关于51单片机晶振的二十一个问题

关于51单片机晶振的二十一个问题
关于51单片机晶振的二十一个问题

回首当年,在初学51单片机的时候,总是伴随很多有关与晶振的问题,其实晶振就是

如同人的心脏,是血液的是脉搏,把单片机的晶振问题搞明白了,51单片机的其他问题

迎刃而解……

今天51单片机有关晶振的问题一并总结出来,希望对初学51的童鞋来说能有帮助。

一,为什么51单片机爱用11.0592MHZ晶振?

其一:因为它能够准确地划分成时钟频率,与UART(通用异步接收器/发送器)量常见

的波特率相关。特别是较高的波特率(19600,19200),不管多么古怪的值,这些晶振都

是准确,常被使用的。

其二:用11.0592晶振的原因是51单片机的定时器导致的。用51单片机的定时器做

波特率发生器时,如果用11.0592Mhz的晶振,根据公式算下来需要定时器设置的值都

是整数;如果用12Mhz晶振,则波特率都是有偏差的,比如9600,用定时器取0XFD,实

际波特率10000,一般波特率偏差在4%左右都是可以的,所以也还能用STC90C516晶

振12M波特率9600,倍数时误差率6.99%,不倍数时误差率8.51%,数据肯定会出错。这也就是串口通信时大家喜欢用11.0592MHz晶振的原因,在波特率倍速时,最高可达到57600,误差率0.00%。用12MHz,最高也就4800,而且有0.16%误差率,但在允许

范围,所以没多大影响。

二,在设计51单片机系统PCB时,晶振为何被要求紧挨着单片机?

原因如下:晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动,而振动又会产生电流反馈

给电路,电路接到反馈后进行信号放大,再次用放大的电信号来激励晶振机械振动,晶

振再将振动产生的电流反馈给电路,如此这般。当电路中的激励电信号和晶振的标称频率相同时,电路就能输出信号强大,频率稳定的正弦波。整形电路再将正弦波变成方波送

到数字电路中供其使用。

问题在于晶振的输出能力有限,它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在IC(集成电路)

内部,通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使用。

晶振和IC间一般是通过铜走线相连的,这根走线可以看成一段导线或数段导线,导线

在切割磁力线的时候会产生电流,导线越长,产生的电流越强。现实中,磁力线不常见,电磁波却到处都是,例如:无线广播发射、电视塔发射、手机通讯等等。晶振和IC之间

的连线就变成了接收天线,它越长,接收的信号就越强,产生的电能量就越强,直到接

收到的电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时,IC内的放大电路输出的将不再是

固定频率的方波了,而是乱七八糟的信号,导致数字电路无法同步工作而出错。

所以,画PCB(电路板)的时候,晶振离它的放大电路(IC管脚)越近越好。

三、单片机电路晶振不起振原因分析

遇到单片机晶振不起振是常见现象,那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?

①PCB板布线错误;②单片机质量有问题;③晶振质量有问题;④负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题;⑤PCB板受潮,导致阻抗失配而不能起振;⑥晶振电路的走线过长;⑦晶振两脚之间有走线;⑧外围电路的影响。

解决方案,建议按如下方法逐个排除故障:

①排除电路错误的可能性,因此可以用相应型号单片机的推荐电路进行比较。②排除外围元件不良的可能性,因为外围零件无非为电阻,电容,很容易鉴别是否为良品。③排除晶振为停振品的可能性,因为不会只试了一二个晶振。④试着改换晶体两端的电容,也许晶振就能起振了,电容的大小请参考晶振的使用说明。⑤在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近IC,杜绝在晶振两脚间走线。

四,51单片机时钟电路用12MHZ的晶振时那电容的值是怎样得出来的?拿内部时钟电路来说明吧!

其实这两个电容没人能够解释清楚到底怎么选值,因为22pF实在是太小了。这个要说只能说和内部的振荡电路自身特性有关系,搭配使用,用来校正波形,没有人去深究它到底为什么就是这么大的值。

89c52单片机如果不接晶振会有什么后果?

单片机不工作了程序无法烧入……等等

五,单片机晶振电路中两个微调电容不对称会怎样?相差多少会使频率怎样变化?在检测无线鼠标的接受模块时,发现其频率总是慢慢变化(就是一直不松探头的手,发现频率慢慢变小)晶振是新的!

