基于单片机的数字电位器设计
电位器控制小型直流电机的pwm调速
随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制（PWM）直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。
本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。
论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
主电路主要采用电位器的调节，经过ADC0809转换成数字信号进而控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。
本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。
关键词：单片机AT89S51；直流电机；脉宽调制；转速检测第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的目的与意义 (1)1.3 PWM变频调速发展前景与简介 (2)1.4 课题研究内容及目标 (2)第二章直流电机调速系统设计 (4)2.1 系统总体方案设计 (4)2.1.1 设计思路 (4)2.1.2总体方案比较与选择 (4)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 (5)2.2 基本原理分析 (5)2.2.1 直流电机的调速原理 (5)2.2.2 直流电机PWM调速原理 (6)2.2.3 霍尔效应和原理简介 (7)2.3 系统各模块方案的比较与选择 (7)2.3.1 电机驱动芯片的选择 (7)2.3.2 测速传感器的选择 (8)2.4 系统硬件组成 (9)第三章硬件系统设计 (10)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 (10)3.2 ADC0809特性及管脚说明 (11)3.3 PWM波形发生原理 (12)3.4 电机驱动电路 (13)3.5 测速部分 (15)3.6 复位电路和时钟电路 (16)总结 (19)参考文献 (20)第一章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。
基于51单片机-PCF8591数字电压表课程设计
课程名称：微机原理课程设计题目：数字电压表ﻬ摘要单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机由运算器,控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机(最小系统）,和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
其中我们用于学习用的最多的是SＴＣ89C5２单片机，ＳTC89C52是ＳTＣ公司生产的一种低功耗、高性能ＣMOS8位微控制器,具有８K在系统可编程Flash存储器。
STC８9Ｃ52使用经典的MＣS-51内核,但也做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
STC89C52具有8k字节Ｆlash，５12字节RAM,3２位I／O口线,看门狗定时器,内置4KB EE ＰROM，ＭAX810复位电路，３个１6位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构,全双工串行口。
本设计就是以单片机SＴC89C52为核心，附以外围电路,实现数字电压表的功能，并运用软件Proteｕs进行仿真来得到实验结果。
关键词：STC89Ｃ５2单片机、仿真、中断、数字电压表、数码管显示ﻬ目录一、任务要求ﻩ错误!未定义书签。
1.1 设计任务ﻩ错误!未定义书签。
1．２设计要求ﻩ错误!未定义书签。
1．３发挥部分 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 创新部分 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
数字电位器的研究及应用
数字电位器的研究及应用数字电位器(Digital Potentiometer)亦称数控可编程器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型数字、模拟混合信号处理的。
数字电位器采纳数控方式调整电阻值的，具有用法灵便、调整精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。
数字电位器普通带有接口，可通过或规律举行编程。
它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益、可编程、可编程线性及音调／音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”(即单片机通过总线控制系统的模拟功能块)这一全新设计理念。
目前，数字电位器正在国内外快速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。
1 基本工作原理因为数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相像之处。
数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，l所示。
当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分离用VH、VL、VW 表示；而用作可调电阻器时，分离用RH、RL和RW表示。
图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。
这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点衔接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与复原控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。
利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据挺直提供应译码电路控制开关阵列，同时也将数据传第1页共4页。
基于数字电位器MAX5481的原理及其应用
基于数字电位器MAX5481的原理及其应用作者：李锡瑞来源：《数字技术与应用》2009年第12期[摘要]MAX5481是10位、非易失、线性变化的数字电位器。
