單片機課程設計溫度控制直流電動機轉速

1、1 引言 直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。從控制的角度來看，直流調速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎。早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發(fā)展和應用范圍的推廣。隨著單片機技術的不斷進步，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達到更高的穩(wěn)定性能。采用單片機構成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高

2、工作效率。2 設計任務與要求2.1 設計任務溫度控制直流電動機轉速2.2 設計要求（1）、本題目由學號為的學生完成。（2）、使用AT89C51單片機為核心，使用4位集成式數碼管顯示當前溫度，溫度傳感器使用DS18B20，使用L298驅動直流電動機。（3）、用4位集成式數碼管顯示當前溫度，當溫度在時，直流電動機在L298驅動下加速正轉，溫度在全速正轉；當溫度時，直流電動機加速反轉，溫度時，直流電動機全速反轉；溫度之間時，直流電動機停止轉動。（4）、控制程序在Keil軟件中編寫，編譯，整個控制電路在Proteus仿真軟件中連接調示。3 本課程設計的意義直流電動機作為一種高效率速度控制電動機引人注目

3、、但市場的知名度還小高。許多用戶在設備用電動機的選擇上經常出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象。比如為了實現(xiàn)設備的功能、當變頻器控制的異步電動機滿足不了要求時就盲目的選用昂貴的伺服電動機、其中有些情況完全可以用價格較低的直流電動機來實現(xiàn)。采用單片機構成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率，可以實現(xiàn)復雜的控制，控制靈活性和適應性好，無零點漂移，控制精密高，可提供人機界面，多機聯(lián)網工作。 采用智能功率電路驅動比傳統(tǒng)的分立功率器件組成的驅動體積小，功能強；減少了電路元器件數量，提高了系統(tǒng)的可靠性；控制電路哈爾功率電路集成在一起，使監(jiān)控更容易實現(xiàn)；集成化使電路的連線減少，減少了布線電容和電感以

4、及信號傳輸的延時，增加了系統(tǒng)抗干擾的能力；集成化使系統(tǒng)成本大大降低。4 應用軟件介紹4.1 Proteus仿真軟件Proteus是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點：（1）全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產品中具有明顯的優(yōu)勢。（2）具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動態(tài)仿真、1 C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 目前支持的單片機類型有：

5、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 ，可仿真51、AVR、PIC。4.2 Keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外

6、重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。5 keil軟件編寫5.1 BS18B20溫度采集5.1.1溫度采集初始化void dsreset(void) uint i; DS=1; i+; DS=0; i=103; while(i>0)i-; DS=1; i=4; while(i>0)i-; DS=1;5.1.2寫命令控制溫度傳感器void tmpwritebyte(uchar dat) uint i; uchar j; bit testb; fo

7、r(j=1;j<=8;j+) testb=dat&0x01; dat=dat>>1; if(testb) /write 1 DS=0; i+;i+; DS=1; i=8;while(i>0)i-; else DS=0; i=8;while(i>0)i-;/write 0 DS=1; i+;i+; 5.1.3讀數據賦值給datbit tmpreadbit(void) uint i; bit dat; DS=1; DS=0;i+;i+; DS=1;i+; dat=DS; i=8;while(i>0)i-; return (dat);uchar tmpre

8、ad(void) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); return(dat);5.1.4數據處理即判斷溫度正負uint tmp() float tt; uchar a,b,b1; dsreset(); delay(1); tmpwritebyte(0xcc); tmpwritebyte(0xbe); a=tmpread(); b=tmpread(); temp=b; b1=b; temp<<=8; temp=temp|a; if(b1&l

9、t;8) flag+=1; tt=temp*0.0625; temp=tt*10+0.5; dis_buf0=0; else flag-=1; temp=temp; temp=temp+1; tt=temp*0.0625; temp=tt*10+0.5; dis_buf0=0x40; return temp;5.2 數碼管顯示采集的溫度5.2.1將采集后轉化的溫度對數組賦值 void display(uint temp) uchar A1,A2,A3; A1=temp/100; A2=temp%100/10; A3=temp%10; t=A1*10+A2; dis_buf3 = tableA3

10、; dis_buf2 = table1A2; dis_buf1 = tableA1;5.2.2用定時器T1調用溫度采集函數進行溫度采集void timer1() interrupt 3TH1=(65536-20000)/256;TL1=(65536-20000)%256;tmpchange(); display(tmp();5.2.3用定時器T0將處理后的溫度用數碼管顯示void timer0() interrupt 1TH0 = (65536-500)/256;TL0 = (65536-500)%256;P2=0xff;P0=dis_bufdis_index;P2=dis_digit;dis

11、_digit = _crol_(dis_digit,1);dis_index+; dis_index &= 0x07;5.3 判斷電機旋轉情況if(flag=1)flag=0;if(t>=75)Turn_z();elseif(t>=45)Turn_zj();elseif(t>10)Turn_t();elseTurn_fj(); else if(flag=-1) flag=0; Turn_f();6 Proteus仿真6.1 Proteus中各元件的元件圖 AT89C51截圖 L298截圖 DS18B20截圖6.1.4直流電動機截圖6.1.5晶體管截圖6.2 芯片功能控

12、制6.2.1 Lm298芯片ENA為IN1、IN2 的控制使能端，本次設計用OUT1 、OUT2作為輸出控制直流電機轉動。由于正反轉換相時會產生飯香電壓為保護LM298用圖中二極管來起到保護作用。IN1IN2ENA電機狀態(tài)XX0停止101正轉011反轉 DS18B20時序圖即簡介 VCC接+5V、GND接地。DQ為總線接單片機P1.6口DS18B20初始化DS18B20寫入DS18B20讀出6.3 Proteus仿真電路仿真圖（未運行狀態(tài)）溫度大于75溫度大于45小于75溫度大于10小于45溫度大于0小于10溫度小于07 結論通過該課程設計，我掌握了編譯程序的原理以及步驟，還有編譯程序工作的基

13、本過程及其各階段的基本任務，熟悉了編譯程序總流程框圖，構造工具及其相關的技術。課本上的知識是機械的，抽象的。在本次課程設計，我有很大的收獲，這不僅僅是理論知識上的完善，而且實踐能力和動手能力有了質的飛躍!設計中，我自感知識的缺陷，不斷的上網查閱資料，翻閱各類相關書籍，自己動手，自己設計，讓我的思維邏輯更加清晰。在操作中，靠這次設計我基本掌握了單片機編程，將理論變?yōu)閷嶋H開了一個好頭。在這次課程設計過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己綜合應用能力的欠缺。以后，我會更加重視用軟件編程，應用單片機處理好更多的電路。用LCD液體晶體管顯示當前溫度，當溫度在時，直流電動機在L298驅動下加速正轉，溫度在全速正轉；當溫度時，直流電動機加速反轉，溫度時，直流電動機全速反轉；溫度之間時，直流電動機停止轉動參考文獻1辜承林，陳喬夫. 電機學.華中科技