单片机控制三相异步电动机正反转

摘要

我的这次毕业设计论文主要介绍了三相异步电动机的发展史,及国的现状和单片机远距离控制三相异步电动机未来的应用前景。并且阐述了三相异步电动机正转、反转、停止的控制原理，如何用红外遥控设备实现电动机的正转、反转、停止三种状态的切换。还阐述了单片机远距离控制三相异步电动机的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。实现了对三相异步电动机正转、反转、停止的控制。这期间主要使用protel99se 软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对单片机远距离控制三相异步电动机的设计。

关键词

红外遥控设备、单片机；三相异步电动机电机、控制器。

目录

摘要 (Ⅰ)

第一章、引言 (1)

第二章、三相异步电机控制系统 (2)

第三章、 AT89C52 单片机 (4)

第四章、红外遥控器设计 (6)

第五章、三相异步电动机原理与控制 (8)

第六章、实现 (11)

第七章、结构图 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

致 (33)

附录 (34)

第一章、引言

1.1三相异步电动机发展史

在国外，费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后，19世纪80年代中期，多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电动机。并在后来得到了广泛的应用。三相异步电动机是交流电动机的一种，又称感应电机。具有结构简单，制造容易，坚固耐用，维修方便，成本低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性，故能满足绝大多部分工农业生产机械的拖动要求，从而成为各类电机中产量最大，运用最广的一种电动机。

1.2我国三相异步电动机发展

我国电动机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三相异步电动机为主。70年代初期，电动机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对电动机本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。80年代后三相异步电动机已经得到广泛的应用。

1．3单片机远距离控制三相异步电动机的应用前景

目前，随着电子技术、控制技术以及电动机本体的发展和变化，单片机远距离控制三相异步电动机系统已经受到广泛的应用。因为在很多工业生产中，很多工厂的环境很差，工人在现场工作，很容易患各种职业病，不管是对工厂还是对工人都是很大的损失。因此，随着社会的需要，机械设备的远程控制的出现对工厂的生产起到了很大的帮助。提高了社会生产力，对未来的社会发展有很深远的意义。因此，单片机远距离控制三相异步电动机的发展前景非常广。

第二章、三相异步电机控制系统

2. 1三相异步电动机系统框图

2．2 控制单元

控制单元、驱动电路为控制系统的核心部分。

控制单元是整个系统最核心的部分,是系统的指挥中心。用于协调各部分的运行，主要负责接收通信端口或输入电路送来的信息，并对其进行识别，译码，并做出相应的动作，发出控制信号用以控制步进电动机。控制单元实质上是具有处理能力的微处理器芯片。

控制单元可以由：单片机、DSP、PLC等充当。本文选用由ATEML公司生产的AT89C52单片机。

2．3驱动电路

驱动电路是负责将控制单元送来的微电流信号进行放大用以驱动三相异步电动机运转，驱动电路实质上是功率放大器。

常见的驱动电路：单电压型功放电路、高低压切换型功放电路、斩波恒流功放电路等再就是采用专用的集成芯片。本文采用L297/L298芯片，由这两种芯片构成的驱动电路具有控制方便、精度高、并且不需要外围扩展。

2．4通信端口

通信端口是三相异步电机控制器与上位机（主要是指计算机）进行通信的接口，PC机串口采用的通信标准RS-232标准。使用单片机的USART端口与计算机的串口（9芯）相连进行通信。

2．5其它

显示屏：人机交互的窗口，使用LED显示器。

输入电路：用于输入控制信息，告诉控制器如何运转

第三章、AT89C52单片机

3.1 MCS-51 单片机硬件结构

虽然单片机在形态上只是一块芯片，但它已具有了微型计算机的组成结构和功能。在MCS-51单片机中除了有CPU、存储器和并行输入/输出接口外，还包含由定时器/计数器、串行I/O 接口和中断管理逻辑等部件。

3.2 MCS-51 单片机的基本组成

MCS-51单片机是由8 位CPU、存储器、串并行I/O口、定时器/计数器、中断系统、振荡器和时钟系统等组成，各部分之间通过系统总线相连。如图1.1 所示为MCS-51 单片机的系统功能模块框图。

（点击查看大图）图 1.1 MCS-51单片机的系统功能模块框图

3.3 AT89S52 单片机的引脚图及各引脚功能说明

AT89S52 是Atmel公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 位在系统可编程Flash存储器。AT89S52 使用Atme

公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，也适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52 具有PDIP、PLCC、TQFP3 种封装形式以适用于不同的使用场合。各封装引脚定义如图1.2所示。

图 1.2 AT89S52引脚图

下面简单介绍AT89S52 各引脚的功能：

VCC：电源。

GND：地。

P0 口：P0 口是一个8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8 个TTL逻辑电平。对P0 端口写“1”时，引脚用做高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有部上拉电阻。在Flash编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。在程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TT

逻辑电平。当对P1 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。当作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0 和P1.2 分别作为定时器/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表1-1 所示。在Flash编程和校验时，P1口接收低8 位地址字节。

P2 口：P2 口是一个具有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TT

逻辑电平。对P2 端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以