单片机控制电机
单片机控制直流电动机转速的应用
摘要：介绍89C51单片机在直流电机转速控制系统中的应用、实现方法、硬件结构等。本系统采用霍尔元器件测量电动机的转速，用89C51单片机对直流电机的转速进行控制，用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速。
关键词：直流电机；单片机；PWM；霍尔元器件；转速控制
一、前言
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
二、转速的测量原理
转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，它是电动机极为重要的一个状态参数。它的测量精度将直接影响电动机其它有关参数和特性的测试，以及故障检测与诊断的准确性；在速度闭环控制系统中，测速装置属于反馈环节，转速检测的快速性和
精度将直接影响系统的控制效果和动静态性能，因此转速的高精度测试具有重要的意义。其单位为r/min 。转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M 法(测频法)、T 法(测周期法)和MPT 法(频率周期法)，该系统采用了M 法(测频法)。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。因此采用霍尔元器件测量转速是较为常用的一种测量方法。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系：
PT
n 60
(1)
式中：n 为电机转速；P 为电机转一圈的脉冲数；T 为输出方波信号周期根据式(1)即可计算出直流电机的转速。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为L 、b 、d 。若在垂直于薄片平面（沿厚度d ）方向施加外加磁场B ，在沿L 方向的两个端面加以外电场，则有一定的电流经过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为:
f 1=qvb
式中： f 1――洛仑磁力；
q ――载流子电荷； V ――载流子运动速度； B ――磁感应强度。
这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差UH 称为霍尔电压。
其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。霍尔电压大小为：
U
H
=d B I R H ??
式中： RH ---霍尔常数；
d---元件厚度； B---磁感应强度； I---控制电流。
设K H =
d
R
H
，则U H =K H B I ??。K H 为霍尔器件的灵敏系数,它表示该霍
尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B 反向时，霍尔电动势也反向。若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将一块永久磁钢固定在电动机的转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，故输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
三、直流电动机转速控制系统硬件设计
1.脉宽调制（PWM ）原理
小功率直流电机由定子和转子组成，对小功率直流电机调速系统，使用单片机是极为方便的。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机速度。这种方法称为脉冲宽度调制，简称PWM 。小功率直流电动机的转速控制方法是将电动机电源接通一段时间，然后切断电源，再次接通电源，改变电动机通断时间的比列，即可达到调速的目的。
12
0.51D
0v max
V
A 图PMV控制曲线
图1 PWM 控制曲线
图1是直流电动机PWM 控制曲线。这种调速方法称为脉宽调速。设脉冲宽度为t,脉冲周期为T ，电机的平均转速为v d =
D v
?max
;式中, D =T
t 称为占空比，占空
比越大，转速越高，反之就越低。平均转速为v d 与占空比D 之间的关系如图曲线1，由图1可知，平均转速与占空比的关系非完全线性关系，但可以近似看成线性，如图1中虚线2.对于特定的电机，其最大v max 是确定的，因此控制平均转速就要控制占空 比。
用单片机实现脉冲宽度调制是很容易的，只要改变电机定子绕组电压的通、断电时间，即可达到调节电机转速的目的。由已知的平均速度及电机全通电时最大速度
v
max
，通过公式v d =D v
?max
可求出占空比D ，由占空比D 进一步求出脉冲宽度。
T1220V
6V
1
4
3
2
2K R7
LED
+C8
2200μ
F
C9
0.1μF
1
MC7805T
Vm +5V
3
G N D
2+C103300μ
F
图系统供电电源电路图
图2 系统供电电源电路图
2.直流电动机转速控制原理
DAC0832主要由两个8位寄存器和一个8位D/A转换器组成，使用两个寄存器的好处是，能简化某些应用中的硬件接口电路设计。主要的引脚含义如下：D0～D7—数字量数据输入线。ILE—数据锁存允许信号，高电平有效。/CS—输入寄存器选择信号，低电平有效。/XFER—数据转移控制信号线，低电平有效。/WR1输入寄存器的“写”
选通信号，低电平有效。/WR2—DAC寄存器的“写”选通信号。I
OUT1和I
OUT2
---电流输
出线。I
OUT1和I
OUT2
的和为常数，I
OUT1
随DAC寄存器的内容线性变化。一般在单极性输出
时，I
OUT1
接地；在双极性输出时接运放。
通过自制5V电源来确保工作电压正常,由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机的计数器T1，由T1测出电动机的实际转速，并与设定值比较形成偏差。根据比较结果，使DAC0832输出控制电压增大或减小。功放电路将DAC0832输出的模拟电压转换成具有一定输出功率的电动机控制电压。