电容不对称也不会引起频率的漂移,说的频率漂移可能是因为晶振的电容的容量很不稳定引起的,可以换了试,换两电容不难,要不就是的晶振的稳定性太差了,或者测量的方法有问题.

六,单片机晶振与速度的疑问,执行一条指令的周期不是由晶振决定的吗。那么比如51单片机和MSP430,给51接高速晶振,430接低速的,是不是51跑的要快?是不是速度单片机速度仅仅与晶振有关,关键是单片机能不能支持那么大的晶振?

每个单片机的速度是受到内部逻辑门电平跳变速度限制的。两个芯片同时使用同样的晶振,比如12M的。因为AVR是RISC指令集,它在同样外部晶振频率下,比51要快。

比如,51最快能接40M,AVR是16M的晶振。

STC89C52大都用12MHz晶振,但由于其12个时钟周期才是一个机器周期,相当于其主频只有1MHz。

MSP430采用RISC精简指令集,430单片机若采用内部DCO震荡可达21MHz主频。单个时钟周期就可以执行一条指令,相同晶振,速度较51快12倍。

对于一个51,给他用更高的晶振,速度会快些。但是对于高级的单片机就不一样了。高级单片机内部,一般都是有频率控制寄存器的,所以,简单的增加晶振,可能达到单片机的极限,导致跑飞。

七,请问:有什么方法可以确定某一款单片机在某一大小的晶振下是否能正常工作?

晶振选择太高不太合适,具体晶振上限是多少,恐怕测不出来,只能按照人家单片机的要求,一般STC系列单片机上限是35M或40M,stc单凭上写的有,如STC11F16XE 35I-LQFP44G其中35I就是晶振最高35M的工业级芯片。

超过上限会出现什么样的问题,没有测试过,一般晶振选择12M的比较多,如果选择STC1T指令的,就相当于12*12=144M的晶振。如果用于串口通信,建议选用

11.0592M的或22.184M,选择晶振最主要还是参照人家的说明书。

八,4个AT89C51单片机能否用一个12M的晶振使其都正常工作?一个采用内部时钟方式,其余三个用外部方式...那四个都用内部方式可以不(将4个单片机都并联在一个晶振上)?

可以,其中一个正常接晶振,他的XTAL2输出接到另外三个的XTAL1输入上。

九,单片机的运行速度和晶振大小的关系,若单片机的最高工作频率是40M,晶振是否可以选择24M或更高,但不超过40M,这样单片机的运行速度是否大增?长期在此工作频率下对单片机是否有不良影响?单片机对晶振的选择的原则是怎样的?

当然是有影响的,单片机的工作速度越快,功耗也越大,受干扰也会越厉害,总之最高能跑40M的,跑不超过40M的是没有问题的,只是对相关的技术(如PCB的设计元件的选取等)会高去很多.

十,89c51单片机的复位电路中常采用12MHZ的晶振,实际上市场上稍小于

12MHZ,为什么呢?

答:需要串口通讯时一般是用11.0582MHZ的,这样波特率才好算。

用12MHZ的工作周期就容易计算。

十一,单片机晶振上电不起振,但是手碰一下晶振就起振了,为什么?怎么判断单片机晶振是否起振呀?

看看晶振配的电容焊了没有,值有没有错误?

最简单是用示波器,另外可以看一下电源是否正常。

十二,怎样判断单片机外部晶振有没有起振?的STC89C52单片机本来是好好的后来不行了,换了个晶振就好了。但是过了几个小时后又不行了,是怎么回事。还有就是怎

样判断晶振是否起振?

①先换一块单片机试试,问题还在则排除单片机;②可能是虚焊造成的,这点要注意;③用STC89C52也碰到过类似的问题,换了块晶振就OK了,好像STC起振不橡

AT89S52那么顺。其实对于STC89C52可以直接看30脚(ALE),接个灯,起振一下子就

能看出来了。

十三,51单片机晶振上接的电容大小该如何选择?是晶振越大,电容值也要大一些吗,一般常用多大的。有人说常用的从15-33pf,具体如何选择效果最好?比如分别用一个

6M和12M的晶振,用多大电容更合适?

15-33pf都可以们一般用的是15P和30P晶振大小影响不大们常用的4M和12M以

及11.0592M和20M24M们都用的30P单片机内部有相应的整形电路们不比担心给51单片机12M晶振接2200pF电容会怎么样?电路图里貌似是22pF的,但是没有

22pF的...接2200pF会不会不正常工作?

