减速直流电机角度控制器

设计综合性实验报告

课程名称：减速直流电机角度控制

院（系）：电子工程与自动化学院

专业：自动化

学生学号：0800320232

学生姓名：伍仲明

指导教师：李平赵学军龙超

2011年9月18日

摘要

在工业生产过程中，减速直流电机角度控制器能实现控制生产流程、控制器械精度并可实现精确的检测与调度工作。同时它也有简单易操作、界面友好快捷的特点，对于工业生产也起到了提高生产效率的作用。

本论文介绍了基于STC12系列的单片机的减速直流电机角度控制器的设计，电动机角度控制可以应用于很多自动化设备的控制，它是以STC12C5A60S2作为主要控制芯片，采用4个功率N型MOS管构成H桥对减速直流电动机进行正反转控制，采用电位器与电动机的同轴连接对电动机的转角进行测量与控制。

关键词：自动化控制技术；单片机；减速直流电动机；同轴连接；测量与控制

Abstract

In the industrial production process, the slow realization of DC motor controller can control the angle of the production process, control equipment and to achieve accurate detection accuracy and scheduling work. It also has a simple and easy to operate, user friendly and fast characteristics, for the industrial production also played a role in improving production efficiency.

This paper describes the series of microcontrollers based on the deceleration STC12 DC motor controller design point of view, the motor angle control can be used in a lot of automated equipment control, it is STC12C5A60S2 as the main control chip, using four power N-type MOS tube form H Bridge on the reversing gear DC motor control, using potentiometer and motor angle coaxial connector on the motor to measure and control.

Key words: Automation and control technology;SCM;DC motor deceleration; Coaxial connectors; Measurement and Control

目录

引言 (2)

2 硬件电路原理及设计 (2)

2.1主控系统的设计 (2)

2.1.1单片机STC12C5A32S2介绍 (3)

2.1.2主控系统各部分电路设置 (4)

2.1.3下载电路与通信电路介绍 (4)

2.2电机H桥驱动电路的设计 (7)

2.2.1驱动电路H桥的组成 (7)

2.2.2集成电路IR2111应用介绍 (8)

2.2.3直流电机PWM控制原理 (10)

2.3减速直流电机的简介 (10)

2.4电机转动角度检测 (11)

2.4.1单圈电位器介绍 (11)

3 程序设计 (12)

3.1电机控制信号的产生 (13)

3.1.1利用定时器0产生PWM信号 (14)

3.2A/D数据采集程序设定 (15)

3.3串口通信程序设计 (16)

4 系统调试 (18)

4.1静态调试 (18)

4.2动态调试 (19)

6 结论 (21)

谢辞 (22)

参考文献 (1)

附录 (1)

引言

控制技术是在是在上世纪20年代建立了以频域法为主的经典控制理论后发展起来的，控制技术首先在工业生产中得到了广泛的应用。在空间技术发展的推动下，50年代又出现了以状态空间法的现代控制理论，使控制技术得到了广泛的发展，产生了更多的应用领域。60年代以来，随着计算机技术的发展，控制技术走向了自动化的方向。随着计算机技术的日渐成熟，自动化控制技术与计算机的结合已经成为必然。用计算机控制所有机械的运行才能减少劳动力的浪费。

本文介绍的减速直流电机角度控制器主要控制核心为STC12系列的单片机，并搭配用功率MOS管组建成的H桥驱动电机正反转。将减速直流电机的输出轴与单圈电位器的轴连接好，利用电位器可以进行角度测量，设计H桥功率驱动电路，采用PWM驱动电动机正反转，设计控制器实现0~180度角度控制，控制精度±1度，通过键盘进行角度设置，实际角度可以实时显示。

2 硬件电路原理及设计

减速直流电机角度控制器主要是以单片机为核心，结合H桥驱动电路、电压检测来完成所需功能。总体系统框图如图2-1所示：

图2-1 系统总框图

2.1 主控系统的设计

在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以高性能、高速度、体积

小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成单片机最小系统，它是智能化仪器仪表的基础，也是测控、监控的重要组成部分。在单片机性能与设计需求的综合考虑下，本设计选择了STC12C5A32S2单片机作为主控芯片，主控系统还包括了由晶振组成的外部振荡电路和开关复位电路的设计，四个测试用的按键、四个指示与测试用发光二极管和一个七段四位共阴数码管。主控系统如图2-2。

图2-2 主控系统电路图

2.1.1单片机STC12C5A32S2介绍

STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒),针对电机控制，强干扰场合。另外还有以下特点：

1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。

2.工作电压：5.5V-

3.5V。

3.工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz。

4.用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节等。

5.片上集成1280字节RAM。

6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每