PWM是单片机上常用的模拟量输出方法，通过单片机控制外接转换电路的DAC输出，可将PWM波的占空比不同的脉宽转换成不同的电压，驱动电动机从而得到不同的转速，程序通过调节输出脉冲的占空比来调节输出模拟电压。本系统用8051的P1.0接直流电动机驱动的PWM输入口。
四、直流电动机转速控制系统软件设计
1、编程思路：控制系统程序的功能是用89C51单片机的T0、T1测出电动机的实际转速，并与给定值进行比较。根据比较结果，使DAC0832芯片的输出控制电压增大或减小。30H单元存放实际转速与设定值是否相等的标志。“1”表示相等，“0”表示不相等。40H单元存放送入DAC0832芯片的数字控制电压。7FFFH为DAC0832地址。
2、系统流程图如图4所示,
RESET +5V
31
40
-EA/Vpp
Vcc
10
1KΩ
32
RESET
GND
P3.6
P2.7
89C51
P0.7
P0.0
39
32
28
16
20
10
18
17
1
2
DGND
AGND
/WR2
/WR1
/XFER
/CS
VRFE
RFE
IOUT2
IOUT1
11
12
9
8
基准电压
功放电路电动机
19
20
+5V
D0
D7
Vcc
ILE
DAC0832
T1
16霍尔元件电动机
图直流电动机转速控制系统原理图
图3 直流电动机转速控制系统原理图
五、直流电动机转速控制系统的工作原理
直流电动机的转速与施加于电动机两端的电压大小有关。本系统用DAC0832控制输出到直流电动机的电压的方法来控制电动机的转速。当电动机转速小于设定值时，DAC0832芯片的输出电压增大，当大于设定值时则DAC0832芯片输出电压减小，从而使电动机以设定的速度恒速旋转。我们采用比例调节器算法。控制规律：
Y=KP e(t)+KI (2)
主程序 中断服务程序
图4 直流电动机转速控制系统流程图
Y
N
Y N
Y
N
开始
栈指针初始化 给转速设定值 （30H ）—0，（40H ）—7FH 延 时
（7FFFH ）—（40H ）
设T0为方式1， T0定时100ms
T1为外部计数方式
允许T0中断 启动T0、T1
T1—0
延 时
（30H ）—0
（30H ）=1？
结 束
进 栈
禁止T0、T1计数
取T1值、计算实际转速
（40H ）—
（40H ）—1
恢复T0初值
(30H)—1
转速>定值？
转速<定值？
（40H ）— （40H ）+1
中断返回
（7FFFH ）—（40H ）
式中：Y---比例调节器输出，KP ---比例系数，KI ---积分系数, e(t)---调节器的输入，一般为偏差值。
从式(2)可以看出，调节器的输出Y与输入偏差值e(t)成正比。因此，只要偏差e(t)一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差e(t)有关外，主要取决于比例系数Kp，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大。反之，比例系数越小，调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。对于扰动较大，惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性。该系统采用了比例积分调节器，简称PI调节器，使系统在扰动的作用下，通过PI调节器的调节器作用使电动机的转速达到静态无差，从而实现了静态无差。无静差调速系统中，比例积分调节器的比例部分使动态响应比较快（无滞后），积分部分使系统消除静差。六、结论
本系统用单片机构成电动机转速的控制系统，采用比例积分调节器算法，效率高，电路简单，使用也比较广泛。
单片机温度感应控制电路原理图
引言 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。 1硬件电路设计 以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1所示。 1.1 温度检测和变送器 温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于 0℃-1000℃的温度检测范围，相应输出电压为0mV-41.32mV。 变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。 为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。例如：若温度测量范围为500℃-1000℃，则热电偶输出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。这样，采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。 1.2接口电路 接口电路采用MCS-51系列单片机8031，外围扩展并行接口8155，程序存储器EPROM2764，模数转换器ADC0809等芯片。 由图1可见，在P2.0=0和P2.1=0时，8155选中它内部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0时，8155选中它内部的三个I/O端口工作。相应的地址分配为： 0000H - 00FFH 8155内部RAM 0100H 命令/状态口 0101H A 口 0102H B 口 0103H C 口 0104H 定时器低8位口 0105H 定时器高8位口 8155用作键盘/LED显示器接口电路。图2中键盘有30个按键，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只要某键被按下，相应的行线和列线才会接通。图中30个按键分三类：一是数字键0-9，共10个；二是功能键18个；三是剩余两个键，可定义或设置成复位键等。为了减少硬件开销，提高系统可靠性和降低成本，采用动态扫描显示。A口和所有LED的八段引线相连，各LED的控制端G和8155C口相连，故A口为字形口，C口为字位口，8031可以通过C口控制LED是否点亮，通过A口显示字符。