不可以,晶体会不工作的。15-33p是合理范围。可以试试看,对单片机不会有损坏。

十四,没有程序的空白单片机,外部晶振能起振么?

没有内部晶振的单片机,外部晶振可以起振,如传统类MS51系列单片机有内部晶振的

单片机,外部晶振不会起振,需要对外部晶振进行配置后才会起振,如果不对外部晶振进行配置仍使用内部晶振,如silicon lab系列C8051F020单片机

十五,为什么at89c52P1.0输出2.5v电压,单片机好像未工作,晶振波形是不规

则的正弦波可不可以?线路板没有达到预想效果,发光二极管一直亮,感觉还是单片机的

问题,P1.0输出2.5v电压,看门狗用的X5045。怎么回事?

将看门狗拿掉,暂时做成最小系统,既只有电源、8952、晶振和两只30P左右的电容。

①将P1.0口置1,测试该口的电压是否在2.5V以上;

②将P1.0口置0,测试改口电压是否约为0V。

是的话就是OK的,否则就要看看电源电压、晶振、8952了。电源电压是5+、-0.25V,且纹波一定要小

十六,制作max232下载单片机,工作电压都正常,要外加晶振嘛?

当然要加,如果没有外加晶振,那么单片机的时钟电路就没有了,导致单片机串口就

不能进行数据传输了,最终这个下载器具就不能下载程序了。

十七,若89c52单片机使用外接晶振,应如何设置?

晶振的两个管脚各接一个20~30pf的电容后分别接入单片机的XTAL1和XTAL2,两个电容的另一端并接后接地即可,不再需要任何设置

十八,晶振的原理,如何产生正弦信号的,详细一点,从电路方面分析?

晶体可以等效为一个电感,与里面的电容形成振荡回路,能量从电感慢慢到电容,再从电容慢慢到电感,周而复始形成振荡。正半周是电容的充放电过程,负半周是电感的充放电过程。

十九,现在要用52单片机做一个交通灯电路。要求是红灯,绿灯30s,黄灯3s。循环变化。那么外界晶振怎样选择?单指令周期多少比较合适?图中外接的两个电容的作用是什么?大小多少合适?

如果选择晶振的话,那两个电容值可以选择:30加减10PF左右的(频率在0~33MHZ 之间);

如果选择陶瓷晶振的话,电容值可以选择:40加减10PF左右的(频率在1.2~12MHZ)振荡器应尽量靠近电容。指令周期是可以算的,这个是有公式的!

二十,89c52单片机晶振频率才12兆,太小了,怎样能改大晶振频率?

外接18.432或者24MHz的晶振。或者换4T的W77E58单片机,这样相当于把工作频率提高3倍。或者换1T的DS89C4XX单片机,这相当于把工作频率提高8倍!用1T的STC12C5A60S2单片机也有这样的效果。

二十一,单片机不能正常工作,晶振问题?如何去检查晶振正常还是不正常?另外看到说晶振跟两个小电容要离得很近,几乎都没剪引脚(就是买回来多长就多长)就插上去了,这个也有关系吗?

用万用表测量单片机连接晶振的两个引脚,正常起振的状态下电压大概比供电电压的1/2略低一些,如果其中一个或全部引脚为电源电压或零就表明没起振。那个引脚长些一般不会有什么影响,相比之下接地更关键些,两个谐振电容接地端到单片机的电源地要尽量近些。

单片机时钟电路的设计

单片机时钟电路的设计 单片机内部虽有振荡电路,但要形成时钟必须在外总附加电路。 MCS-51单片机的时钟产生方法有如下两种。 1内部时钟方式 利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路便产生自激振荡,用示波器可以观察到XTAL2输出时的时钟信号。 最常用的内部时钟方式是采用外接晶体(在频率稳定性要求不高而希望尽可能廉价时,可选用陶瓷谐振器)和电容组成的并联谐振回路,HMOS型和CHMOS型单片机和并联,谐振回路及参数相同。 振荡晶体可在1. 2MHz~12MHz之间。电容值无严格要求,但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响,CX1和CX2可在20p~100pF间取值,但在60PF~70PF时振荡器有较高的频率稳定性。 在设计PCB板时,晶体或陶瓷谐振器和电容应尽可能靠近单片机芯片安装,以减少寄生电容,更好的保护振荡电路稳定可靠的工作。为了提高温度稳定性,采用NPO电容。2外部时钟方式 外部时钟方式是利用外部振荡信号源直接接入XRAL1或XTAL2。由于HMOS和CHMOS单片机内部时钟进入的引脚不同(CHMOS型单片同由XTAL1进入,HMOS 型单片机由XTAL2进入),其外部振荡信号源的接入方法也不同。HMOS型单片机的外部振荡信号接至XTAL2,而内部的反相放大器的输入端XTAL1应接地。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的,故建议外接一个上拉电阻。而XTAL2不可以接地。 在CMOS电路中,因内部时钟引入端取自反相放大器的输入端(即与非门的输入端),故采用外部振荡信号源时接线方式与HNOS型有所不同,外部信号接至XTAL1,而XTAL2不可以接地。外部振荡信号通过去一个2分频的触发器而成为一个时钟信号。故对外部信号的占空比没什么要求,但高电平持续时间和低电平持续时间应大于20ns.

