基于单片机的电动机正反转控制

课程设计报告

题目：基于单片机的电动机正反转控制设计

学生姓名：xxx

学生学号：xxxxxxxxxxxx

系别：电气信息工程学院

专业：自动化

届别：2013

指导教师：xxx

电气信息工程学院

基于单片机的电动机正反转控制

学生：xxx

指导教师：xxx

电气信息工程学院自动化系

1 课程设计的任务与要求

1.1 课程设计的任务

利用AT89C51单片机设计并实现电动机正反转控制及其相关功能。通过本次设计了解并掌握51系列的单片机的结构及其使用方法。

1.2 课程设计的要求

该设计要求能够具有以下功能：

（1）开启后器件没有任何反应。

（2）闭合正转开关按钮电动机开始正转。

（3）闭合反转开关按钮电动机开始反转。

（4）闭合停转开关按钮电动机停止转动。

1.3 课程设计的研究基础

该设计包括硬件和软件设计两部分。

硬件部分包括：直流电动机，电磁继电器，7路反相器，6路反相器。

软件部分包括：基于51单片机的c语言程序。

设计中的相关研究部分介绍如下：

（1）直流电动机部分：更改直流电动机的正负极就可以实现对直流电动机的正反转控制，更改可以使用继电器实现。

（2）电磁继电器部分：通过更改电磁继电器的正负极可以实现对电磁继电器中电磁的有无进行控制。再间接通过电磁的有无控制继电器中开关的打开与闭合。

（3）7路反相器部分：通过反相器可以更改输入电平的高低与其高低值（即当输入为高电压输出为低电压并且低电压为接地电压，当输入为低电压是输出为高电压并且电压强度与接com端相同）。其实质就是为了供给与继电器相适合的高低电压，所以如果没有该部分，则供给继电器的高低电压就有单片机提供，而单片机的输出高低电平为定值，因此需要此部分。

（4）6路反相器部分：该部分是为了结合7路反相器部分使用的，因为负负得正，正正得正。

2 电动机正反转系统方案制定

2.1 方案提出

方案一：使用开关直接控制电动机的正反转，此种设计非常简便易懂，便于修理与使用。

缺点：该方案直接控制易产生火花电弧，会危害操作者生命安全。

如图1所示：

图1开关直接控制电动机正反转

图1中的开关为单刀双掷开关，所以开关有左，中，右三个位置。

方案一开关控制过程如下：

将单刀双掷开关置向左边电动机开始正转，将开关置向右端电动机开始反转，将开关置向中间位置电动机停止转动。

方案二：使用电磁继电器进行控制电动机的正反转。此种设计使用了电磁继电器为了是能让控制过程更安全可靠，顺利解决了方案一的不足。

缺点：该方案不能够满足现代生活对自动化智能化的基本要求。

如图2所示：

图2继电器控制电动机正反转

图2中的开关也是使用单刀双掷开关，所以开关部分同方案一一样有左，中，右三个位置，但是方案2由两个单刀双掷开关控制。通过控制开关的位置直接控制电磁继电器的磁性有无，再进行间接控制电磁继电器中的开关的位置。

方案2开关控制过程如下：

当开关左置时继电器开关亦左置，电动机正转；当开关右置时继电器开关亦右置，电动机反转；当开关中置时继电器开关亦中置，电动机停转。即继电器所控制的开关与原来所直接控制的开关反应完全相同。

方案三：使用单片机控制电磁继电器驱动电动机的正反转。此种设计就满足此设计的要求，有电磁继电器部分，可以实现安全控制；控制部分由智能芯片单片机等部分组成，能够进行自动化智能化的远程智能控制。

如图3所示：

开始

图3单片机控制继电器控制电机正反转

2.2 方案比较

方案一：该方案并不实用，就如上面所说，设计要源于生活而设计，所以设计要考虑到实用时的安全性，而此种直接控制型的方式，在开关打开或关闭的瞬间可能产生电弧火花，不能保证操作人员安全操作！

方案二：该方案依然有很大的缺点，就是控制系统完全由手动操作，而在现在的自动化丰富的生活中，难以满足对于现在这个时代的需求。

方案三：间接控制保证操作安全，远程智能控制能够进行后续的现实生活设计，比如密码锁控制车库卷帘门开关，光照强度控制百褶窗帘的角度调室内最优化采光，智能遥控汽车后备箱的开启与闭合。

2.3 方案论证

由上面三种方案的比较分析得出，方案三能够包含前两种，并且能够进行前两者不能做到的功能，符合现实生活对于安全化，智能化，远控化的要求。

2.4 方案选择

本设计的方案设计者选择第三种（即：使用单片机控制电磁继电器驱动电动机的正反转）进行研究。

3 电动机正反转系统方案设计

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

该设计分为控制模块，驱动模块，特殊功能开发模块。各功能模块介绍如下：（1）控制模块原理：三个开关控制单片机的输入高低电平，通过单片机的接口功能，设计程序控制输出电平的高低，最后达到控制电动机正反转的功能。

控制模块的组成：开关，单片机。

1）开关部分如图4所示：

图4 开关控制部分

如上图4中所示：当某一开关按下时，该路的引脚就会接通地线，使本来为高电压的引脚突变为低电压，从而触发单片机相对应的反应，由此就可以控制整个电路的反应。

2）单片机部分如图5所示：

图5 AT89C51单片机

AT89C51单片机是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

主要特性

○1MCS-51 兼容

○24K字节可编程闪烁存储器

○3寿命：1000写/擦循环

○4数据保留时间：10年

○5全静态工作：0Hz-24Hz

○6三级程序存储器锁定

○7128*8位内部RAM

○832可编程I/O线

○9两个16位定时器/计数器

○105个中断源