单片机控制直流电机分解
1.设计思路 1.1方案对比 1.1.1电机调速控制模块： 方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。 兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。
1.2.1 PWM调速工作方式： 方案一：双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。 方案二：单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。 由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。 1.2.2 PWM调脉宽方式： 调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM 脉冲的软件实现上比较方便。 1.2.3 PWM软件实现方式： 方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。 方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。
基于单片机ATS控制步进电机正反转
基于单片机A T S控制步进 电机正反转 The latest revision on November 22, 2020
目录 步进电机 (7) 附件A 源程序 .......................................... (12) 附件B 仿真结果 (15) 致谢 (18)
摘要 能够实现步进电机控制的方式有多种,可以采用前期的模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。本文介绍一种用AT89S52作为核心部件进行逻辑控制及信号产生的单片机技术和汇编语言编程设计的步进电机控制系统，步进电机背景与现状、硬件设计、软件设计及其仿真都做了详细的介绍，使我们不仅对步进电机的原理有了深入的了解，也对单片机的设计研发过程有了更加深刻的体会。本控制系统采用单片机控制，通过人为按动开关实现步进电机的开关，复位。该系统还增加了步进电机的加速及减速功能。具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。 关键词： AT89S52 步进电机 ULN2003 第一章系统分析 框图设计 根据系统要求画出基于AT89S52单片机的控制步进电机的控制框图如图2-1所示。
图2-1基于AT89C52单片机的控制步进电机的控制框图 系统主要包括单片机、复位电路、晶振电路、按键电路、步进电机及驱动电路几部分。 晶振电路 AT89C52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。 晶振模块自带振荡器、提供低阻方波输出，并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器（硅振荡器）。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高，多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。图2-2为晶振电路。 图2-2 晶振电路 第二章系统设计 硬件连接图 根据图2-1，可以设计出单片机控制步进电机的硬件电路图，如图3-1所示。
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一） 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
电动机正反转实验报告
实验一三相异步电动机的正反转控制线路 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。 2、掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法。 二、实验设备 三相鼠笼异步电动机、继电接触控制挂箱等 三、实验方法 1、接触器联锁正反转控制线路 (1) 按下“关”按钮切断交流电源，按下图接线。经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。 (3) 按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (4) 按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 (5) 再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 Q1 23 220V
图1 接触器联锁正反转控制线路 3、按钮联锁正反转控制线路 (1)按下“关”按钮切断交流电源。按图2接线。经检查无误后，按下“开”按钮通电操作。 (2) 合上电源开关Q 1，接通220V 三相交流电源。 (3) 按下SB 1，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (4) 按下SB 3，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 (5) 按下SB 2，观察并记录电动机M 的转向、各触点的吸断情况。 Q 1 220V
图2 按钮联锁正反转控制线路 四、分析题 1、接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？ 实验二交流电机变频调速控制系统 一﹑实验目的 1．掌握交流变频调速系统的组成及基本原理； 2．掌握变频器常用控制参数的设定方法； 3. 掌握由变频器控制交流电机多段速度及正反向运转的方法。 二﹑实验设备 1．变频器；2. 交流电机。 三、实验方法 （一）注意事项 参考变频器的端子接线图，完成变频器和交流电机的接线。主要使用端子为R﹑S ﹑T；U﹑V﹑W；PLC﹑FWD﹑REV﹑BX﹑RST﹑X1﹑X2﹑X3﹑X4﹑CM。 变频器电源输入端R﹑S﹑T和电源输出端U﹑V﹑W均AC380V高电压﹑大电流信号，任何操作都必须在关掉总电源以后才能进行。