采用软件控制实现系统的远程控制,设置,可使系统更加灵活、功能更加广泛,从而解决了模拟电位器的诸多缺点和限制。
文中介绍了MAX5481的性能特点和引脚功能,并给出了典型应用。
[关键词]MAX5481 单片机功能特点应用[中图分类号]TM301[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)12-0071-031 概述MAX5481[1]是10位非易失、线性变化、可编程分压器和可变电阻器,能实现机械电位器的功能,采用可引脚配置的3线串行SPITM兼容接口或增/减数字接口替代了机械装置。
它是一个3端分压器,其具有内部、非易失、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),用于存储上电时滑动端的初始位置。
3线SPI兼容串行接口允许以高达7MHz的数据速率进行通信。
还提供引脚可选的增/减数字接口。
MAX5481非常适合需要数字控制电位器的应用场合。
用作分压器或可变电阻器时提供两种端到端电阻(10k和50k)。
端到端标称电阻温度系数为35ppm/°C,比例温度系数仅为5ppm/°C,因此这些器件非常适用于那些要求低温度系数分压器的应用,例如低漂移、可编程增益放大器。
采用+2.7V至+5.25V单电源供电或±2.5V双电源供电。
向非易失存储器写数据时,该系列器件消耗400μA(最大值)电源电流,待机电源电流为1.0μA(最大值)。
MAX5481采用节省空间的(3mmx3mm)、16引脚TQFN或14引脚TSSOP封装,可工作在扩展级(-40°C至+85°C)温度范围。
2 MAX5481的主要特点如下:(1)1024个抽头位置;(2)上电具有非易失滑动端记忆功能;(3)16引脚TQFN封装或14引脚TSSOP封装形式;(4)端到端电阻温度系数为35ppm/°C;(5)比例温度系数为5ppm/°C;(6)提供两种端到端电阻10k和50k;(7)采用可引脚配置的串行SPITM兼容接口或增/减数字接口;(8)待机电源电流为1.0μA(最大值);(9)采用+2.7V至+5.25V单电源供电或±2.5V双电源供电。
基于51单片机的数字电压表仿真设计(有参考文献)
基于51单片机的数字电压表仿真设计一、引言随着电子科学技术的发展,电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段,对测量的精度和功能的要求也越来越高,而电压的测量甚为突出,因为电压的测量最为普遍。
数字电压表是采用数字化测量技术设计的电压表。
数字电压表与模拟电压表相比,具有读数直观、准确、显示范围宽、分辨力高、输入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干扰能力强,可扩展能力强等特点,因此在电压测量、电压校准中有着广泛的应用。
而单片机也越来越广泛的应用与家用电器领域、办公自动化领域、商业营销领域、工业自动化领域、智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路、汽车电子与航空航天电子系统。
单片机是现代计算机技术、电子技术的新兴领域。
本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换,控制核心C51单片机对转换的结果进行运算和处理,最后驱动输出装置显示数字电压信号,通过Proteus仿真软件实现接口电路设计,并进行实时仿真。
Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。
它运行于Windows 操作系统上,可以进行仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能强大,具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点,近年来受到广大用户的青睐。
二、数字电压表概述1、数字电压表的发展与应用电压表指固定安装在电力、电信、电子设备面板上使用的仪表，用来测量交、直流电路中的电压。
传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，并且传统的电压表在测量电压时需要手动切换量程，不仅不方便，而且要求不能超过该量程。
目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量领域，并且由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
2、本次设计数字电压表的组成部分本设计是由单片机AT89C51作为整个系统控制的核心，整个系统由衰减输入电路、量程自动转换电路、交直流转换电路、模数转换及控制电路以及接口电路五大部分构成。
基于单片机的数字可调稳压电源
摘要毕业设计论文基于单片机的数字可调稳压电源的设计系别：专业（班级）：作者（学号）：指导教师：完成日期：蚌埠学院教务处制基于单片机的数字可调稳压电源的设计摘要：基于单片机的数字可调直流稳压电源由于原理简单、便于操作、稳定性好、精度高、成本低、易于实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。
其性能比传统的可调直流稳压电源好，非常适合一般教学和科研使用。
本文通过对一个基于单片机的数控直流稳压电源的设计，将单片机数字控制技术、有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款数字化通用直流稳压电源，详细介绍了AT89C52单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时器中断原理，从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。
系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成，输出0-12V电压范围，步进值为0.1V的直流电源。
电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控直流稳压电源能给人们带来很大的方便，为我们工作、科研、生活提供更好、更方便的服务。
本题采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字可调式稳压电源，能够设定输出电压值、电压输出显示等功能。
