基于89C51的直流電機控制講解

1、種彌容碗課程設計（論文）題目名稱基于89C51的直流電機控制課程名稱單片機原理及應在電氣測控學科中的應用學生姓名學號系、專業(yè)10電氣工程及其自動化指導教師朱群峰2012年6月1日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)10電氣工程及其自動化學生姓名學號題目名稱基于89C51的直流電機控制設計時間2012年5月21日2012年6月1日課程名稱單片機原理及應在電氣測控學科中的應用課程編號121200105設計地點數(shù)字控制與PLC實驗室（305）一、課程設計（論文）目的課程設計是在校學生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結合的橋梁和紐帶。單片機課程設計，要求學生更多的完成軟硬結合的動手實踐方案，解決目

2、前學生課程設計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象.單片機課程設計是繼電子技術、和單片機原理與應用課程之后開出的實踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務是訓練學生綜合運用已學課程“電子技術基礎”、“單片機原理及應用”的基本知識，獨立進行單片機應用技術和開發(fā)工作,掌握單片機程序設計、調(diào)試和應用電路設計、分析及調(diào)試檢測。一、已知技術參數(shù)和條件1、直流電機參數(shù)：DC5V、12W2、KEIL軟件；Wave軟件、protuse軟件3、THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)。三、任務和要求設計要求掌握直流電機的基本原理；掌握直流電機驅(qū)動電路的設計；掌握直流電機控制程序設計。設計一個直流電機控制系統(tǒng)，控制直流電機正反轉(zhuǎn)，啟動和停

3、止，電機的速度可調(diào)。1、要求設計出電氣原理圖；2、要求設計出程序流程圖；3、要求設計出程序；4、要求做出實物或者仿真調(diào)試。注：1此表由指導教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）1、單片機課程設計指導，北京航空航天大學出版社，樓然苗等2007年7月2、單片機實驗與實踐教程，北京航空航天大學出版社，何立民等2004年7月3、THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)實驗指導書、KEIL軟件，WAVE軟件4、數(shù)字控制與PLC實驗室”THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng),。五、進度安排2012年5月2

4、1日-22日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務何要求總體方案設計2012年5月23日-25日：硬件電路設計2012年5月26日-28日：軟件設計2012年5月29日-30日：系統(tǒng)調(diào)試改進2012年5月31日：整理書寫設計說明書2012年6月1日：答辯并現(xiàn)場考核六、教研室審批意見教研室主任（簽名）：年月日七I、主管教學主任意見主管主任（簽名）：年月日八、備注指導教師（簽字）：學生（簽字）：謝曹杙邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名學號系申氣工程系專業(yè)班級題目名稱基于89C51的直流電機控制課稈名稱單片機原理及應在電氣測控學科中的應用一、學生自我總結通過本次的電子課程設計，使我加鞏固和加深

5、對電子電路基本知識的理解，學會查尋資料、方案設計、方案比較，以及單元電路設計計算等環(huán)節(jié)，進一步提高了自身綜合運用所學知識的能力，提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領，為以后畢業(yè)設計打下一定的基礎。更重要的是在朱群峰老師的指導下，得以完成本次的電子技術課程設計。學生簽名：謝曹杙年月日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權重304030單項成績指導教師評語:指導教師（簽名）：年月日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面2、表中的“評分項目”及“權重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。4摘要直流電機具有良

6、好的線性調(diào)速特性和控制性能，使其調(diào)速控制占主流地位盡管交流變頻電機步進電機等在控制調(diào)速領域的應用比較廣泛，但直流電機調(diào)速仍是大多數(shù)調(diào)速控制電機的最佳選擇89C51單片機支持C語言編程，可移植性好，速度快，已被廣泛應用于機電一體化工業(yè)控制智能儀器儀表等領域現(xiàn)應用89C51單片機對直流電機速度進行有效測試和控制，通過對直流電機轉(zhuǎn)速脈沖和中斷次數(shù)的計數(shù)，可實現(xiàn)根據(jù)輸入值控制直流電機的轉(zhuǎn)速根據(jù)設計需要，通過測量原件把檢測到的直流電機轉(zhuǎn)速讀入到89C51單片機中，再通過編程使讀入的數(shù)值在顯示器上顯示出來若檢測到的電機轉(zhuǎn)速等于設定值，則對直流電機的轉(zhuǎn)速進行記錄；若檢測到的電機轉(zhuǎn)速沒有達到設定值，則通過加大

7、數(shù)值或模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使電機速度提升至設定值；若檢測到電機轉(zhuǎn)速超過設定值則通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片把電機速度降至設定值通過這種實時檢測和在線控制的方式使單片機能夠?qū)χ绷麟姍C轉(zhuǎn)速進行有效控制，使其按給定的速度旋轉(zhuǎn)。關鍵字:89c51單片機;直流電動機;轉(zhuǎn)速3目錄前言11 緒論21.1 直流電動機控制的發(fā)展歷史21.2 直流電動機控制的研究現(xiàn)狀41.3 本課題主要研究內(nèi)容和意義32 直流電機硬件電路設計及描述程序62.1 直流電機的結構62.2 直流電機的工作原理62.3 電磁關系62.4 直流電機主要技術參數(shù)62.5 直流電機的類型72.6 直流電機的特點72.7 元件介紹73 基本原理123.1 設計思路

