Kb一0.015,Kf一0.2 Nms,J— o.02kg.m 。 ( 取电压U为输入,转速叫为输出,由已知条件和原理图,根据直流电机的运动方程可以求出电动机系统的数学模型为:

直流电动机调速设计

直流电动机调速设计

直流电动机调速设计 一、要点: 加深对《电机与拖动》这门学科的理解,拓展知识面,并了解直流电动机调速在实际生产中的应用。 要在设计的过程中充分利用已经掌握的《电机与拖动》的知识来解决问题,要做到理论联系实践。 通过计算和绘图,学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术指标资料等,培养电机设计的基本技能。 掌握对直流电动机的三中调速方法; 掌握各种方法对直流电机调速的原理和步骤; 理解各种方法电机调速的优缺点; 培养独立思考问题和独立解决问题的能力。 二、原理: (一)、直流电动机的物理模型: 直流电动机的物理模型图 这是分析直流电机的物理模型图。 其中,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型,它的固定部分(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两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 (二)、直流电动机的工作原理

(三)、直流电动机的励磁方式: (1)定义:直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式,实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何连接,就决定了它是什么励磁方式。 (2)分类:他励式和自励式 他励式:若励磁绕组不和电枢绕组连接,励磁绕组单独有其他电源供电的直流电机称为他励式直流电机。 自励式:分为串联式、并励式、复励式三种。 (四)、直流电动机的分类: 1、他励直流电动机; 2、并励直流电动机; 3、串励直流电动机; 4、复励直流电动机。 (五)、调速的含义: 在实际的生产过程中,很多方面都要求能改变电机的工作速度。例如金属切削机床,由于加工工件的精度要求不同,对电机工作时的速度的要求也就不同。所谓调速就是根据电力拖动系统的负载特系的特点,通过改变电动机的电源电压、电枢回路电阻或减弱磁通而改变来改变电动机的特性来人为的达到给系统调速的目的,以满足实际的工作需要的一种方法。 (六)、调速的方法有三种: 1、改变电枢电阻调速;

直流电机正反转和加减调速控制电路板的制作

直流电机正反转和加减调速控制的电路板制作 摘要:随着社会的发展与进步,电动机作为日常生产生活中必不可少的工具,在今天已经变得非常重要,无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品中,都大量使用着各种各样的电动机。据有关资料显示,当今社会人类生产生活中所用到的能源有接近百分之九十来源于电动机。在我国,目前有百分之六十的电能用于电动机。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于XS128内核的单片机设计,采用LM298直流电机驱动器,利用PWM 脉宽调制控制电机,并通过光耦管测速,经单片机I/O口定时采样,将电动机转速反馈到单片机中。经过设计和调试,本控制系统能实现电机转速较小误差的控制,系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。 关键词:XS128,LM298,LM2940,直流电机正反转及调速。

Manufacture of DC motor reversing and add and subtract speed control circuit board Abstract:With the development and progress of society, motor as an essential tool in daily life, have become very important in today, both in industrial and agricultural production, transportation, national defense, aerospace, medical and health, business and office equipment, or in daily life of household appliances and consumer electronics products, a large number of motor using a variety of.According to statistics, the use of today's society energy in human production and life have close to ninety percent from motor. In China, there are currently sixty percent of the energy used in motor. Motor and people's life, are inseparable.The age of electricity, motor speed control using simulation method, PID control, simple and the motor control application more. Simple control refers to the motor starting, braking, reverse control and sequence control. This kind of control through a relay, optocoupler, programmable controller and switching elements to achieve. There is a kind of control called complex control, refers to the motor speed, angle, torque, voltage, current, power and other physical quantity control.The motor control system design of MCU based on MC9S12XS12kernel, use LM298 DC motor driver, using the PWM pulse width modulation control motor, and through the coupler tube speed, the microcontroller I/O port timing sampling, the motor speed feedback to the mcu. After the design and debugging, the control system can realize the control of motor speed with less error, system has a display of speed and control the motor starting, stopping and reversing function PC. Has certain practical significance. Keywords:XS128.LM298.LM2940.Manufacture of DC motor reversing and add and subtract speed control.