一个基于51单片机控制直流电机的设计

今天做的一个基于51单片机控制直流电机的设计 2010-09-12 18:47 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 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P2^0 ; sbit PW2=P2^1 ; //控制电机的两个输入 sbit accelerate=P2^2 ; //调速按键 sbit stop=P2^3 ; //停止按键 sbit left=P2^4 ; //左转按键 sbit right=P2^5 ; //右转按键 #define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动 #define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动 #define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转 uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50% uint a=25000; // 设置定时器装载初值 25ms 设定频率为20Hz uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值 uchar dflag; //左右转标志 uchar count; //用来标志速度档位 void keyscan(); //键盘扫描 void delay(uchar z); void time_init(); //定时器的初始化 void adjust_speed(); //通过调整占空比来调整速度 void main() {

单片机课程设计(温度控制器)

基于单片机的温度控制器设计 内容摘要:该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片,实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息,程序内部设定有报警上下限,根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词:AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract:The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords:AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言:本课题是基于单片机的温度控制器设计,经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能(加热功能未在仿真中体现)。 1.设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警,可以实时采集周围的温度信息进行显示,并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言: 随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感器,把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后,发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态,同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用按键来设置温度限定值,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51,此芯片功能较为强大,能够满足设计要求。通过对电路的设计,对芯片的外围扩展,来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词:温度多路温度采集驱动电路 正文: 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度,将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换,转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口,经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164,经74LS164 窜并转换后,输出到数码管的7个显示段,用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C,因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出,4个LED为状态指示,其中,LED1为输出驱动指示,LED2为温度正常指示,LED3为高于上限温度指示,LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时,有p1.0输出驱动信号,驱动外设电路工作,同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后,温度下降,当温度降到正常温度后,LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降,当温度降到下限温度值时,p1.0信号停止输出,外设电路停止工作,同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后,温度开始上升,接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序,6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 (1)主程序 主程序进行系统初始化操作,主要是进行定时/计数器的初始化。 (2)定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样,消除数码管温度显示的闪烁现象,用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到,调用温度采集机模数转换子程序ADCON,得到一个温度样本,并将其转换为数字量,传送给89C51单片机,然后在调用温度计算子程序CALCU,驱动控制子程序DRVCON,十进制转换子程序MERTRICCON,温度数码显示子程序DISP。

基于51单片机的实时时钟设计报告

课程设计(论文)任务书 信息工程学院信息工程专业(2)班 一、课程设计(论文)题目嵌入式课程设计 二、课程设计(论文)工作自 2014 年 6 月 9 日起至2014年 6月15日止。 三、课程设计(论文) 地点: 5-402 单片机实验室 四、课程设计(论文)内容要求: 1.本课程设计的目的 (1)使学生掌握单片机各功能模块的基本工作原理; (2)培养学生单片机应用系统的设计能力; (3)使学生能够较熟练地使用proteus工具完成单片机系统仿真。 (4)培养学生分析、解决问题的能力; (5)提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1)基本要求: (1)分析所设计系统中各功能模块的工作原理; (2)选用合适的器件(芯片); (3)提出系统的设计方案(要有系统电路原理图); (4)对所设计系统进行调试。 2)创新要求: 在基本要求达到后,可进行创新设计,如改善单片机应用系统的性能。 3)课程设计论文编写要求 (1)要按照书稿的规格打印撰写论文。 (2)论文包括目录(自动生成)、摘要、正文、小结、参考文献、附录等。 (3)论文装订按学校的统一要求完成。 4)答辩与评分标准: (1)完成原理分析:20分; (2)完成设计过程:30分; (3)完成调试:20分; (4)回答问题:20分; (5)格式规范性(10分)。

