单片机控制直流电机

单片机课程设计单片机控制直流电动机姓名：xxx学号：xxx专业：xxx指导老师：xxx组号：第xxx组单片机控制直流电机摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常伤害中起着越来越重要的作用、由于直流电机剧院良好的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。

在轧钢机、矿井卷机，挖掘机、金属切削机床、金属切削机床、造纸机高层电梯等领域中得到广泛应用。

长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。

PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。

按一定的规则对各种脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可以改变输出频率。

PWM控制技术及其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。

由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。

直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。

电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。

特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。

设计要求采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。

单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。

（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。

（2）手动控制。

在键盘上设置两个按键—直流电动机加速键和直流电机减速键。

在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。

（3）键盘列扫描（4 6）。

实验原理与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。

直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。

其结构如下页图所示，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。

直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩则与电流成正比。

由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。

直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 PWM （脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。

电机起到一个低通滤波器作用，将PWM 信号转换为有效直流电平。

特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM 信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。

利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD 后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。

设计方案1.系统控制电路采用STC89C52单片机由软件产生脉冲调制信号，来对直流电机进行控制。

2.电机控制电路采用由三极管搭成的H 型桥电路来控制电机的转动。

3.键盘电路采用行式键盘实现电机转速的加速减速以及正反转的控制，在手动状态下，每按一次，其转速相应发生改变。

4.显示电路采用LM016L 对电机运动状态进行显示。

系统组成框图系统总组成框图以STC89C52为主控芯片，采用桥式电路对直流电机驱动，如下所示：硬件电路设计1.键盘控制电路按下DEC按钮，电机转速降低；按下INC按钮，电机转速增加。

2.单片机主控电路图该部分电路主要由STC89C52主控芯片和晶振组成。

STC89C52芯片是低功耗8位CMOS微处理器，提供串口程序下载口。

它主要有以下几个特点：256字节的RAM；4KB的ROM；32个通用I/O口线，为用户提供了丰富的I/O口资源；32个通用工作寄存器；2个定时器/计数器；具有6个中断源；4.0~5.5V的工作电压等。

