畢業(yè)設計]單片機課程設計論文-PWM直流調(diào)速.doc

-1-課程論文（2009-2010學年春季學期）論文題目直流電機實驗課程名稱單片微機原理及應用指導老師學院物聯(lián)網(wǎng)工程學院班級學號姓名成績-2-目錄1設計目的-32設計要求-33設計器件及設備-34設計原理-35芯片選擇及介紹-46芯片與驅(qū)動電路連接線路圖-57系統(tǒng)工作原理-68程序框圖-89程序清單-1110設計總結(jié)-14-3-設計目的1.通過具體小型測試系統(tǒng)的設計，來實踐單片機系統(tǒng)設計及調(diào)試的全過程，以加深對單片機內(nèi)部結(jié)構、功能和指令系統(tǒng)的理解，并進一步學習單片機開發(fā)系統(tǒng)的應用及一些外圍芯片的接口和編程方法，初步掌握單片機系統(tǒng)的硬、軟件設計技術及調(diào)試技巧；2.利用PWM控制直流電機的轉(zhuǎn)動速度。設計要求1.利用DP-51PRO.NET單片機仿真器和設計模板直流電機轉(zhuǎn)速控制器；2.用仿真器上D1區(qū)的按鍵KEY1與KEY2改變PWM的占空比來控制直流電機的轉(zhuǎn)速。設計設備及器件聯(lián)想PC機（1臺）DP-51PRO.NET單片機仿真器、編程器、實驗儀三合一綜合開發(fā)平臺（1臺）設計原理PWM功率驅(qū)動電路硬件線路圖：-4-由原理圖我們可以看出：只要ZDJ_A的電壓比ZDJ_B的電壓高，則電機正轉(zhuǎn)；如果ZDJ_B的電壓比ZDJ_A的電壓高，電機反轉(zhuǎn)。注：設計實驗時，考慮到如果用軟件實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)時相對較麻煩，于是采用硬件來實現(xiàn)其反轉(zhuǎn)，即只需將仿真儀器上直流電機的B端子接到D1區(qū)J53的非KEY1、KEY2端子上，對其進行置1即可實現(xiàn)。芯片選擇：80518051單片機內(nèi)部結(jié)構：含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、4個I/O接口、串行接口、定時器/計時器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。8051部分引腳說明：1.主電源引腳Vcc：接+5V電源正端-5-Vss：接+5V電源地端2.外接晶體引腳XTAL1：片內(nèi)反相放大器輸入端。XTAL2：片內(nèi)反相放大器輸出端。3.輸入/輸出引腳P0.0P0.7：P0口的8個引腳。在不接片外存儲器與不擴展I/O接口時，可作為雙向輸入/輸出接口。P1.0P1.7：P1口的8個引腳?？勺鳛闇孰p向I/O接口使用。P2.0P2.7：P2口的8個引腳。一般可作為準雙向I/O接口。P3.0P3.7：P3口的8個引腳。除作為準雙向I/O接口使用外，還具有第二功能。4.控制線ALE/PROG:地址鎖存有效信號輸出端。PSEN：片外程序存儲器讀選通信號輸入端。RST/VPD：復位端。EA/VDD：片外程序存儲器選用端。芯片與驅(qū)動電路的連接線路圖-6-線路圖說明：圖中的J78即為直流電機的接線端子，用導線將J78的ZDJ_A端子與8051的P1.0接口相連，其ZDJ_B端子接地（可接到C1區(qū)的GND）；8051的P1.1、P1.2分別接到D1區(qū)J53接口的KEY1和KEY2上（注：為了便于實驗時的操作方便，可不選用點動仿真的J53接口，而采用上圖所示的D1區(qū)調(diào)節(jié)按鈕）。系統(tǒng)工作原理采樣原理：利用PWM控制直流電機的調(diào)速。PWM的調(diào)速原理：PWM調(diào)速是通過改變輸出脈沖的占空比，從而改變電機轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法。PWM調(diào)速分為單極性和雙極性兩種。在單極性方式-7-下，電機的轉(zhuǎn)動方向不變，改變的只是轉(zhuǎn)速；而在雙極性方式下，電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速都是可變的。以下以單極性為例說明PWM調(diào)速的基本原理：假設一個脈沖周期內(nèi)，高電平電壓為Us，持續(xù)時間為t1；低電平為0V，持續(xù)時間為t2。則脈沖周期T=t1+t2，該周期內(nèi)平均電壓U0=t1*Us/T。令=t1/T，則U0=*Us，表示占空比。就可以改變端電壓的平均值，從而達到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理（我在此次實驗中當高電平電壓不變的情況下，電機兩端電壓的平均值U0取決于占空比的大小。改變值采用的正是單極性調(diào)速，具體程序見后文）。在雙極性方式下，如果U0為負，意味著電機將反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由U0的絕對值控制。-8-嚴格地講，平均速度U0與占空比并不是嚴格的線性關系，在一般的應用中，可以將其近似地看成線性關系。關于占空比：占空比(DutyCycle)在電信領域中有如下含義:在一串理想的脈沖序列中(如方波),正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。占空比的計算：設一個脈沖周期為T，t1為高電平持續(xù)時間，則占空比=t1/T。數(shù)據(jù)存放單元安排P1.0用于控制PWM的輸出，而P1.1和P1.2在我的設計思路里，是通過外部硬件使他們分別為高電平、低電平，以改變占空比，從而實現(xiàn)調(diào)速，具體說來就是使P1.2、P1.1分別為：00（空速狀態(tài)），01（低速），10（高速），11（全速）。按鍵通過對D1區(qū)J53的KEY2、KEY1按鍵進行置1或置0改變P1.2、P1.1的輸出，即改變占空比，實現(xiàn)調(diào)速。程序框圖主程序流程圖-9-選擇計時器工作方式2P1.2是否為0程序初始化轉(zhuǎn)