温度控制直流电动机转速论文123

1.绪论

1.1前言

现如今，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用，无论在工业农业生

产、交通运输、国防航空航天、医疗卫生、商务与办公设备，还是在日常生活中的家用电器，

都在大量地使用着各式各样的电动机，电动机普遍用于人们的日常生活中。据资料统计，现

在有的90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%用于电动机。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。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

机技术的不断进步，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稳定性能。电动机与人们的生活息息相关，

密不可分。随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂

的控制发展。本次设计可以作为简单控制向复杂控制的过度，实现直流电机启动、

正反转控制和顺序控制外，还要进行转速控制。为以后复杂控制设计做基础。

关键词： 单片机；温度；控制；电动机

2.系统设计方案

2.1设计要求

保证当温度C ︒≥45时，直流电动机加速正转，温度在C ︒≥75全速正转；当温度C

︒≤10时，直流电动机加速反转，温度C ︒≤0时，直流电动机全速反转；温度C C ︒︒45~10之间

时，直流电动机停止转动。该系统采用AT89C51单片机为核心，通过AT89C51 单片机驱动，

数字温度传感器DS18B20，进行温度数据采集，此传感器，可以很容易读取被测温度值，进

行转换，电路简单，精度高，软硬件跟容易实现。在使用L298控制电动机转速。通过温度

的比较和温度范围设定的程序控制产生PWM （脉宽调制）信号；通过L298驱动芯片来控制

直流电机的启动、速度、方向的变化；通过LM016L 显示温度。控制程序在Keil 软件中编写，

编译，整个控制电路在Proteus 仿真软件中连接调示。

2.2设计方案图

2.3方案设计

采用AT89C51单片机为核心，通过AT89C51 单片机驱动DS18B20，进行温度

数据采集通过采用AT89C51单片机为核心，通过AT89C51 单片机驱动DS18B20，

进行温度数据采集通过温度的比较和温度范围设定的程序控制产生脉宽调制信

号；通过L298驱动芯片来控制直流电机的启动、速度、方向的变化；通过LM016L

显示温度。整个电路设计包括温度采集模块，单片机控制模块，温度显示模块，

和电机及电机驱动模块。

3.硬件电路设计与选择

3.1硬件选择

3.1.1选用AT89C51 单片机。

显示温度 单片机 A T 8 9 C 5 1

L298 电动机 DS18B20

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS 8位单片机，片内含4Kbytes的可反复檫写的只读程序存储器(PEROM)和128 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MSC-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

3.1.2 at89c51引脚介绍

①电源引脚: Vcc（40脚）：电源端，接+5V电源。

Vss（20脚）：接地端，接+5V电源地端。

②时钟振荡器外接晶体引脚：XTAL1和XTAL2

AT89C51内部有一个振荡器和时钟产生电路。

XTAL1（19脚）：片内振荡电路反相放大器输入。

XTAL2（18脚）：片内振荡电路反相放大器输出。

③控制信号引脚：RST、ALE、PSEN、EA

RST (9脚)：复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期高电平时,完成复位操作。

ALE/PROG (30脚)：地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端，正常时,连续输出振荡器频率的1/6正脉冲信号。访问片外存储器时：作为锁存P0口低8位地址的控制信号。

对89C51片内 ROM编程写入时：作为编程脉冲输入端。PSEN (29脚): 外部程序存储器读选通输出信号访问片外ROM时,输出负脉冲作为读ROM选通常连接到片外ROM芯片的输出允许端（OE）作外部ROM的读选通信号。

EA/Vpp (31脚)：外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端。

接“1”时，CPU访问片内4KB的ROM，当地址超4KB时，自动转向片外ROM中的程序。

当接“0”时，CPU只访问片外ROM。

第2功能Vpp对8751编程时，编程电压输入端。

④输入/输出端口引脚 P0、P1、P2、P3

4个8位的并行输入/输出端口，共32个引脚。作为通用输入/输出端口，P0、P2和P3端口又各自有第2功能。

P0端口（P0.0—P0.7，第39—32脚）：

漏极开路的准双向口,输出能驱动8个74LS类型的负载。

P1端口（P1.0—P1.7，第1—8脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。

P2端口（P2.0—P2.7，第21—28脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。

P3端口（P3.0—P3.7，第10—17脚）：

内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。

P0端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P0口分时提供低8位地址(A0-A7)和8位数据(D0-D7)总线。这时,需要一个8位锁存器,利用ALE(地址锁存允许)来锁存P0口低8位地址信号。

P2端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P2口提供高8位地址(A8-A15)的总线信号。

P3端口：在CPU访问外部存储器或I/O接口时，P3口提供读、写控制总线信号。还提供串行通信、外部中断、计数器的外部计数输入信号等。