5)参考文献: (1)张齐.《单片机原理与嵌入式系统设计》电子工业出版社 (2)周润景.《PROTUES入门实用教程》机械工业出版社 (3)任向民.《微机接口技术实用教程》清华大学出版社 (4)https://www.360docs.net/doc/fe10269899.html,/view/a5a9ceebf8c75fbfc77db2be.html 6)课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料1图书馆 系统设计与调试 4 实验室 撰写论文2图书馆、实验室 学生签名: 2014 年6 月9日 课程设计(论文)评审意见 (1)完成原理分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (2)设计分析(30分):优()、良()、中()、一般()、差(); (3)完成调试(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (4)回答问题(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (5)格式规范性(10分):优()、良()、中()、一般()、差(); 评阅人:职称: 2014 年6 月15 日

51单片机控制直流电机PWM调速C语言程序

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit KEY1 = P3^4; sbit KEY2 = P3^5; sbit KEY3 = P3^6; sbit IN1 = P1^0; sbit IN2 = P1^1; sbit ENA = P1^2; sfr ldata=0x80; sbit dula=P2^6; sbit wela=P2^7; //sbit lcden=P3^4; //uchar timer,ms,t_set = 1; uchar T_N=100; uchar T_N1=100; uchar T_H_N=50; uchar T_H_N1=50; void msplay(uchar,uchar); uchar code x1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //uchar code x2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; uchar code x3[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf}; //uchar code x4[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}; void delay(uint z) //延时函数 { uint x; for(x=z;x>0;x--); }

51单片机交通灯课程设计

第一章单片机概述 单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件。它在一块芯片内芯片内集成了计算机的各种功能部件,构成一种单片式的微型计算机。20世纪80年代以来,国际上单片机的发展迅速,其产品之多令人目不暇接,单片机应用不断深入,新技术层出不穷。 单片机的应用技术是一项新型的工程技术,其内涵随着单片机的发展而发展。由于MCS-51系列的单片机的模块化结构比较典型、应用灵活,为许多大公司所采纳,使8051系列的单片产品日新月异。在Intel公司20世纪80年代初推出MCS-51系列单片机以后,世界上许多著名的半导体厂商相继生产和这个系列兼容的单片机,使产品型号不断地增加、品种不断丰富、功能不断加强,在国内外单片机应用中占有重要地位。由于单片机具有功能强、体积小、价格低等一系列优点,在各个领域都有广泛的应用,有力地推动了各行各业的技术改造和产品更新换代。 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,

产品更新换代的节奏也越来越快。 第二章MSC-51芯片简介 8051是MCS-51系列单片机的典型产品。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明: ·中央处理器:

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM) 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM 只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM): 8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM): 8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口: 8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口: 8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

AT89C51单片机时钟电路

工程设计 AT89C51单片机时钟电路 工程设计 目录 任务书 摘要 前言 说明书 第一章电路原理分析 1-1 显示原理 1-2 数码管结构及代码显示 1-3 键盘及读数原理 1-4 连击功能的实现 第二章程序设计思想和相关指令介绍 2-1 数据与代码转换 2-2 计时功能的实现与中断服务程序 2-3 时间控制功能与比较指令 2-4 时钟误差的分析 附录A 电路图 附录B 存储单元地址表 附录C 输入输出口功能分配表 附录D 定时中断程序流程图 附录F 调时功能流程图 附录G 程序清单 摘要