51单片机PWM控制直流电机正反转
//程序说明：使用内部时//PWM0=P3^7PWM1=P3^5 PWM2=P2^0 PWM3=P2^4 #include
实验一 电动机正反转实验
实验一电动机正反转实验 一、实验目的 1、通过练习实现与、或、非逻辑功能，熟悉PLC编程方法。 2、熟悉ZY17PLC12BC实验箱的使用方法。 二、实验器材 1、ZY17PLC12BC型可编程控制器实验箱 1台 2、PC机或FX-20P-E编程器 1台 3、编程电缆 1根 4、连接导线若干 三、实验原理 （1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上。另外，与后述的ANB指令组合，在分支起点处也可使用。 （2）OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态继电器、定时器，计数器的线圈的驱动指令、对于输入继电器不能使用。 （3）并行输出指令可多次使用。 2、触点串联（AND/ANI） 说明： （1）用AND、ANI、指令，可进行触点的串联连接。串联触点的个数没有限制，该指令可以多次重复使用。 （2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称之为纵接输出。这种纵接输出，如果顺序不错，可以多次重复，
3、触点并联（OR/ORI） （1）OR、ORI用作为1个触点的并联连接指令。如果连接2个以上的触点串联连接的电路块的并联连接时，要用后述的ORB指令。 （2）OR、ORI指令是从该指令的当前步开始对前面的LD、LDI指令并联连接。并联连接的次数无限制，但由于编程器和打印机的功能对此有限制，所以并联连接的次数实际上是有限制的。 （1）两个以上的触点串联连接的电路称之为串联电路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令，分支的结束用ORB指令。 （2）ORB指令与后述的ANB等均为无操作元件号的指令。 （1）分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令。并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。 （2）若多个并联电路块顺次用ANB指令与前面电路串联连接，则ANB的使用次数没有限制， （3）虽然可以连续使用ANB指令，但这时与ORB指令同样要注意LD、LDI指令的使用次数限制（8次以下）。 6、程序结束（END） 7、控制要求 本实验利用PLC控制电机正反转。发光二极管KM1亮模拟电机正转，发光二极管KM2
51单片机直流无刷电机控制
基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号：3100501044 班级：电气1002 ：王辉军
摘要 直流无刷电机是同步电机的一种，由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计，它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词：单片机，直流无刷电动机，控制系统
直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的，它是步进电动机的一种，继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用，而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器，空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势，尤其是随着微电子技术的发展，直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域，这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机，利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转，加减速等控制，并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容，既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述，又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1．直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的，直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点，克服了直流电动机需要换向器的缺点，在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结，A、B、
PLC控制实验--变频器控制电机正反转
