基于51单片机的PWM直流电机调速报告

课程名称：微机原理课程设计题目：基于51单片机的PWM直流电机调速2摘要直流电机脉冲宽度调制(PulseWidthModulation-简称PWM)调速产生于20世纪70年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展,PWM技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。而51单片机却没有PWM输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和四位一体LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。该可调直流电机具有良好的起动、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。该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用红光四位数码管，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。关键词：直流电机，51单片机，C语言，数码管3目录一、设计任务与要求...................................................................................................41.1设计任务............................................................................................................................41.2设计要求............................................................................................................................4二、方案总体设计.......................................................................................................52.1方案一................................................................................................................................52.2方案二................................................................................................................................52.3系统采用方案....................................................................................................................5三、硬件设计...............................................................................................................73.1单片机最小系统................................................................................................................73.2数码管显示模块................................................................................................................73.3系统电源............................................................................................................................83.4驱动电路.............................................................................................................................83.5整体电路............................................................................................................................9四、软件设计.............................................................................................................104.1keil软件介绍....................................................................................................................104.2系统程序流程..................................................................................................................10五、仿真与实现.........................................................................................................135.1proteus软件介绍..............................................................................................................135.2仿真过程..........................................................................................................................135.3实物制作与调试..............................................................................................................155.4使用说明..........................................................................................................................17六、总结.....................................................................................................................186.1设计总结..........................................................................................................................186.2经验总结..........................................................................................................................18七、参考文献.............................................................................................................214一、设计任务与要求1.1设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2设计要求1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能2).H桥电路驱动直流电机3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向4).四位数码管显示转速5二、方案总体设计设计一个基于51单片机的可调直流电机。设计一个电路来驱动直流电机；利用单片机内部精确到微妙的定时计数器来实现产生一个周期为100毫秒的PWM由P1^6和P1^7互换输出；红光和绿光指示灯来标明转向；P0和P2口控制段选和位选来实现四位一体数码管显示转速；利用P1^0,P1^1,P1^2和P1^3连接四个按键实现转向，加速，减速与暂停的功能；利用复位按键功能来实现复位操作。2.1方案一51单片机的定时/计数器工作在模式2时是一个可以自动重装载的8位定时/计数器。工作时高八位和低八位装入相同的初值，当低八位装满时，高八位的值自动装入到第八位中，从而可以省去用户软件中重装初值常数的语句，可产生相当精确的定时时间。由于只有八位参与计数，所以其计数周期最大为256微妙。采用初值装入0x38，每个200微妙进入一次中断，500次中断为100毫秒，即产生波形周期为100毫秒的PWM。ULN2003是一个驱动芯片，内部含有七个反向器。每个反向器都是有两个大功率NPN三极管组成的。可以选用这七个反向器中的两个作为放大作用。再接两个三极管作为开关作用，组成一个直流电机的驱动电路。P1^6和P1^7一个高电平一个低电平来控制转向与转速。再在P1^6和P1^7分别接一个红色和绿色发管二极管来表明转向。P0口控制数码管的段选，P2的四个引脚控制数码管的位选来显示速度。P1^0,P1^1,P1^2和P1^3连接四个按键控制转向，加速，减速与暂停。2.2方案二51单片机的定时/计数器工作在模式0时是一个16位位定时/计数器。工作时高八位和低八位各装入初值，当低八位装满时，高八位加1。由于是16位参与计数，所以其计数周期最大为65536微妙。由于要把占空比从0每次加1%加到100%，所以形成一个波形周期至少要中断100次。采用初值高八位装入0xfc，初值低八位装入0x18，每个1000微妙进入一次中断，100次中断为100毫秒，即产生波形周期为100毫秒的PWM。利用两个NPN两个PNP搭建一个H桥电路来驱动直流电机，再在H桥两边的基极公共端各接一个上拉电阻，用来增大流入基极的电流。组成一个驱动直流电机的电路。P1^6和P1^7一个高电平一个低电平来控制转向与转速。再在P1^6和P1^7分别接一个红色和绿色发管二极管来表明转向。P0口控制数码管的段选，P2的四个引脚控制数码管的位选来显示速度。P1^0,P1^