单片计算机即单片微型计算机。(Single-Chip Microcomputer ),是集 CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习,应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 前言 本文通过用对一个能实现定时,时钟,日历显示功能的时间系统的设计学习,详细介绍了51 单片机应用中的数据转换显示,数码管显示原理,动态扫描显示原理,单片机的定时中断原理、从而达到学习,了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由AT89C51、LED 数码管、按键、二极管等部分构成,能实现时钟日历的功能:能进行时、分、秒的显示。也具有日历计算、显示和时钟,日历的校准、定时时间的设定,实现三路开关定时输出等功能。文章后附有电路图,程序清单,各数据存储单元的所在地址,输入输出口对应表。以供读者参考。因作者本人也是个初学者,水平有限,难免有疏落不足之处,敬请老师和同学能给与批评正。 说明书 系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成,能实现时间的调整、定时时间的设定,输出等功能。系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0为时间校对,定时器调整功能键,按SB 0 进入调整状态。SB1 为功能切换键。第一轮按动SB1 依次进入一路、二路、三路定时时间设臵提示程序,按SB3 进入各路定时调整状态。定时时间到,二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按SB1 键,依次进入时间?年?位校对、?月?位校对、?日?位校对、?时?位校对、?分?位校对、?秒?位校对状态。不管是进入那种状态,按动SB2 皆可以使被调整位进行不进位增量加1 变化。各预臵量设臵完成后,系统将所有的设臵存入RAM 中,按SB1 退出调整状态。上电后,系统自动进入计时状态,起始于? 00?时? 00?分。SB4 为年月日显示转换键,可使原来显示时分秒转换显示年月日。 二、电路原理分析 1. 显示原理 电原理图见附图1。由6 个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示。P0 口的8 条数据线P0.0 至P0.7 分别与两个CD4511 译码的ABCD 口相接,P2 口的P2.0 至P2.2 分别通过电阻R10 至R13 与VT1 至VT3 的基极相连接。这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位BCD显示代码,通过P2 口送出扫描选通代码轮流点亮LED1 至LED6,就会将要显示的数据在数码管中显示出来。从P0 口输出的代码是BCD 码,从P2 口输出的就是位选码。 2. 数码管结构及代码显示

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 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P2^0 ; sbit PW2=P2^1 ; //控制电机的两个输入 sbit accelerate=P2^2 ; //调速按键 sbit stop=P2^3 ; //停止按键 sbit left=P2^4 ; //左转按键 sbit right=P2^5 ; //右转按键 #define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动 #define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动 #define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转 uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50% uint a=25000; // 设置定时器装载初值 25ms 设定频率为20Hz uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值 uchar dflag; //左右转标志 uchar count; //用来标志速度档位 void keyscan(); //键盘扫描 void delay(uchar z); void time_init(); //定时器的初始化 void adjust_speed(); //通过调整占空比来调整速度 void main()

单片机课程设计报告

《单片机原理及接口技术》课程设计题目:简易计算器设计 级:电子1547 名:苏丹丹、李静、齐倩 号:05号、17号、11号

导教师:张老师 间:2013年12月 西安航空学院电气学院

目录 一、选题的背景和意义-------------------1 1.1选题的背景-------------------------------------1 1.2选题的意义-------------------------------------1 二、总体设计-------------------------------1 2.1设计任务---------------------------------------1 2.2方案选择---------------------------------------1 三、硬件设计-------------------------------2 3.1 元器件名称--------------------------------------------------------2 3.2 计算器按键介绍--------------------------------------------------2 3.3硬件系统框图、单元电路--------------------------3 四、软件设计-------------------------------3 4.1 软件调试步骤-----------------------------------------------------3 4.2软件设计流程图---------------------------------------------------4 五、结束语------------------------------------5 六、参考文献--------------------------------5 七、附录---------------------------------------6

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下: ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度; ②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个按键,分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键; ③DS18B20温度采集; ④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求,本次设计是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一:使用LED数码管显示采集温度和设定温度; 方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED 数码管显示更多字符,但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后,我选用了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度,可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示: 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式,如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端,其频率范围为~12MHz ,经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中,有时会出现工作不正常的情况,为了从异常状态中恢复,同时也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式,因为本次设计要求需要有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

51单片机作的电子钟程序及电路图

51单片机作的电子钟程序在很多地方已经有了介绍,对于单片机学习者而言这个程序基本上是一道门槛,掌握了电子钟程序,基本上可以说51单片机就掌握了80%。常见的电子钟程序由显示部分,计算部分,时钟调整部分构成。 时钟的基本显示原理:时钟开始显示为0时0分0秒,也就是数码管显示000000,然后每秒秒位加1 ,到9后,10秒位加1,秒位回0。10秒位到5后,即59秒,分钟加1,10秒位回0。依次类推,时钟最大的显示值为23小时59分59秒。这里只要确定了1秒的定时时间,其他位均以此为基准往上累加。 开始程序定义了秒,十秒,分,十分,小时,十小时,共6位的寄存器,分别存在30h,31h,32h,33h,34h,35h单元,便于程序以后调用和理解。 6个数码管分别显示时、分、秒,一个功能键,可以切换调整时分秒、增加数值、熄灭节电等功能全部集一键。