Proteus花样流水灯课程设计

Proteus花样流水灯课程设计

课程论文 题目:基于51单片机LED流水灯设计 课程名称: 学生姓名: 学生学号: 系别: 专业: 年级: 任课教师: 电气信息工程学院制 1月 基于51单片机的LED流水灯设计

1 单片机AT89C51芯片简介 MCS-51兼容4K字节,可编程闪烁存储器,寿命:1000写/擦循环,数据保留时间:。全静态工作:0Hz—24Hz,三级程序存储器锁定。128*8位内部RAM,32可编程I/O线,两个16位定时器/计数器,5个中断源可编程串行通道,低功耗的闲置和掉电模式,片内震荡器和时钟电路。 图1 AT89C51芯片

1.1电源引脚 Vcc(40脚):典型值+5V。 Vss(20脚):接低电平。 1.2外部晶振 XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。 1.3输入输出口引脚 P0口:I/O双向口。作输入口时,应先软件置“1”. P0口:是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时,每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入,对端口写1时,又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时,它是时分多路转换的地址(低8位)/数据总线,在访问期间将激活内部的上拉电阻。 1.4控制引脚 RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。 RST (9脚):复位信号输入端(高电平有效)。ALE/-PROG(30脚):地址锁存信号输出端.第一功能:编程脉冲输入。-PSEN(29脚):外部程序存储器读选通信号。-EA/Vpp(31脚):外部程序存储器使能端。第二功能:编程电压输入端(+21V)。 2硬件电路 2.1晶振电路 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。一般一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使

基于proteus和keil的单片机课程设计

2008年10fl 第5期(总第70期) 济南职业学院学报 JournalnfJinanVocationalCoRege Om.2008 No.5(SerialⅣ仉70) 基于Proteus和Keilfl匀单片机课程设计 宫亚梅 (常州信息职业技术学院机电工程系,江苏常州213164) 摘要:本文介.绍TProteus和Keil的功能特点,结合步进电机正反转实例,详细给出了两种软件在单片机课程设计中的具体应用。 关键词:Proteus;Keil;单片机;设计 中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1673—4270(2008J05—0112—02 单片机应用技术是电类专业的一门重要课程,也是理论和实践结合性很强的一门课程,所以课程设计环节尤为萤要。课程设计环节的任务和目的是让每个学生亲自参与到其中的设计细节,提高单片机开发的能力。考虑到目前实验器材允设计过程中容易造成器件和仪器仪表的损坏,以及离开实验室学生得不到充分的锻炼,从而借助于Proteus和Keil进行课程设讯实践证明,这样可以很好地解决上述问题,节省设计成本,提高设计速度。 1Proteus和Keil简介 1.1Proteus简介 Proteus是一个完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台,它包括原理图输入系统ISIS、带扩展的Prospice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM。ISIS是Proteus系统的中心,具有超强的控制原理图设计环境。ProteusVSM最重要的特点是,它能把微处理器软件作用在处理器上,并和该处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。仿真执行目标码就像在真正的单片机系统上运行,VSMCPU模型能完整仿真I/Ol=i、中断、定时器、通用外设口和其他与CPU有关的外设,甚至能仿真多个处理器。 1.2Keil简介 Keil是一个功能强大的开发平台,它包括项目管理器、CX51编译器、AX51宏汇编器、BL51/Lx51连接定位器、RTX51实时操作系统、Simulator软件模拟器以及Monitor51硬件目标调试器。它是一种集成化的文件管理编译环境,主要的功能特点为:编译C源程序、汇编源程序或混合语言源程序,链接和定位目标文件和库,创建HEX文件、调试目标程序等,是目前最好的5l单片机开发工具之一。Keil支持软件模拟仿真(Simulator)和用户目标板调试(Monitor51)两种工作模式,前者不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真调试,后者利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统。 2应用举例 下面结合课程设计中四项八拍步进电机正反转电路的单片机实现,具体说明如何基于Proteus和Keil进行单片机仿真。电路的功能是,通过点击正反转按钮,让步进电机自如进行正反转的切换。 2.1硬件的实现 打开ProteusISIS编辑环境,通过对象选择按 收稿日期:2008—09一08 作者简介:宫亚梅(1979一),女,江苏姜堰人。常州信息职业技术学院机电工程系助教。 ?112? 万方数据

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