关键词：单片机、直流、稳压、数模转换Based on single-chip digital adjustableregulated power supply designAbstract: Microcontroller-based digital adjustable DC power supply as simple in principle, easy operation, good stability, high accuracy, low cost, easy to implement, andmany other advantages of being more widely appreciated. Performance than thetraditional adjustable DC power supply is good, very suitable for general teachingand research use.In this paper, a microcontroller-based digital controlled power supply design, the single chip digital control technology, organic integration into the DC powersupply design, digital design of a universal DC power supply, details of theAT89C52 microcontroller applications The keyboard scanning principle, thedigital dynamic display principle, the timer interrupt principle, to understandinstruction in all aspects of SCM-related applications, but also introduces theDAC0832 digital-analog converter chip works. System consists of analog powersupply, control circuits, digital to analog conversion circuit, amplifier circuit,display circuit and other parts, output 0-12V voltage range, step value of 0.1V DCpower supply.Digital control of power is one of the goals people pursue, people demand more and more of it, NC DC power supply can give them great convenience forour work, scientific research and to provide better and more convenient service.The problem with single chip and other components and peripheral circuits, thedevelopment of a number of adjustable power supply, can set the output voltage,the voltage output display.Keyword s: microcontroller; DC; regulators; digital to analog conversion目录第一章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3论文构成及研究内容 (3)第二章数字式可调稳压电源原理介绍 (4)2.1方案选择及总体原理介绍 (4)2.2单片机AT89C52原理及其介绍 (5)2.3矩阵键盘扫描原理介绍 (6)2.4 LCD-1602显示原理介绍 (7)2.5数模转换电路原理介绍 (9)第三章数字式稳压电源硬件电路设计 (12)3.1稳压电源数字部分设计 (12)3.1.1单片机主体电路设计 (12)3.1.2键盘部分电路设计 (13)3.1.3 DAC0832数模转换部分电路设计 (13)电路图如下 (14)3.2电压输出单元电路 (15)第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言 (16)4.1 系统软件流程图 (16)4.2 系统程序介绍 (17)4.2.1 初始化硬件程序 (17)4.3 主程序程序语言 (18)结论 (25)谢词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26参考文献 (26)附录一数字部分电路总图 (27)第一章绪论1.1研究目的及意义在当代科技与经济高速发展的过程中,电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业.电力电子技术是电能的最佳应用技术之一.当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
基于数字电位器的多通道程控高压调节系统设计
模式输入 ， 低电平有效 ， 关断模式下所有 Ｐ 端与相应的 Ｐ Ｗ Ｂ端短接．
曲 信垂
乎学 自 科学 ２ ０ （） １ １ 报： 然 版， １， ５ ：４ ９ ０ ２ ４４
４１ ５
Ｊｕｎｌｏ ａｊ ｇＵｎｖｒｉ ｆ ｆ ｒ ｔ ｎＳｉｎｅａｄＴ ｃｎｌｇ Ｎａｕａ ｃｅｃ ｄｔ ｎ２ １ ２（ ）：１４１ ｏ ｒａ ｆＮ ｎｉ ｉｅｓｔ ｏ ｏｍａｉ ｃｅｃ ｎ ｅｈｏｏｙ： ｔｒｌＳｉｎｅＥ ｉｏ ，００， ５ ４ ４ ９ ｎ ｙ ｈ ｏ ｉ
联 电阻分压来实现 的 ， 或者是通过传统 的手动 电位器来 实现分压 ， 这种
通过一个带 串口调试 的图形化编程语 言
（ Ｂ 界 面设 置数 据 来 控 制 ， 应 用 程 序 Ｖ ） 其 采 用 面 向 硬 件 Ｃ 语 言 程 序 （ ＥＬ Ｃ） Ｋ Ｉ 和
Ｖ 编 写． Ｂ
输 出稳定高压 的模 块基本 不具有 自动调节 和程控 的功 能 ， 要借 助数 需
多通道 的程控 高压任 意调 节． 了能够满 足利 用一个 单片机 来控 制输 为
出多个稳定高压 ， 本文 以数字 电位 器 （ Ｃ ４ ００ 和单片机 （ Ｔ ９ ５ ） Ｍ Ｐ２１ ） Ａ ８ Ｓ ２
中 图分 类 号 Ｔ ５ ７ Ｍ ４ 文献 标 志 码 Ａ
为核心 ， 以高压 电源 Ｈ －１２１５ Ｂ Ｚ ２ ．． Ｃ为 例 ， 设计 了多通道 选择 和程控 电 路， 研制成 一种输 出电压稳定 、 调节方便 ， 输入 具有通道 选择 、 显示 等功 能的多通 道程控 高压调 节系统 ．
研究光电信号与信息处理．ｒｘａ＠１３Ｃｆ ｓ．ｉ ｏ ６ ．Ｏｌ
基于单片机控制的DC-DC变换器的设计