以下是部分汇编源程序,购买我们产品后我们用光盘将完整的单片机汇编源程序和烧写文件送给客户。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 中断入口程序 ;; (仅供参考) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ; ORG 0000H ;程序执行开始地址 LJMP START ;跳到标号START执行 ORG 0003H ;外中断0中断程序入口 RETI ;外中断0中断返回 ORG 000BH ;定时器T0中断程序入口 LJMP INTT0 ;跳至INTTO执行 ORG 0013H ;外中断1中断程序入口

RETI ;外中断1中断返回 ORG 001BH ;定时器T1中断程序入口 LJMP INTT1 ;跳至INTT1执行 ORG 0023H ;串行中断程序入口地址 RETI ;串行中断程序返回 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 主程序 ;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ; START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11个内存单元MOV R7,#0BH ;clr P3.7 ; CLEARDISP: MOV @R0,#00H ; INC R0 ; DJNZ R7,CLEARDISP ; MOV 20H,#00H ;清20H(标志用) MOV 7AH,#0AH ;放入"熄灭符"数据 MOV TMOD,#11H ;设T0、T1为16位定时器 MOV TL0,#0B0H ;50MS定时初值(T0计时用)MOV TH0,#3CH ;50MS定时初值 MOV TL1,#0B0H ;50MS定时初值(T1闪烁定时用)MOV TH1,#3CH ;50MS定时初值 SETB EA ;总中断开放 SETB ET0 ;允许T0中断 SETB TR0 ;开启T0定时器 MOV R4,#14H ;1秒定时用初值(50M S×20)START1: LCALL DISPLAY ;调用显示子程序 JNB P3.7,SETMM1 ;P3.7口为0时转时间调整程序SJMP START1 ;P3.7口为1时跳回START1 SETMM1: LJMP SETMM ;转到时间调整程序SETMM ; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 1秒计时程序 ;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;T0中断服务程序 INTT0: PUSH ACC ;累加器入栈保护 PUSH PSW ;状态字入栈保护

基于89C51单片机直流电机控制及其程序

课程设计说明书 院系:船舶工程学院 班级: 姓名: 学号:

机电综合课程设计 设计题目:直流电机控制系统 立体目的:通过本次课程设计,达到培养学生综合应用所学知识,分析和解决实际工程问题,锻炼创造能力的目的。 技术要求:设计直流电机控制系统,包括:机械装配图,控制原理图和接线图,并编制相应的控制程序。 完成基于89C51单片机开发板的直流电机速度控制,启停 及正反转控制。 一.机械系统 由直流电机驱动滚珠丝杠实现滑台的平移。将电机的旋转运动通过滚珠丝杠转换为平台的直线运动。 系统组成:直流电机,底板,支座,光杠,滚珠丝杠,平台等。

二.电气系统 1. 直流电机 电机采用无刷直流电机,型号为:BL-2203C。其特点是调速范围宽,低速力矩大,运行平稳,低噪声,高效率。 电机接线,两股线,一股为电机线,一股为电机霍尔线。 2.驱动器 驱动器采用无刷直流电机驱动器。接线端子说明:

驱动器由220V交流供电。 驱动器调速方式 (1)内部电位器调速:逆时针旋转驱动器控制面板上的电位器,电机速度减小,顺时针则转速增大:由于测速需 要响应时间,速度显示会滞后。 (2)外部输入调速:将外接电位器的两端分别接于驱动器的“+12”和“COM”端上,将调解段接于“AVI”上 即可使用外接电位器调速,也可以通过其他控制单元 输入模拟电平信号到“AVI”端实现调速。 (3)多段速度选择:通过控制驱动器上的CH1—3三个端子的状态可以选择内部预先设定的几种转速。 电机运行/停止控制(R/S) 通过控制端子“R/S”相对于“COM”的通、断可以控制电机的运行和停止。端子“R/S”内部以电阻上 拉到+12,可以配合无源触点开关使用,也可以配合集电极开路的PLC 等控制单元;当“R/S”与端子“COM”断开时电机运行,反之电机停止。使用运行/停止端控制电机停止时,电机为自然停车,其运动规律与负载惯性有关;

51单片机课程设计秒表

微控制器技术课程 设计报告 设计题目:秒表 专业:供用电技术 班级:供电141 学号:140315143 姓名:王晨铭 指导教师:李昊 设计时间:2016.6.21

