單片機控制直流電機正反轉(zhuǎn)

1、目 錄第1章 總體設(shè)計方案11.1 總體設(shè)計方案11.2 軟硬件功能分析1第2章 硬件電路設(shè)計22.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計22.2直流電機驅(qū)動電路設(shè)計22.3 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計42.4 獨立按鍵電路設(shè)計52.5 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計52.5.1直流穩(wěn)壓電路中整流二極管的選?。?2.5.2直流穩(wěn)壓電路中濾波電容的選取：6第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計73.1 軟件總體設(shè)計思路73.2 主程序流程設(shè)計7附錄1 總體電路圖10附錄2 實物照片11附錄3 C語言源程序12 實習(xí)報告第1章 總體設(shè)計方案1.1 總體設(shè)計方案 早期直流傳動的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點，如存在溫漂、

2、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。所以，本次實習(xí)采用了驅(qū)動芯片來驅(qū)動直流電機，并運用單片機編程控制加以實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計采用驅(qū)動芯片來控制的，所以控制精度和可靠性有了大幅度的提高，并且驅(qū)動芯片具有集成度高、功能完善的特點，從而極的大簡化了硬件電路的設(shè)計。圖1.1 直流電機定時正反轉(zhuǎn)方案1.2 軟硬件功能分析本次實習(xí)直流電機控制系統(tǒng)以STC89C52

3、單片機為控制核心，由按鍵輸入模塊、LED顯示模塊及電機驅(qū)動模塊組成。采用帶中斷的獨立式鍵盤作為命令的輸入，單片機在程序控制下，定時不斷給L293D直流電機驅(qū)動芯片發(fā)送PWM波形，H型驅(qū)動電路完成電機正，反轉(zhuǎn)控制；同時單片機不停的將變化的定時時間送到LED數(shù)碼管完成實時顯示。第2章 硬件電路設(shè)計2.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)設(shè)計是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。STC89C52單片機最小系統(tǒng)電路如圖2.1所示。 圖2.1 單片機最小系統(tǒng)2.2直流電機驅(qū)動電路設(shè)計圖2.2 直流電機驅(qū)動電路 L293D是提供雙向驅(qū)動電流高達1 A，電壓是從4.5 V至36 V的；L293D提供雙向驅(qū)動電流高

4、達600毫安，電壓是從4.5 V至36 V的。兩個設(shè)備是專為驅(qū)動等感性負(fù)載繼電器，電磁閥，直流雙極步進和馬達，也可以給其他高電流/高電壓提供電源負(fù)載。兼容所有的TTL輸入。每個輸出都是推拉式驅(qū)動電路，與達林頓三極管和偽達林源。啟用1,2 EN驅(qū)動器和3,4 EN驅(qū)動器。當(dāng)使能輸入為高電平時，相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器被啟用和他們的輸出處于活動狀態(tài)，并在其輸入端的同相。當(dāng)使能輸入為低，這些驅(qū)動器被禁用其輸出關(guān)閉，在高阻抗?fàn)顟B(tài)。【PS：1,2EN為1和2的使能端（高電平使能）；3,4EN同理】用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)輸入端，每對驅(qū)動程序的形式一個完整的H橋可逆驅(qū)動器適用于電磁閥或電機應(yīng)用。L293D外部輸出為高速鉗位二極

5、管，應(yīng)使用電感的瞬態(tài)抑制。VCC1和VCC2分開，提供邏輯輸入，以盡量減少設(shè)備功耗。 L293D的工作溫度是從0°C至70°C圖2.3 L293D外部引腳排列圖表2.1 真值表輸入輸出YAENHHHLHLXLZ在熱關(guān)斷模式下，輸出的是高阻態(tài)，而不管輸入電平。圖2.4 邏輯圖電機驅(qū)動電路組要是由L293D芯片組成，單片機P3.4,P3.6,P3.7輸出的信號經(jīng)過L293D芯片后直接與直流電機相連，從而控制直流電機的運行。其中VCC1接+5V電源，VCC2接+12V電源。2.3 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 本設(shè)計利用數(shù)碼管作為顯示單元，采用動態(tài)顯示技術(shù)，電路如圖2.5所示。 圖2.5

6、顯示電路電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED， 并保持一段延時時間。然后選通下一位，直到所有位掃描完。2.4 獨立按鍵電路設(shè)計獨立式鍵盤的按鍵相互獨立，每個按鍵接一根I/O口線，一根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測I/O口線的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤上哪個鍵被按下。圖2.6 獨立按鍵電路2.5 系統(tǒng)供電電源電路設(shè)計本系統(tǒng)需要采用+5V電源和+12V電源，所采用的電源電路是由整流電路和三端穩(wěn)壓器組成的。電路輸出電壓和最大輸出電流決定于所選三端穩(wěn)壓器。其電源電路如圖2.7所示。圖2.7 +5V和+12