实验二十八变频器控制电机正反转 一、实验目的 了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。二、实验设备 序号名称型号与规格数量备注 1 网络型可编程控制器高级实验装置THORM-D 1 2 实验挂箱CM51 1 3 电机WDJ26 1 4 实验导线3号/4号若干 5 通讯电缆USB 1 6 计算机 1 自备 三、控制要求 1.正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流。 2.通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转。 3.运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间。 四、参数功能表及接线图 1.参数功能表 序号变频器参数出厂值设定值功能说明 1 n1.00 50.00 50.00 最高频率 2 n1.05 1.5 0.01 最低输出频率 3 n1.09 10.0 10.0 加速时间 4 n1.10 10.0 10.0 减速时间 5 n2.00 1 1 操作器频率指令旋钮有效 6 n2.01 0 1 控制回路端子（2线式或3线式） 7 n4.04 0 1 2线式（运转/停止（S1）、正转/反转（S2）） 注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值（2）设定n0.02=0可设定及参照全部参数 2.变频器外部接线图 五、操作步骤
1.检查实验设备中器材是否齐全。 2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。 3.打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。 4.打开开关“K1”，观察并记录电机的运转情况。 5.旋转操作面板频率设定旋钮，增加变频器输出频率。 6.关闭开关“K1”，变频器停止运行。 7.打开开关“K1”、“K2”，观察并记录电机的运转情况。 六、实验总结 1.总结使用变频器外部端子控制电机正反转的操作方法。 2.总结变频器外部端子的不同功能及使用方法。
单片机控制直流电机正反转资料
目录 第1章总体设计方案 (1) 1.1 总体设计方案 (1) 1.2 软硬件功能分析 (1) 第2章硬件电路设计 (2) 2.1 单片机最小系统电路设计 (2) 2.2直流电机驱动电路设计 (2) 2.3 数码管显示电路设计 (4) 2.4 独立按键电路设计 (5) 2.5 系统供电电源电路设计 (5) 2.5.1直流稳压电路中整流二极管的选取： (6) 2.5.2直流稳压电路中滤波电容的选取： (6) 第3章系统软件设计 (7) 3.1 软件总体设计思路 (7) 3.2 主程序流程设计 (7) 附录1 总体电路图 (10) 附录2 实物照片 (11) 附录3 C语言源程序 (12)
第1章总体设计方案 1.1 总体设计方案 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，本次实习采用了驱动芯片来驱动直流电机，并运用单片机编程控制加以实现。 系统设计采用驱动芯片来控制的，所以控制精度和可靠性有了大幅度的提高，并且驱动芯片具有集成度高、功能完善的特点，从而极的大简化了硬件电路的设计。 图1.1 直流电机定时正反转方案 1.2 软硬件功能分析 本次实习直流电机控制系统以STC89C52单片机为控制核心，由按键输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L293D直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将变化的定时时间送到LED数码管完成实时显示。
51单片机AD89电路设计程序+原理图
AD0809在51单片机中的应用 我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数据采集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的I/O口扩展接口电路直接得到，由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D或V/F实现。下现我们就来了解一下AD0809与51单片机的接口及其程序设计。 1、AD0809的逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2、AD0809的工作原理 IN0－IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道
的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
基于51单片机控制直流电机的设计
可以实现的功能是： 按下左转键则开始向左转动 按下右转键则向右转动 按下停止键则开始逐渐停止转动 按下调速键一次则会加速一档 按下调速键二次则会加速二档 按下调速键三次则会加速三档 按下调速键四次则会加速四档 按下调速键五次则会回到最初速度重新记档位 设计思路： 直流电机只要能提供一定的直流就可以转动，改变电压极性可以改变转动方向，可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它，脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度，因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用，图中的二极管就直到这个作用，另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整，这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变，从而改变时间。用51实现PWM信号的输出，相对麻烦点，要是AVR就可以方便地实现PWM信号，由见51单片机的局限性与AVR单片机的优势。 原理图
详细程序： #include
单片机课设步进电机控制正反转(单片机爱好者)
单片机课程设计报告设计题目：步进电机控制系统 学院机械工程学院 专业机械设计制造及其自动化 班级 姓名 学号 指导教师 湖北工业大学 2010 年秋季学期
目录 1.设计目的 (2) 2.设计的主要内容和要求 (2) 3.题目及要求功能分析 (2) 4.设计方案 (5) 4.1 整体方案 (5) 4.2 具体方案 (5) 5．硬件电路的设计 (6) 5.1 硬件线路 (6) 5.2 工作原理 (7) 5.3 操作时序 (8) 6. 软件设计 (8) 6.1 软件结构 (8) 6.2 程序流程 (9) 6.3 源程序清单 (9) 7. 系统仿真 (9) 8. 使用说明 (10) 9. 设计总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