目录第一章绪论................................................ 错误!未定义书签。
系统背景.............................................. 错误!未定义书签。
绿色节能型开关电源................................ 错误!未定义书签。
智能化数字电源.................................... 错误!未定义书签。
可编程开关电源.................................... 错误!未定义书签。
电源技术的发展与方向.................................. 错误!未定义书签。
线性电源和开关电源................................ 错误!未定义书签。
电源技术的发展方向................................ 错误!未定义书签。
开关电源的市场前景和研究现状...................... 错误!未定义书签。
第二章系统的总体设计...................................... 错误!未定义书签。
方案论证.............................................. 错误!未定义书签。
DC-DC主回路拓扑结构.............................. 错误!未定义书签。
控制方法及实现方案................................ 错误!未定义书签。
主体思路.............................................. 错误!未定义书签。
软件设计思路.......................................... 错误!未定义书签。
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关键字：单片机数字电位器
人耳对声强的主观感受遵循韦伯定律(Webber's Law)，在音量较小时人耳对声波振幅的改变感受灵敏，声音达到一定响度后，人耳的听觉特性开始变得迟钝。
而指数型电位器的阻值变化规律为先慢后快，如果将这种衰减特性用在音量调节中，则恰好可以抵消人耳对音量感知的对数特性，保证主观听感的平滑。
与传统的机械式音量电位器相比，数字电位器(DCP)的阻值调节由内部CMOS开关控制，因而使用寿命长、可靠性高且不会产生机械噪声;如果将廉价的通用型线性数字电位器直接用于音量调节，在小音量状态下稍微调节电位器即会使输出声压陡然增加，无法保证大动态范围内音量的准确定位，因此目前将数字式电位器运用在成熟功放产品中的实例还不多。
实际上，如果将低分辨率线性数字电位器与通用嵌入式系统结合起来，就能够得到运用于音量控制领域的低成本高分辨率指数式电位器。
总体设计方案
在数字电位器的扩展系统中，主控单元可选用常见的8位或16位成熟单片机。
这里我们主要针对Intersil公司的低分辨率线性数字电位器X9313、X9312进行扩展，系统最终能够达到的实际分辨率为31×99=3069级;如果把32抽头的X9313全部更换为X9312，分辨率还可以进一步提高至9801级。
X9313与X9312这两种DCP均为三线制接口、带掉电自动保存功能的非易失性数字电位器，其内部分别包含31、99个电阻单元构成的电阻阵列，相邻两个电阻单元以及电阻阵列端点都设置有可以被滑动单元访问的抽头，如图1所示。
滑动单元的位置由CS、U/D和INC 三个输入端控制，抽头位置值能够被存储在非易失性存储器中，供下次上电时调用置位。
图1 X931x系列DCP的内部结构
系统的每个声道的音量控制由两个X9313与一个X9312构成，图2为三个数字电位器的功能连接图。
所有DCP的U/D、INC端分别连接在一起，而片选端CS各自占用一个MCU 端口。
这种硬件连接方式能够很容易地实现四声道乃至更多声道的音量控制。
为了与常见的数字式音量调整习惯一致，最好不要保留通用DCP的三键式控制方式，而只需设置UP/DOWN 两组按键直接控制音量的增减。
UP/DOWN按键与MCU的连接应设置软件延时的去抖算法，以消除按键输入时的抖动，MCU与DCP之间则不再考虑按键抖动。
分辨率扩展
Ra和Rb同时并联在输入信号Vin的两端，其抽头数均为32。
Ra和Rb的输出作Rc端口电压VH和VL设置，Ra始终比Rb高一个位置间隔，这样就可以将1/32Vi～31/32Vi共31种输入信号的电压变化加到Rc两端。
由于Rc选用了100抽头的DCP，从而可以在Rc输出端得到31×(100-1)=3069级的Vin线性电压值。
随着Rc滑动端上下移动，Ra和Rb的位置也在MCU的控制下进行相应调整。
在上移过程中，设Rc滑动端上移值与目前所在位置值相加后的值为M。
若M小于100，说明这时只是Rc的滑动端发生移动，而Ra和Rb的滑动触点位置不变;若M值超过100，则Ra和Rb 的触点均上移1个滑动位，Rc的滑动端返回M减去100之后所得实际值决定的触点位。
类似地，在抽头下移过程中，若Rc的滑动端需要下移到抽头0以下时，则Ra和Rb的滑动端也需要同步下移1位，以保持电位器实际调整步数的平衡。
电位器Rc的抽头输出端设置了一级电压跟随器，可以减小因负载并联对级联后分压系数的影响。
电位器触点的滑动过程属于不连贯的步进调节方式，故Rc的电阻值不是连续变化而是在滑动端调整到位后才具有所希望的输出，这样会使得输出电压出现一些小幅跳变。
但由于输入信号Vin的绝对增量并不大，且整个电位器扩展系统的分辨率很高，对此我们可在Rc电位器的滑动输出端对地并联一只1000～2200pF的小电容C1，以减小输出电压的波动。
上述电位器分辨率扩展的思路具有较高的可行性与移植性，此前曾应用在我们的一项程控增益可编程高速放大器的系统设计方案中，取得很好的使用效果。
电阻值指数化
DCP的指数化处理采用软件方式实现，不需要额外增加硬件。
由于通用单片机的函数运算功能非常有限,因此在算法上，将电位器每级切换所要求的触点移动步数以数组形式保存在单片机的ROM中。
阻值调整时，MCU根据按键的UP/DOWN状态和当前的阶数值以查表方式取得各只DCP的实际偏移量，然后再由MCU控制DCP执行相应的步进切换动作。
考虑到3069级的实际分辨率，系统从零到满幅输出共设置了24级的步进阶数，优于市场上主流机械式步进电位器18～21的步进阶数，具体的阶数与电位器抽头偏移量关系可参见表1。
从表中不难看出，系统将DCP扩展到3069的高分辨率正是为了适应电位器阻值在指数化调整过程中步进值的精确辨析。
表1 阶数与电位器抽头偏移量关系
X9312与X9313是不能直接从片内存储单元读出滑动端当前所在位置的，因此，为了记忆各只数字电位器滑动触点的实际位置，必须在程序中设置变量对不同电位器的触点位置进行记忆。