7、V電源供電電路2.5.1直流穩(wěn)壓電路中整流二極管的選?。?其中為副邊電壓解得由于整流橋電路實現(xiàn)了全波整流電路，他將的負(fù)半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電壓的平均值是半波整流電路的兩倍。輸出電流的平均值（即負(fù)載電阻中的電流平均值） 在單相橋式整流電路中，因為每只二極管只在變壓器副邊電壓的半個周期通過電流，所以每只二極管的平均電流只有負(fù)載電阻上的電流的平均值的一半，即與半波整流電路中的平均電流相同。二極管所能承受的最大反向電壓考慮到電網(wǎng)電壓的波動范圍為，在實際選用二極管時，應(yīng)至少有%10的余量，選擇最大整流電流和最高反向工作電壓分別為 2.5.2直流穩(wěn)壓電路中濾波電容的

8、選取： ：輸出電壓的平均值 ：負(fù)載電流的平均值 由于采用電解電容，考慮到電網(wǎng)電壓的波動范圍為，點解電容的耐壓值應(yīng)大于。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 軟件總體設(shè)計思路經(jīng)過前幾章的設(shè)計工作，系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計已經(jīng)完成了。然而，對于一個完整的設(shè)計系統(tǒng)來說，只有硬件電路的設(shè)計完成是不夠的，它必須通過軟件編程來實現(xiàn)系統(tǒng)工作的控制功能，從而才能實現(xiàn)電路應(yīng)有的系統(tǒng)功能。單片機系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要使用匯編語言或高級語言。匯編語言與系統(tǒng)硬件的關(guān)系密切，可方便地實現(xiàn)諸如中斷管理以及模擬/數(shù)字量的輸入/輸出等功能，具有占用系統(tǒng)資源小、執(zhí)行速度快的特點，但是，對復(fù)雜的大型應(yīng)用系統(tǒng)，其代碼可讀性差，并不利于升級和維護。高級

9、語言的代碼效率和長度都不如匯編語言，但其結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、開發(fā)周期短、有極強的可移植性，在多數(shù)應(yīng)用方面執(zhí)行效率與匯編語言的差距也不大，近年來得到了極為廣泛的應(yīng)用。而C語言既有高級語言的各種特點，又可對硬件進行操作，并可進行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。用C語言編寫的程序較容易移植，可生成簡潔、可靠的目標(biāo)代碼，用C語言進行單片機計算機開發(fā)已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢。本設(shè)計的整體思路為：主程序中循環(huán)的調(diào)用按鍵程序，通過按鍵從而使單片機輸出變化的定時時間和控制電機正反轉(zhuǎn)，從而控制直流電機達到不同的旋轉(zhuǎn)效果，并通過數(shù)碼管將變化的定時時間顯示出來。本設(shè)計以單片機作為系統(tǒng)的核心控制單元，運用C語言進行編程工作，按照工作流程

10、來實現(xiàn)設(shè)計要求的控制直流電機的運行狀態(tài)。3.2 主程序流程設(shè)計 直接應(yīng)用STC89C52的軟件方法實現(xiàn)電機驅(qū)動和定時時間的設(shè)置與變化。其流程圖如圖3.1所示。開始時打開電源開關(guān)對電路供電，完成系統(tǒng)初始化和顯示初始化，數(shù)碼管顯示0059，倒計時開始，按鍵循環(huán)掃描，設(shè)置鍵按下，倒計時停止，由加減鍵控制定時時間，確定鍵按下，進入中斷，倒計時開始，電機啟動，結(jié)束時，電機停止，顯示恢復(fù)初始化。圖3.1 系統(tǒng)主單片機總程序框圖實習(xí)總結(jié)（包括：實習(xí)質(zhì)量分析、待完善和改進之處和心得體會）設(shè)計中單片機STC89C52在工作時，調(diào)整定時器TO來達到合適的定時時間。通過調(diào)整L293D電機驅(qū)動芯片的A1A2引腳的電平