微控制器技术课程设计任务书 设计题目:秒表 设计时间:2016.6.20 设计任务: 在单片机开发板或软件仿真,编制程序,实现以下功能 1、利用定时器实现秒表功能,精确到0.1S; 2、数码管显示当前计时时间; 3、设定三个键,计时开始,停止计时和复位清零。 背景资料:1、单片机原理与应用 2、检测技术 3、计算机原理与接口技术 进度安排: 1、第1天,领取题目,熟悉设计内容,分解设计步骤和任务; 2、第3天,规划设计软硬件,编制程序流程、绘制硬件电路。 3、第5天,动手制作硬件电路,或编写软件,并调试。 4、第7天,中期检查。 5、第9天,完善设计内容,书写设计报告。 6、第13天,提交设计报告,整理设计实物,等待答辩。 7、第14天,设计答辩。

目录 一、设计任务和要求 (3) (1)设计任务 (3) (2)设计要求 (3) 二、设计方案与论证 (3) 三、单元电路设计与参数计算 (4) (1)时钟电路 (4) (2)按钮电路 (4) (3)显示电路 (5) (4)单片机 (5) 四、原理图及器件清单 (6) ( 1 )总原理图 (6) (2)PCB图 (7) (3)Proteus仿真图 (7) (4)元器件清单 (8) 五、安装与调试 (8) (1)安装 (8) (2)调试 (8) 六、性能测试和分析 (9) 七、结论和心得 (9) 八、参考文献 (9)

题目:秒表 二、方案设计与论证 本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分,这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图2-1所示。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式,但因为本设计中只需要一片单片机,所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按钮是按键手动复位,它有电平和脉冲两种方式,比较电路的复杂程度,本设计选择了按钮电平复位电路,其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分,不管使用何种数码管,P0口作为I/O使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。另外,因为单片机的4个并行I/O口的输出电流一般是1mA,短路电流为4mA左右,而数码管的最少驱动电流也需要10mA,因而不管在使用共阴数码管时,单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流,才能驱动数码管。为了使电路简单化,本设计选用共阳数码管。但根据显示方式的不同选择,我们可以有几种方案: 方案一:使用静态显示方式。静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定,相应锁存器锁存的断码输出將维持不变,直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个8位并行I/0口。如果另外想扩展单片机功能,则能使用的输出管脚很是有限。 方案二:使用动态显示方式。这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起,由一个8位I/O口控制,而各位的共阴或共阴极分别由相应的I/O线控制,形成各位的分时选通。这种显示方式,简化了硬件电路,特别在多位数码管显示时尤为突出。 本小组尝试了各种方案,在此报告中以静态显示方式为例说明。(动态显示方式省略) 显示电路 单片机 AT89C51 时钟电路 按钮电路

基于51单片机最小系统设计

基础强化训练任务书 学生姓名:董勇涛专业班级:电子0902 指导教师:洪建勋工作单位:信息工程学院 题目:基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练,提高学生的基础理论知识、基本动手能力,提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路; (2)对所设计电路的基本原理进行分析; 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法,科学查找和利用文献资料,同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力,其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件; (2)绘制电路的原理图和PCB版图,要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范; 4、查阅至少5篇参考文献,按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书,全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机;Microsoft Office Word 软件;PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中,作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明; 学生查阅相关资料,学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日,电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日,相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告,进行答辩。 指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。

单片机课程设计完整版pwm直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目: 学院: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 年月日 目录

设计题目:PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。 关键词:直流电机调速;定时中断;电动机;波形;LED显示器;51单片机 1 设计要求及主要技术指标: 基于MCS-51系列单片机AT89C52,设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 (1)在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298,驱动直流测速电动机。 (2)使用定时器产生可控的PWM波,通过按键改变PWM占空比,控制直流电动机的转速。 (3)设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2:“正转/反转”。 K3:“加速”。 K4:“减速”。 (4)手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。 (5)*测量并在LED显示器上显示电动机转速(rpm).

(6)实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1)参考L298说明书,在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波,定时时间建议为250us。 (3)编写键盘控制程序,实现转向控制,并通过调整PWM波占空比,实现调速; (4)参考Protuse仿真效果图:图(1) 图(1) 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心,L298是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心,如下图(2),AT89C52是一个低电压,高性能 8位,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(),器件采用的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图(2) 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范围可以大大提高。直流电机的速度控制方案如图(3)所示。

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