电子创新设计-实验报告

中国海洋大学课程设计报告设计制作一台微型程控搅拌器专业年级：2014级通信工程指导教师：谷健设计人：张志诚14020023053左修洋14020023055设计日期：2017年8月23日摘要本设计是制作一台微型程控搅拌器，采用AT89S52单片机来控制电机的正转、反转、加速转、减速转，以及与红黄绿三种颜色的LED灯的交替变亮、闪烁相互配合。采用PWM进行调速，全部通过单片机控制，达到智能操控的效果。关键字：AT89S52；PWM；单片机控制目录1设计题目................................................................................................................51.1任务.................................................................................................................51.2设计要求..........................................................................................................61.3说明.................................................................................................................71.4设计提示..........................................................................................................72系统方案选择..........................................................................................................72.1单片机选择.......................................................................................................72.2电机制动..........................................................................................................72.3电机正反转.......................................................................................................83系统原理框图..........................................................................................................83.1LED灯指示电路...............................................................................................93.2电机运转电路.................................................................................................103.3AT89S52单片机............................................................................................104软件流程...............................................................................................................105总结......................................................................................................................14附录：.....................................................................................................................151设计题目1.1任务设计和制作一个由程序控制的微型搅拌器，它按照一定的搅拌程序控制电机作正向和反向的转动。定时器采用单片机设计制作，来控制微型搅拌器做如下运转：打开电源1s后：电机高速正传5s，暂停1s,电机高速反转5s，暂停1s电机低速正传10s，暂停1s,电机低速反转10s，暂停1s电机高速正传5s，暂停1s,电机高速反转5s，电机停转，搅拌结束。1.2设计要求（1）搅拌器打开电源开始1秒内，所有灯亮。（2）搅拌器电机高速正转时绿指示灯亮，其它灯灭。（3）搅拌器电机高速反转时红指示灯亮，其它灯灭。（4）搅拌器电机低速正转时绿指示灯闪烁，闪烁频率1Hz，其它灯灭。（5）搅拌器电机低速反转时红指示灯闪烁，闪烁频率1Hz，其它灯灭。（6）搅拌器电机暂停时黄色指示灯闪烁，闪烁频率1Hz，其它灯灭。（7）搅拌器电机停转时所有灯灭。1.3说明（1）搅拌器电机采用3V小型直流电机。（2）三色指示灯采用红黄绿三种颜色的发光二极管。（3）电机和指示灯驱动电压不要超过3V。（4）搅拌头可采用塑料圆珠笔芯插上折叠90度制作。1.4设计提示可以利用51单片机最小系统加驱动控制单元来实现。电机驱动控制单元和指示灯可选用继电器控制或者H桥电路控制。高低电平变换控制可选用三极管控制。调速可采用PWM调速。2系统方案选择2.1单片机选择选择AT89S52单片机，该芯片I/O口较多，能够达到调速、控制LED灯的亮灭和正反转的要求，价格相对便宜，在此非常合适。2.2电机制动根据单片机的端口输出电平来决定，当单片机输出为低电平的时候，利用电磁继电器的开关功能来控制电机的导通和截止2.3电机正反转根据单片机的端口输出电平来决定，根据输出的高低电平来控制电机的正转和反转。3系统原理框图对于电路的搭建，我们采用两组电路来实现功能，分别为LED灯指示电路和马达运转电路。3.1LED灯指示电路单片机左端为LED灯指示电路，每个LED灯都串接一个100Ω电阻，用来对5V电源进进行分压，保证LED灯正常工作。每个LED灯接单片机的输出信号。灯光指示原理为：当单片机输出高电平时，LED灯两端电压不足，为熄灭状态；当单片机输出低电平时，LED灯正常工作，为常亮状态。AT89S52红黄绿LED电机正转、电机调速3.2电机运转电路由于单片机输出信号的电流较小，所以采用晶体管对其进行放大，然后使用一个继电器构成H桥电路对电机实现正转和反转；用另一个继电器对电机实现开和关。3.3AT89S52单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。使用Atmel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，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。4软件流程系统的软件设计采用C语言编程实现各项功能,采用keil编写C语言代码，然后运用proteus进行电路仿真，观察仿真结果并进行调整。开始定义端口，初始化高速正转高速反转复位函数暂停函数低速反转低速正转Protues电路图：仿真软件截图：电路板实物图5总结本系统以单片机AT89S52芯片为核心部件，利用其输出的高低电平来操控LED的亮灭转换以及电机的正转、反转、减速转、暂停，最终完成微型程控搅拌器的任务。在软件设计的过程中，力争使用程序的模块化，自上而下进行程序设计，使得程序尽量简洁易懂，易修改。在电路板的焊接之前，我们先使用Proteus进行软件仿真，在仿真的过程当中，我们发现了诸多问题，比如LED灯的亮灭时间与实际不符，电机无法实现反转等等，但在最后我们都将此问题一一解决。在电路板焊接完成后，在调试的过程中，我们也发现并遇到了许多问题，比如接地端没有共地，单片机电流输出不足，无法驱动电路等等。通过这次的实验课，我们真正做到了理论与实践相结合，对单片机的知识又了解了许多，对单片机的硬件结构的研究和软件的编程的兴趣增加了很多，培养了团队合作意识，提升了自己的素质，锻炼了自己，结识了其他班的同学，熟悉了对一项课题研究、设计和实验的过程。这将会在我们今后的学习和工作中起到很大的帮助。附录：程序设计：思路：采用延时函数，以及51单片机的5个I/O口输出的信号来提供高低电平信号，操控外部电路，来实现灯的亮灭以及电机的正反转和延时。代码部分：#includereg52.hsbitRED=P1^0;//定义输出口sbitYELLOW=P1^1;sbitGREEN=P1^2;sbitRUN=P1^3;sbitPAUSE=P1^4;voiddelay(unsignedintnum)//延时1s{unsignedinti;for(i=num*110*1000;i0;i--){}}voiddelayms(unsignedintnum)//延时1ms{unsignedinti;for(i=num*110;i0;i--){}}voidhighRUNpostive()//高速正转{unsignedinti;RUN=1;RED=1;YELLOW=1;GREEN=0;for(i=0;i=5;i++){delay(1);}}voidhighRUNnegative()//高速反转{unsignedinti;RUN=0;RED=0;YELLOW=1;GREEN=1;for(i=0;i=6;i++){delay(1);}}voidlowRUNpostive()//低速正转{unsignedintj=0;GREEN=0;RED=1;YELLOW=1;RUN=1;for(j=0;j19;j++){GREEN=!GREEN;RUN=1;delayms(800);PAUSE=1;delayms(200);PAUSE=!PAUSE;}}voidlowRUNnegative()//低速反转{unsignedintj=0;unsignedintk=0;RED=0;GREEN=1;YELLOW=1;RUN=0;for(j=0;j19;j++){RED=!RED;RUN=0;delayms(800);PAUSE=1;delayms(200);PAUSE=!PAUSE;}}voidreset()//重置函数{RED=1;YELLOW=1;GREEN=1;RUN=0;PAUSE=0;}voidpause()//电机暂停{unsignedintj=0;YELLOW=0;GREEN=1;RED=1;RUN=0;PAUSE=1;delayms(500);YELLOW=1;}voidmain(){unsignedinti=0;RED=0;YELLOW=0;GREEN=0;RUN=0;for(i=0;i1;i++){delayms(1);PAUSE=1;delayms(999);PAUSE=!PAUSE;}highRUNpostive();pause();reset();highRUNnegative();pause();reset