11、高低切換，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。重復(fù)使用T0口定時功能，實現(xiàn)正常的走鐘邏輯做倒計時用。由于設(shè)計中使用的是單片機作為核心的控制元件，附以外圍電路使本本設(shè)計具有功能強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。但是在我們設(shè)計和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如程序設(shè)計水平有限，實際的電機正反轉(zhuǎn)和倒計時同步很難確切控制，延時與定時沖突無法正常執(zhí)行，其設(shè)計難度遠超出我們的設(shè)計需求范圍。 在做實習(xí)設(shè)計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過求助于老師、理清了思路。同時，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了設(shè)計中的道道難題。通過本次單片機應(yīng)用實習(xí)，我學(xué)到了許多東西，知道

12、光靠書本上的東西是不夠的，需額外去查資料。無論是在硬件還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的東西如（PWM）。也鍛煉了我的Altium Designer畫圖能力，以前學(xué)的時候元器件都是給定的只要到庫里面找出名字就可以，只要連線就可以，而這次是根據(jù)自己的設(shè)計需要去畫，感覺不同。本次設(shè)計我能獨立完成，算是有了很大的收獲?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?、通過本次單片機應(yīng)用實習(xí)，我不但對單片機有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等有了一定的認(rèn)識。2、進一步加強了我的動手能力和運用專業(yè)知識的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問題，以及如何靈活

13、地改變方法去實現(xiàn)設(shè)計方案。特別是深刻體會到了軟件和硬件結(jié)合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合作用。3、讓我了解到單片機技術(shù)對當(dāng)今人們生活的重要性。同時這次單片機應(yīng)用實習(xí)的經(jīng)歷也使我受益匪淺，讓我知道做任何事情都應(yīng)腳踏實地，刻苦努力地去做，只有這樣，才能做好。附錄1 總體電路圖附錄2 實物照片附錄3 C語言源程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit MOTOR_A2 = P36;sbit MOTOR_A1 = P37;sbit EN_MOTOR_A = P34 ;/uchar c

14、ode segcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar code segcode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,/uchar code dispbit=0x0e,0x0d,0x0b,0x07;uchar code dispbit=0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /數(shù)碼管位選位uchar buffer=0,0,0,0;uint min=59,sec=59;uint status=0;/函數(shù)聲明v

15、oid delayMS(uint t) ;void keyprocess(uchar key);void display();void timer0();void MotorStart();void delayS(uint b);main() bit keyrelease; uchar buf; uchar keyinput; keyrelease=1; buf=0xff; TMOD=0x01; /T0工作在方式1,16位計數(shù)器 TH0=0xFC; /定時器0設(shè)置延時1ms中斷初始值 TL0=0x18; TR0=1; IE=0x82; /開定時器0中斷 status=0; while(1) /

16、鍵掃描程序 keyinput=P1&0x0f; if(keyinput!=0x0f) delayMS(10); if(keyinput!=0x0f) buf=keyinput; P1=0xff; while(P1!=0xff) P1=0xff; keyprocess(buf); /調(diào)用按鍵處理函數(shù) buf=0xff; display(); /延時程序void delayMS(uint t) /晶振頻率12MHZ uint i; while(t-) for(i=0;i<125;i+); /按鍵處理函數(shù)void keyprocess(unsigned char key) /鍵值處理，

17、正常計時，設(shè)置時分秒 switch (key) case 0x0e:status+; /按下設(shè)置鍵TR0=0; if (status>=3) status = 0; break; case 0x0d:switch(status) /按下加1鍵，3種模式下加1 case 0x01: if(min<59) min+; else min=0; break; case 0x02: if(sec<59) sec+; else sec=0; break; break; case 0x0b:switch(status) /按下減1鍵 case 0x01:if(min>0) min-;

18、 else min=59; break; case 0x02:if(sec>0) sec-; else sec=59; break; break; case 0x07: TR0=1;MotorStart(); default:break; /數(shù)碼管顯示函數(shù)void display() uchar i; /正常計時顯示 buffer0=min/10; / 顯示分的十位 buffer1=min%10; / 顯示分的個位 buffer2=sec/10; / 顯示秒的十位 buffer3=sec%10; / 顯示秒的個位 for(i=0;i<4;i+) P0=segcodebufferi; P2=dispbiti; delayMS(1); /防止數(shù)碼管顯示的時候閃動 P2=0xff; /定時器0中斷函數(shù)void timer0() interrupt 1 using 2 /T0中斷服務(wù)函數(shù)，第二組工作寄存器 static uint count; TH0=0xFC; / 定時器0設(shè)置初始值1ms中斷初始值 TL0=0x18; TR0=1; count+; /正常計時 if(count>=1000) / 定時 1S 到，以下為時鐘的正常走鐘邏輯 coun