微机原理及应用课程设计说明书微型直流电机调速系统设计

微机原理及应用课程设计说明书设计题目：微型直流电机调速系统设计

目录

一、系统功能要求分析 (1)

二、方案设计及其说明 (2)

三、原理线路设计 (3)

1．原理线路

2．工作原理说明

3．操作时序分析

4．特点说明

四、程序设计 (4)

1．程序结构及流程

2．程序算法分析

3．关键程序段说明

4．源程序清单

五、系统调试及结论 (5)

1．调试方法

2．重点问题及解决方法

3．运行结果及结论

六、设计体会 (6)

参考文献 (7)

一、系统功能要求分析

此设计要求利用实验装置，设计一个直流电机控制系统的原理线路，编制应用程序，实现直流电机转速控制的功能，并且进一步可增加转速测量的功能。系统功能具体要求及分析如下：

（1）开始运行，电机停止：未按任何键之前，设定初值，使经DA0832转换后的电流为零，电机不转。

（2）按档调速功能：直流电机可有三个转速，分为一、二、三档，其中按下按键“一”电机在低速档运行；按下按键“二”电机在中速档运行；按下按键“三”电机在高速档运行。

（3）连续调速功能：按下“加速”键，编程控制DA0832输入数字量累加，直流电机可在原速基础上升速；按下“减速”键，编程控制DA0832输入数字量自减，直流电机可相对原速减速。

（4）停止功能：设有停止键，控制电机的停止运行。调节电位器改变DA0832的基准电压，使得初值00H对应的输出电流为0，从而电机停止运行。（5）改变转向功能：原理上，调节DAC0832的基准电压，使得某一中间值对应转速为零，则在输入数字量大于此值时为正电压，电机正转；再输入数字量小于此值时为负电压，电极反转。

（6）测速功能：在一定时间内对霍尔元件产生的脉冲数计数，从而求得电机转速，并在数码管显示。

二、方案设计及其说明

（一）硬件设计

在硬件上，所用到的芯片主要有：CPU8086、并行通信接口芯片8255A、可编程定时计数芯片8253、可编程中断控制器8259A、以及键盘扫描显示芯片8279。

（1）电机转速的控制：电机转速大小的控制可以通过改变加于电机两端的电压来实现，选用DAC0832芯片实现数字量到模拟量的转化，设置电机转速给定值，不同的数字量对应输出不同的电流，再通过一个高输入阻抗的线性运算放大器LM324得到相应的模拟电压信号，从而控制电机转速。

（2）按键状态的检测及显示：设K1、K2、K3为一、二、三档，K4为停止键，

K5、K6为加速和减速键。选用8255芯片PA口读取按键状态从而控制电机在不同档运行以及电机加速或减速，并且可以通过8255 的PB口输出控制相应按键指示灯的亮灭以及利用8279芯片得到数码管相应的显示，如：在一档，其灯亮，且显示“1”。

（3）转速的测量及显示：利用霍尔传感器产生转速脉冲，用8253芯片设计定时/计数电路通过脉冲计数测得转速。可用8253的CT0记脉冲数，CT1定时到利用8259产生中断，显示计数。经分析，实验时电机旋转一圈可产生4个脉冲，则可以定时0.25S产生中断，利用8279对计数进行显示，即为转速。

（二）软件设计

设计中用到的有8253、8255，8259的初始化程序，各开关状态检测及电机速度控制子程序，以及调用库函数DISPLAY8显示程序，中断服务程序，延时子程序等。

三、原理线路设计

3.1原理框图：

3.2工作原理说明

1、数模转换模块：利用DAC0832芯片，其工作原理如下:

DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式。其由倒T型R-2R 电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。运算放大器输出的模拟量与输入的数字量成正比，从而实现D\A转换。

DAC0832输出的是电流，本设计中需用输出电压控制电机转速，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。

DAC0832外部线路如图所示。

2、按键控制模块：利用并行接口通信8255芯片，其有三个8位的并行I/O 端口为PA、PB、PC ，一个控制端口，运用可编程功能对控制端口写入不同的控制字可定义PA、PB、PC的工作方式或者直接对C口进行操作。

8255有两个控制字如图：

图2.1 C口置位/复位控制字图2.2 工作方式控制字

在此设计中，用PA、和PB工作在基本输入输出方式，PA输入开关状态，PB作为输出口控制8个LED的亮灭。8255接线原理如图2.3

图2.3

3、测速模块：利用8253和8259芯片。

8253有3个完全独立的16位定时计数器：CT0、CT1、CT2，均为减法计数器，可预置计数初值，有6种可选择的工作方式，写入相应控制字，以实现计数、定时、分频等功能。

8253接线原理如图3.1.

图3.1

在此设计中，选用计数器0工作在方式二作为计数器，对霍尔元件产生的转速脉冲进行计数；用计数器1工作在方式二作为定时器，定时0.25S，可循环定时，每次定时到会产生负脉冲，利用其上升沿作为8259的中断信号，在中断服务中对所计数进行显示。

方式二为计数分频方式，工作方式如图3.2。

4、显示模块：利用可编程键盘/显示接口8279,8279可为64键的接触式按键阵列提供扫描接口，显示部分能为发光二极管、数码管、液晶显示器等提供扫描显示接口。由于它本身可提供扫描信号，因而可代替微处理器完成键盘和显示器的控制，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。

在此设计中，通过调用8279显示函数在晶体管上显示开关状态和电机运行速度。