晶振给单片机正常工作提供稳定的信号。

3.H型桥式电机驱动电路H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。

要使电机运转，只须导通对角线上的一对三极管。

在此设计中用到的完整的驱动电路如下：主控程序程序流程总仿真电路图程序清单1.主程序#include "AT89X51.h"#include <intrins.h>#include <stdio.h>#include "led.h"#include "uart.h"#include "timer0.h"#include "timer1.h"#include "common.h"#include "ADC0831.h"#include "lcd1602.h"#include "keyboard.h"#include "ISR.h"#include "DaType_Change.h"#define DcMotor_Direction_PuChar8 code *String1 = "DC Motor Control";uChar8 code *String2 = "pwm: /100";uChar8 PWM_buff[3];void main(void){LCD_Init();timer0_Init();timer1_Init();#ifdef DcMotor_Direction_PDer1=0;#else Der1=1;#endifLED_Run_EN();WrStrLCD(0,0,String1);WrStrLCD(1,0,String2);while(1){key_Process(); //按键处理子程序Char_To_Str(PWM_duty, &PWM_buff[0]); //液晶显示子程序WrStrLCD(1,4,&PWM_buff[0]);}}2.子程序………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include <ADC.h>unsigned char value_converted=0x00;unsigned char value_AN6=0x00;unsigned char value_AN7=0x00;bit end_of_convertion=0;void ADC_Config(void){ADCF = 0xC0;ADCLK = 0x06;ADCON = 0x20;EA = 1;EADC = 1;while(1){ADCON &= ~0x07;ADCON |= 0x06;ADCON &= ~0x40;ADCON |= 0x08;while(!end_of_convertion);end_of_convertion=0;value_AN6=value_converted;ADCON &= ~0x07;ADCON |= 0x07;ADCON &= ~0x40;ADCON |= 0x08;while(!end_of_convertion);end_of_convertion=0;value_AN7=value_converted;}}void it_Adc(void) interrupt 8{ADCON &= ~0x10;value_converted = ADDH;end_of_convertion=1;}…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. #include "adc0831.h"void ADC_CLK(void){adcclk=1;_nop_();adcclk=0;_nop_();}uChar8 Read_ADC(void){uChar8 i;bit temp = ADC_Val^0;adccs=0;ADC_CLK();while(adcdo);for (i=0; i<8; i++){ADC_CLK();ADC_Val = (ADC_Val<<1)|adcdo;}adccs=1;return(ADC_Val);}void IntToStr(uInt16 t, uChar8 *str, uChar8 n){uChar8 a[5];char i, j;a[0]=(t/10000)%10; //取得整数值到数组a[1]=(t/1000)%10;a[2]=(t/100)%10;a[3]=(t/10)%10;a[4]=(t/1)%10;for(i=0; i<5; i++) //转成ASCII码a[i]=a[i]+'0';for(i=0; a[i]=='0' && i<=3; i++);//计算空格（0）数量for(j=5-n; j<i; j++) //填充空格{ *str=' '; str++; }for(; i<5; i++){ *str=a[i]; str++; } //加入有效的数字*str='\0';} …………………………………………………………………………………………………………………………………………………...... #include "beep.h"sbit beep=P1^4;void BeepRing(void){beep=0;DelayMS(100);beep=1;DelayMS(100);}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include "DaType_Change.h"void Char_To_Str(uChar8 Data, uChar8 *str){uChar8 a[4];uChar8 i,j;a[0]=(Data/100)%10;a[1]=(Data/10)%10;a[2]=(Data/1)%10;for(i=0; i<3; i++) //转成ASCII码a[i]=a[i]+'0';for(i=0; a[i]=='0' && i<3; i++);for(j=0; j<i; j++) //填充空格{ *str=' '; str++; }for(; i<3; i++){ *str=a[i]; str++; } //加入有效的数字*str='\0';}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include"delay.h"void DelayUS(uChar8 ValUS)//精确延时，18uS+(ValUS-1)*8us{for(;ValUS>0;ValUS--){;}}static void Delay1MS(void){uChar8 i=2,j=199;do{while(--j);}while(--i);}void DelayMS(uInt16 ValMS){uInt16 uiVal;for(uiVal=0;uiVal<ValMS;uiVal++){Delay1MS();}}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include"DS18B20.h"sbit DQ=P1^0;void SendDS18B20(uChar8 SendDat){uChar8 i;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//延时4usif((SendDat&0x01)==0)DQ=0;elseDQ=1;SendDat=SendDat>>1;DelayUS(5);DQ=1;}}uChar8 