89C51单片机直流电机调速

计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题基于89C51的直流电机调速设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：同组者：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日单片机系统课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于89C51的直流电机调速的设计课题性质工程设计课题来源自选指导教师主要内容（参数）利用89C51设计直流电机调速系统，实现以下功能：1．对电机进行速度调节；2．通过键盘输入调节电机的速度；3．显示电机的速度；任务要求（进度）第1-3天：根据给定的课程设计方案，了解并熟悉课程设计任务及要求，查阅相关书籍及资料。第3-4天：按照课程设计的方案设计选择合适的元件并画单元电路。第5-6天：设计软件，编写相关程序程序。第7-8天：去实验室进行调试，根据调试的出现的各种情况修改调整程序。第9-10天：写课程设计报告。主要参考资料[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004[2]国家机械工业委员会.电机原理[M].北京：机械工业出版社，1988.9[3]宋戈黄鹤松员玉良蒋海峰．51单片机应用开发范例大全（第一版）北京：人民邮电出版社，201002[4]康华光．电子技术基础（模拟部分）第五版高等教育出版社[5]邱关源．电路（第五版）高等教育出版社[6]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1997[7]付家才，杨庆江，赵金宪.单片机控制工程实践技术[M].北京：化学工业出版社，2004.5[8]徐爱钧，彭秀华.KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践[M].北京：电子工业出版社，2004审查意见系（教研室）主任签字：年月日目录1引言............................................................................................................................42总体方案设计............................................................................................................52.1总体方案...........................................................................................................52.2原件选择及介绍..............................................................................................63硬件电路设计..........................................................................................................103.1单片机及其外围整体电路............................................................................103.3键盘扫描电路................................................................................................123.4LED显示模块电路..........................................................错误!未定义书签。3.5D/A转换器及其与MCU的接口电路..........................................................134系统软件设计..........................................................................................................134.1主程序设计....................................................................................................134.2中断服务程序设计......................................................................................154.3子程序的设计................................................................................................175系统调试与总结......................................................................................................18调试总结...............................................................................................................18参考文献......................................................................................................................19附录A系统原理图....................................................................................................20附录B源程序............................................................................................................211引言电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。然而近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以提高整个系统的可靠性和可行性。在自动化控制中，许多场合需要单片机控制直流电机进行变速，这里我们介绍一种低成本的简单实现方法。经实践证明，运行稳定可靠。直流电机变速原理直流电机的变速主要有3种方式：1.控制电枢电压改变电机的转速。2.控制电机的励磁电流改变电机的转速。3.在电枢回路中，串联电阻改变电机的转速。使用单片机控制直流电机的变速。一般采用调节电枢电压的方式图1-1直流电机物理模型图2总体方案设计2.1总体方案本课程设计所介绍的单片机控制直流电机调速系统，可通过键盘读取输入调节直流电速度并且显示档位功能，具有结构简单，操作方便、输出档位可显示，反映灵敏、控制精细等特点。其输出档位采用三位数码管动态显示，方便操作与观察。该设计控制器使用单片机AT89C51，8位并行数模转换DAC0832芯片，4*4的16位按键键盘、用三位共阳极LED数码管实现档位的显示,能准确达到以上要求。AT89C51作为主控制器，不断扫描4*4共16位键盘，并通过数码管显示出输入数据，用三位数码管显示百、十、个位，数码管以并口传送数据,实现档位的显示，同时将数据通过P1口输给DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压直接控制直流电机的速度。图2-1系统整体设计图2.2元件选择及介绍（1）DAC0832（数模转换器）DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。a.主要特性参数：分辨率为8位电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5V～+15V）；低功耗，200mW。b．芯片结构：D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地图2-2DAC0832的引脚图c.工作方式：根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。（2）AT89C51单片机89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其主要特性：1000次写/擦循环；数据保留10年；全静态工作：0HZ-24MHZ；三级程序存储器锁存；128*8位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源，2个中断优先级；可编程串行口通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；引脚功能：VCC：接供电电压。GND