步进电机的控制 1.设计目的 （1）熟悉单片机编程原理。 （2）熟练掌握51单片机的控制电路和最小系统。 （3）单片机基本应用系统的设计方法。 2.设计的主要内容和要求 （1）查阅资料，了解步进电机的工作原理。 （2）通过单片机给参数控制电机的转动。 （3）通过按钮控制启停及反转。 （4）其他功能。 3．题目及要求功能分析 步进电机：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其精度高等特点，广泛应用于各种工业控制系统中。 三相单、双六拍步进电机的结构和工作原理： 三相单、双六拍步进电机通电方式：这种方式的通电顺
51单片机的若干电路原理图
51单片机的若干电路原理图 单片机 2007-10-23 20:36:31 阅读198 评论0 字号：大中小订阅 利用下面这些原理图，就可以自己动手做个简单的实验板啦~~~~ 1 外接电源供电电路及电源指示灯 在单片机实训板上为系统设计了一个外接电源供电电路，这个电源电路具备两种电源供电方式：一种是直接采用PC的USB接口5V直流电源给实训板供电，然后在电源电路中加入一个500mA电流限制的自恢复保险丝给PC的USB电源提供了保护的作用；另一种是采用小型直流稳压电源供电，输出的9V直流电源加入到电源电路中，通过LM7805稳压芯片的降压作用，给实训板提供工作所需的5V电源。 如图2.4所示为采用LM7805稳压芯片进行降压供电的电源电路。 图2.4 外接电源供电电路 同时，为了显示外接电源给实训板提供了电源，在系统中增加了电源指示灯电路，如图2.5。 发光二极管工作在正常工作状态时，流过LED的电流只需要5～10mA左右就行，在电路中采用白发红高亮LED，所以可以取5mA左右
的电流值，通过计算，可知：连接LED的限流电阻的阻值可以采用680Ω。 图2.5 电源指示灯电路 2 系统复位电路 复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，即可使单片机复位。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或是操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，也需要按复位键重新复位。 在系统中，为了实现上述的两项功能，采用常用的按键电平复位电路，如图2.6所示。 2.6 按键电平复位电路 从途中可以看出，当系统得到工作电压的时候，复位电路工作在上电自动复位状态，通过外部复位电路的电容充电来实现，只要Vcc
电机正反转实验
电机正反转实验 一．实验目的 1．了解机床电气中三相电机的正反转控制和星三角启动控制。 2．掌握电动机的常规控制电路设计。 3.了解电动机电路的实际接线。 4.掌握GE FANUC 3I系统的电动机启动程序编写。 二．实验原理和电路 交流电动机有正转启动和反转启动，而且正反转可以切换，启动时，要求电动机先接成星型连接，过几秒钟再变成三角形连接运行。PLC控制电动机的I/O 地址如下表所示： PLC模拟控制电动机I/O地址表 输入输出 器件(触摸屏M)说明器件说明I1（M21）正转Q2 正转 I2（M22）反转Q3 星形 I3（M23）停止Q4 三角形 Q5 反转 电动机星三角启动电气接口图:
模块的现场接线 接线前请熟悉接线图，我们在这里简单介绍下输入输出模块的接线方法，在接下来的实验中不再赘述。详细请见第一章的模块介绍。 ●输入模块现场接线 IC694MDL645,数字量输入模块,提供一组共用一个公共端的16个输入点,如图所示。该模块即可以接成共阴回路又可以接成共阳回路，这样在硬件接线时就非常灵巧方便。但在本系统中，我们统一规定本模块接成共阳回路，即1号端子由系统提供负电源，外部输入共阳。 IC694MDL645数字量输入模块现场接线 ●输出模块现场接线 IC694MDL754,数字输出模块，提供两组（每组16个）共32个输出点。每组
有一个共用的电源输出端。这种输出模块具有正逻辑特性；它向负载提供的源电流来自用户共用端或者到正电源总线。输出装置连接在负电源总线和输出点之间。这种模块的输出特性兼容很广的负载，例如：电动机、接触器、继电器，BCD 显示和指示灯。用户必须提供现场操作装置的电源。每个输出端用标有序号的发光二极管显示其工作状态（ON/OFF）。这个模块上没有熔断器。接线必须注意。 即：17端接正电源，18端接负电源及外部负载的共阴端。 IC694MDL754数字量输出模块现场接线 三：实验步骤： 1.编写PLC程序，可参照参考程序，并检查，保证其正确。 2.按照电器接口图接线。 3.下载程序。 4.置PLC于运行状态，按下启动键，观察电机运行。 5.实验结束后，关电源，整理实验器材。 四：实验器材 1.GE FANUC 3I系统一套 2.PYS3电机正反转模块一块 3.网线一根 4.KNT连接导线若干
基于单片机的直流电机控制(正反转、开关控制)
基于单片机的直流电机控制（正反转，开关控制）原理图如下： 程序如下： /*用电机来代表门的转动情况*/ #include
{ unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } /***************************************************************/ void Timer0_int(void) interrupt 1 using 1//定时器0中断处理主要用来处理换方向的时候 { TR0 = 0; TL0=(65536-50000)/ 256; //定时50ms TH0=(65536-50000)% 256; TR0 = 1; if(Flag == 1)//代表改变方向 { P2_0 = 0; P2_1 = 1; } else //方向不变 { P2_1 = 0; P2_0 = 1; } } /****************开始转动：人满时候开始转动**************/ void motor_start(void) { if(kaimen==1) { //Delay(10); if(kaimen==1) { P2_0 = 0; P2_1 = 1; } } } /***************有人但是人未满时或者有夹到人的时候暂停*************/ void motor_pause(void) { if(zanting==1) { Delay(10);