Init_DS18B20(void){uChar8 i;DQ=0;DelayUS(61);DQ=1;DelayUS(8);for(i=0;i<100;i++){if(DQ)break;}DQ=1;DelayUS(11);return 0xff;}uChar8 ReceiveDS18B20(void){uChar8 tmp=0;uChar8 i;for(i=0;i<8;i++){tmp=tmp>>1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DQ=1;DelayUS(1);if(DQ)tmp|=0x80;DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}return(tmp);}uInt16 ReadDS18B20(void){union{uInt16 Data;uChar8 tmp[2];}temp;temp.tmp[1]=ReceiveDS18B20();temp.tmp[0]=ReceiveDS18B20();return(temp.Data);}uInt16 GetTemper(void){uInt16 Temper;DQ=1;Init_DS18B20();SendDS18B20(0xcc);SendDS18B20(0xbe);Temper=ReadDS18B20();return(Temper);}……………………………………………………………………………………………………………………………………………………... #include "ISR.h"uInt16 ms_Counter;uChar8 ucCounter;uInt16 key_l;//按键低电平计数器uChar8 key_h;//按键高电平计数器uChar8 key;uChar8 kpush;bit Update_ADC_Flag=0;void ISR_Ext0(void) interrupt 0void ISR_timer0(void) interrupt 1{TH0=(65535-1000)/255;TL0=(65535-1000)%255;if(ms_Counter==PWM_duty){Der2 = 0;}ms_Counter++;if(ms_Counter==PWM_cycle){ms_Counter=0;if(PWM_duty) Der2 = 1;}}void ISR_timer1(void) interrupt 3{TH1=0xFB;TL1=0x1E;if((P0&0x0C)==0x0C){if((key_l>30)&&(key_l<800)&&(key_h>30))//释放按键，如果之前按键的时间＜1s，读出键值{key=kpush;}if((++key_h)>200) key_h=0;//记录高电平时间key_l=0;if(key>0x80) key=0;}else{kpush=P0&0x0C;key_l++;if((key_l>800)&&(key_h>30)){key=kpush|0x80;key_h=0;key_l=0;}}}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include "keyboard.h"#include "ISR.h"#include "LED.h"uChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100; #include "keyboard.h"#include "ISR.h"#include "LED.h"uChar8 PWM_duty = 50;uChar8 PWM_cycle = 100;//4*4矩阵式键盘扫描uChar8 Key_Scan(void){uChar8 code_h,code_l;P3=0xF0;if((P3&0xF0)!=0xF0){DelayMS(1);if((P3&0xF0)!=0xF0){code_h=0xFE;while((P3&0xF8)!=0xF0){P3=code_h;if((P3&0xF0)!=0xF0){code_l=(P3&0xF0|0x0F);return((~code_h)+(~code_l));}else code_h=(code_h<<1)|0x01;}}}return(0);}//4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp){switch(key_temp){case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case 0x11 : return 7;case 0x21 : return 8;case 0x41 : return 9;default : return 0;}}//按键处理函数void key_Process(void){switch(key){case 0x08://KB1键按下{if(PWM_duty==100) PWM_duty=100;else PWM_duty++;break;}case 0x88://KB1键按下{if(PWM_duty==100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty<=90)PWM_duty=PWM_duty+10;break;}case 0x04: //KB2键按下{if(PWM_duty==0x00) PWM_duty=0x00;else PWM_duty--;break;}case 0x84: //KB2键按下{if(PWM_duty==0x00) PWM_duty=0x00;else if(PWM_duty>=10)PWM_duty=PWM_duty-10;break;}default : break;}key = 0x1C;}uChar8 Key_Scan(void){uChar8 code_h,code_l;P3=0xF0;if((P3&0xF0)!=0xF0){DelayMS(1);if((P3&0xF0)!=0xF0){code_h=0xFE;while((P3&0xF8)!=0xF0){P3=code_h;if((P3&0xF0)!