单片机控制直流电机正反转

目录第1章总体设计方案...............................................................................................11.1总体设计方案.....................................................................................................11.2软硬件功能分析.................................................................................................1第2章硬件电路设计...............................................................................................22.1单片机最小系统电路设计.................................................................................22.2直流电机驱动电路设计......................................................................................22.3数码管显示电路设计.........................................................................................42.4独立按键电路设计.............................................................................................52.5系统供电电源电路设计.....................................................................................52.5.1直流稳压电路中整流二极管的选取：....................................................62.5.2直流稳压电路中滤波电容的选取：........................................................6第3章系统软件设计...............................................................................................73.1软件总体设计思路.............................................................................................73.2主程序流程设计.................................................................................................7附录1总体电路图..................................................................................................10附录2实物照片.......................................................................................................11附录3C语言源程序.......................................12实习报告第页1第1章总体设计方案1.1总体设计方案早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，本次实习采用了驱动芯片来驱动直流电机，并运用单片机编程控制加以实现。系统设计采用驱动芯片来控制的，所以控制精度和可靠性有了大幅度的提高，并且驱动芯片具有集成度高、功能完善的特点，从而极的大简化了硬件电路的设计。独立键盘输入STC89C52LED数码管显示L293D电机驱动直流电机图1.1直流电机定时正反转方案1.2软硬件功能分析本次实习直流电机控制系统以STC89C52单片机为控制核心，由按键输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L293D直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将变化的定时时间送到LED数码管完成实时显示。实习报告第页2第2章硬件电路设计2.1单片机最小系统电路设计单片机最小系统设计是单片机应用系统设计的基础。STC89C52单片机最小系统电路如图2.1所示。RST9XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40P1.0(T2)1P1.1(T2EX)2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RO)1789C521230pF30pFGND10K10uFGND+5图2.1单片机最小系统2.2直流电机驱动电路设计图2.2直流电机驱动电路L293D是提供双向驱动电流高达1A，电压是从4.5V至36V的；L293D提供双向驱动电流高达600毫安，电压是从4.5V至36V的。两个设备是专为驱动等感性负载继电器，电磁阀，直流双极步进和马达，也可以给其他高电流/高电压提供电实习报告第页3源负载。兼容所有的TTL输入。每个输出都是推拉式驱动电路，与达林顿三极管和伪达林源。启用1,2EN驱动器和3,4EN驱动器。当使能输入为高电平时，相关联的驱动器被启用和他们的输出处于活动状态，并在其输入端的同相。当使能输入为低，这些驱动器被禁用其输出关闭，在高阻抗状态。【PS：1,2EN为1和2的使能端（高电平使能）；3,4EN同理】用适当的数据输入端，每对驱动程序的形式一个完整的H桥可逆驱动器适用于电磁阀或电机应用。L293D外部输出为高速钳位二极管，应使用电感的瞬态抑制。VCC1和VCC2分开，提供逻辑输入，以尽量减少设备功耗。L293D的工作温度是从0°C至70°C1,2EN1A1YH/GH/G2Y2AVCC14A4YH/GH/GVCC23Y3A3,4ENL29312345678910111213141516*图2.3L293D外部引脚排列图表2.1真值表输入输出YAENHHHLHLXLZ在热关断模式下，输出的是高阻态，而不管输入电平。实习报告第页41A1,2EN2A1Y2Y3A3,4EN4A3Y4Y21710915361114图2.4逻辑图电机驱动电路组要是由L293D芯片组成，单片机P3.4,P3.6,P3.7输出的信号经过L293D芯片后直接与直流电机相连，从而控制直流电机的运行。其中VCC1接+5V电源，VCC2接+12V电源。2.3数码管显示电路设计本设计利用数码管作为显示单元，采用动态显示技术，电路如图2.5所示。+51af23beddpcg4*Component_19012+5P2.4P2.5P2.6P2.7200*82k*4+5图2.5显示电路电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫描完。实习报告第页52.4独立按键电路设计独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根I/O口线，一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。因此，通过检测I/O口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。K1K2K3K4+5GND4.7k*4P1.0P1.1P1.2P1.3图2.6独立按键电路2.5系统供电电源电路设计本系统需要采用+5V电源和+12V电源，所采用的电源电路是由整流电路和三端稳压器组成的。电路输出电压和最大输出电流决定于所选三端稳压器。其电源电路如图2.7所示。TD10.01uFC3GND5VVinVoutGND7805VCCK1电源开关D0电源指示灯1KR10~220V1000uFC125V100uFC250VD21000uFC1125VVinVoutGND78120.01uFC13GND12VK2电源开关D1电源指示灯1KR11100uFC1250V图2.7+5V和+12V电源供电电路实习报告第页6t)td(πU0(AV)sin2120U20(AV)0.9UU2π22UL2L(AV)(AV)R0.45URUoIo22maxUUR221.12)(1.1URAVIoILF。时，～当2O(AV)L2.12)53(UURTC)12()22()32()42()52()62()72(2.5.1直流稳压电路中整流二极管的选取：其中2U为副边电压解得实现了全波整流电路，他将2U的由于整流桥电路负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍。输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值）L2L(AV)(AV)R0.9URUoIo在单相桥式整流电路中，因为每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上的电流的平均值的一半，即与半波整流电路中的平均电流相同。二极管所能承受的最大反向电压考虑到电网电压的波动范围为%10，在实际选用二极管时，应至少有%10的余量，选择最大整流电流FI和最高反向工作电压RMU分别为221.1UURM2.5.2直流稳压电路中滤波电容的选取：L(AV)O(AV)LIURO(AV)U：输出电压的平均值L(AV)I：负载电流的平均值由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为%10，点解电容的耐压值应大于221.1U。L2RT5)~(3C实习报告第页7第3章系统软件设计3.1软件总体设计思路经过前几章的设计工作，系统的硬件电路设计已经完成了。然而，对于一个完整的设计系统来说，只有硬件电路的设计完成是不够的，它必须通过软件编程来实现系统工作的控制功能，从而才能实现电路应有的系统功能。单片机系统的软件设计主要使用汇编语言或高级语言。汇编语言与系统硬件的关系密切，可方便地实现诸如中断管理以及模拟/数字量的输入/输出等功能，具有占用系统资源小、执行速度快的特点，但是，对复杂的大型应用系统，其代码可读性差，并不利于升级和维护。高级语言的代码效率和长度都不如汇编语言，但其结构清晰、可读性好、开发周期短、有极强的可移植性，在多数应用方面执行效率与汇编语言的差距也不大，近年来得到了极为广泛的应用。而C语言既有高级语言的各种特点，又可对硬件进行操作，并可进行结构化程序设计。用C