单片机电路图详解
单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54) 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
基于单片机控制直流电动机
单片机原理及系统课程设计 专业： 班级： 姓名: 学号： 指导教师： ......... 2015年12月27日
基于单片机控制直流电动机 1 引言 通过一个学期的学习，我认为要学好单片机这门课程，不仅要认真学习课本知识，更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识，本次课设中我们设计制作的题目是基于单片机的直流电动机的转速检测与PWM调制。 1.1 设计背景 PWM 直流电机应用对市场调查显示，目前各工业各产品都大量用到PWM 调速电机,直流调速电机对市场需求量是相当的大。 1.2直流电机的发展 1834 德国雅可比发明直流发动机1888 南斯拉夫裔美国特斯拉发明了交流电动机1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人，据说是德国的雅可比。他于1834年前后成了一种简单的装置：在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。后来，雅可比做了一具大型的装置。安在小艇上，用320个丹尼尔电池供电，1838年小艇在易北河上首次航行，时速只有2.2公里，与此同时，美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机。 2 设计方案及原理 2.1 系统设计方案 本次设计用单片机输出PWM 到电机驱动电路H桥，通用按键调节电机的速度。用单片机定时器发生PWM 用按键改变定时初值，可以改变PWM的占空比从而改变速度。
主要研究内容： 1）硬件电路单片机最小系统、H桥驱动电路、按键模块、 2）软件程序用Proteus进行仿真加工，使用C语言编写程序。 2.2H桥原理图 图1H桥电路原理图 2.2.1H桥驱动电路 图2中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图2及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示，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，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左
基于单片机原理的步进电机的正反转程设计报告书
基于单片机原理的步进电机的正反转程设计报告书
电机控制课程设计报告书题目基于单片机原理的步进电机的正反转
目录....................................................................... 错误!未定义书签。摘要...................................................................... 错误!未定义书签。 1.概述................................................................... 错误!未定义书签。 1.1课程设计的任务和要求 ............................ 错误!未定义书签。 1.2设计思路框架............................................ 错误!未定义书签。 1.3设计方案的模块解释................................ 错误!未定义书签。 2.系统硬件设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1单片机最小系统原理介绍 ........................ 错误!未定义书签。 2.1.1 AT89C51的工作原理 ....................... 错误!未定义书签。 2.1.2复位电路的工作原理 ...................... 错误!未定义书签。 2.1.3晶振电路的工作原理 ...................... 错误!未定义书签。 2.2电机驱动电路原理介绍 ............................ 错误!未定义书签。 3.系统软件设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 3.1系统流程图 ............................................... 错误!未定义书签。 3.2系统程序分析............................................ 错误!未定义书签。4．调试过程与结果 .............................................. 错误!未定义书签。5．总结与体会 ...................................................... 错误!未定义书签。 6.参考资料............................................................. 错误!未定义书签。 7.附录.................................................................... 错误!未定义书签。