=0xF0){code_l=(P3&0xF0|0x0F);return((~code_h)+(~code_l));}else code_h=(code_h<<1)|0x01;}}}return(0);}//4*4矩阵式键盘译码uChar8 Get_Key_Val(uChar8 key_temp){switch(key_temp){case 0x14 : return 1;case 0x24 : return 2;case 0x44 : return 3;case 0x12 : return 4;case 0x22 : return 5;case 0x42 : return 6;case 0x11 : return 7;case 0x21 : return 8;case 0x41 : return 9;default : return 0;}}//按键处理函数void key_Process(void){switch(key){case 0x08://KB1键按下{if(PWM_duty==100) PWM_duty=100;else PWM_duty++;break;}case 0x88://KB1键按下{if(PWM_duty==100) PWM_duty=100;else if(PWM_duty<=90)PWM_duty=PWM_duty+10;break;}case 0x04: //KB2键按下{if(PWM_duty==0x00) PWM_duty=0x00;else PWM_duty--;break;}case 0x84: //KB2键按下{if(PWM_duty==0x00) PWM_duty=0x00;else if(PWM_duty>=10)PWM_duty=PWM_duty-10;break;}default : break;}key = 0x1C;………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include"lcd1602.h"sbit RS=P0^5;sbit RW=P0^6;sbit EN=P0^7;static void DectectBusyBit(void){P2=0xFF;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1);while(P2&0x80);EN=0;}void WrComLCD(uChar8 ComVal){RS=0;RW=0;EN=1;P2=ComVal;DelayMS(1);EN=0;}void WrDatLCD(uChar8 DatVal){RS=1;RW=0;EN=1;P2=DatVal;DelayMS(1);EN=0;}void LCD_Init(void){WrComLCD(0x38);//16x2行显示，5x7点阵，8位数据接口DelayMS(1);WrComLCD(0x38);WrComLCD(0x01);//显示清屏WrComLCD(0x06);//光标自增，画面不动DelayMS(1);WrComLCD(0x0C);//开显示，关光标并不闪烁void ClearDisLCD(void){WrComLCD(0x01);DelayMS(1);}void WrStrLCD(bit Row,uChar8 Column,uChar8 *String){if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(0xC0+Column);while(*String){WrDatLCD(*String);String++;}}void WrCharLCD(bit Row,uChar8 Column,uChar8 Dat){if(!Row) WrComLCD(0x80+Column);else WrComLCD(0xC0+Column);WrDatLCD(Dat);}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include "led.h"void LED_Run_EN(){LED_Run = 0;}void LED_Run_disEN(){LED_Run = 1;}void LED_Alarm_EN(){LED_Alarm = 0;}void LED_Alarm_disEN(){LED_Alarm = 1;}void LED_Flash(void){P0^1 = 0;DelayMS(1000);P0^1 = 1;DelayMS(1000);}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include "SPI.h"char serial_data;char data_example=0x55;char data_save;bit transmit_completed= 0;void SPI_Config(void){SPCON |= 0x10; /* Master mode */SPCON |= 0x82; /* Fclk Periph/128 */SPCON |= 0x20; /* P1.1 is available as standard I/O pin */SPCON &= ~0x08; /* CPOL=0; transmit mode example */SPCON |= 0x04; /* CPHA=1; transmit mode example */IEN1 |= 0x04; /* enable spi interrupt */SPCON |= 0x40; /* run spi */EA=1; /* enable interrupts */}void it_SPI(void) interrupt 9 /* interrupt address is 0x004B */{switch( SPSTA ) /* read and clear spi status register */{case 0x80:serial_data=SPDAT;transmit_completed=1;break;case 0x10:break;case 0x40:break;}}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include"timer0.h"void timer0_Init(void){TMOD=((TMOD&0xF0)|0x01);//定时器0工作在模式1下//每1mS中断一次TH0=(65535-1000)/255;TL0=(65535-1000)%255;EA=1;//开总中断ET0=1;//打开定时器0的中断TR0=1;//启动定时器0}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include "timer1.h"void timer1_Init(void){TMOD=((TMOD&0X0F)|0x10);//定时器1工作在模式1下TH1=0xFB;TL1=0x1E;EA=1;//开总中断ET1=1;TR1=1;}………………………………………………………………………………………………………………………………………………………#include"uart.h"bit bStatusFlag=0;void UART_Init(void){TMOD&=0x0F;TMOD|=0x20;TH1=0xFD;TL1=0xFD;ET1=0;TR1=1;SCON|=0X50;}void UART_SendOneByte(uChar8 uDat){SBUF=uDat;while(!TI);TI=0;}void UART_SendString(uChar8 *upStr){while(*upStr){UART_SendOneByte(*upStr++);}}uChar8 UART_RecDat(void){static uChar8 uReceiveData;if(RI){uReceiveData=SBUF;RI=0;bStatusFlag=1;}return(uReceiveData);}课程设计心得体会这次课程设计虽然时间有限，但在设计的过程中，我对单片机的应用有了更深的了解。