8、123.2 電機正反轉(zhuǎn)控制原理123.3 電機的啟動與停止133.4 電機的調(diào)速134 程序流程圖155 控制電路圖165.1 程序電路圖165.2 程序運行圖176 程序設計187 設計總結與體會218 參考文獻229致謝23前言電動機作為最主要的機電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務和辦公設備中，還是在日常生活的家用電器和消費電子產(chǎn)品（如電冰箱，空調(diào)，DVD等）中，都大量使用著各種各樣的電動機。據(jù)資料顯示，在所有動力資源中，百分之九十以上來自電動機。同樣，我國生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動機的。

9、電動機與人的生活息息相關，密不可分。電氣時代，電動機的調(diào)速控制一般采用模擬法，對電動機的簡單控制應用比較多。簡單控制是指對電動機進行啟動，制動，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過繼電器，可編程控制器和開關元件來實現(xiàn)。還有一類控制叫復雜控制，是指對電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進行控制。1331緒論本章介紹了直流電機的特點及其發(fā)展概況，然后介紹了直流電機在工業(yè)控制等領域中的具體應用，同時闡述了直流電機控制中有待研究的問題。并在此基礎之上介紹了本課題的選題背景和意義，最后列出了本文研究的主要內(nèi)容及全文的結構安排。1.1 直流電動機控制的發(fā)展歷史常用的控制直流電動機有以下幾種:

10、第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動機電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡單易行設備制造方便，價格低廉。但缺點是效率低、機械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機-電動機（也稱為旋轉(zhuǎn)變流組），配合采用磁放大器、電機擴大機、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍（十比一至數(shù)十比一）、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，特別是當電動機減速時，可以通過發(fā)電機非常容易地將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機、電動機調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點

11、是需要增加兩臺與調(diào)速電動機相當?shù)男D(zhuǎn)電機和一些輔助勵磁設備，因而體積大，維修困難等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機、電動機系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標又進一步提高。特別是它的系統(tǒng)快速響應性是發(fā)電機、電動機系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點:維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對維護人員會造成一定的危害等。第四，1957年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強大的生命力。由于它具有體積小、響應快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟指標上和可靠性有所提高，而且在技

12、術性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在10000以上，比機組（放大倍數(shù)10）高1000倍，比汞弧變流器（放大倍數(shù)1000）高10倍;在響應快速性上，機組是秒級，而晶閘管變流裝置為毫秒級。14從20世紀80年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進。同時，控制電路實現(xiàn)了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術的應用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大，直流調(diào)速技術不斷發(fā)展。隨著微型計算機、超大規(guī)模集成電路、新型電子電力開關器件和新型傳感器的出現(xiàn)，以及自動控制理論、電力電子技術、計算機控制技術的

13、深入發(fā)展，直流電動機控制也裝置不斷向前發(fā)展。微機的應用使直流電氣傳動控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化、智能化，極大地推動了電氣傳動的發(fā)展。近年來，一些先進國家陸續(xù)推出并大量使用以微機為控制核心的直流電氣傳動裝置，如西門子公司的SIMOREGK6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。隨著現(xiàn)代化步伐的加快，人們生活水平的不斷提高，對自動化的需求也越來越高，直流電動機應用領域也不斷擴大。例如，軍事和宇航方面的雷達天線，火炮瞄準，慣性導航，衛(wèi)星姿態(tài)，飛船光電池對太陽得跟蹤等控制；工業(yè)方面的各種加工中心，專用加工設備，數(shù)控機床，工業(yè)機器人，塑料機械，印刷機械，繞線機，紡織機械，工業(yè)縫紉機，泵和壓縮機等設備的控制

14、；計算機外圍設備和辦公設備中的各種磁盤驅(qū)動器，各種光盤驅(qū)動器，繪圖儀，掃描儀，打印機，傳真機，復印機等設備的控制；音像設備和家用電器中的錄音機，錄像機，數(shù)碼相機，洗衣機，冰箱，電扇等的控制。隨著計算機，微電子技術的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現(xiàn)，電動機的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。電動機控制技術的發(fā)展得力于微電子技術，電力電子技術，傳感器技術，永磁材料技術，微機應用技術的最新發(fā)展成就。變頻技術和脈寬調(diào)制技術已成為電動機控制的主流技術。正是這些技術的進步使電動控制技術在近二十年內(nèi)發(fā)生了很大的變化。其中，電動機控制策略的模擬實現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器，通用計算機，F(xiàn)PGA/CP

15、LD，DSP控制器等現(xiàn)代手段構成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。電動機的驅(qū)動部分所采用的功率器件經(jīng)歷了幾次的更新?lián)Q代以后，速度更快，控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT逐漸成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現(xiàn)。其中，脈寬調(diào)制（PWM）方法，變頻技術在直流調(diào)速和交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應用。永磁材料技術的突破與微電子技術的結合又產(chǎn)生了一批新型的電動機，如永磁直流電動機，交流伺服電動機，超聲波電動機等。由于有微處理器和傳感器作為新一代運動控制系統(tǒng)的組成部分，所以又稱這種運動控制系統(tǒng)為智能運動控制系統(tǒng)。所以應用先進控制算法，開發(fā)全數(shù)字化智能

16、運動控制系統(tǒng)將成為新一代運動控制系統(tǒng)設計的發(fā)展方向。17在那些對電動機控制系統(tǒng)的性能要求較高的場合（如數(shù)控機床，工業(yè)縫紉機，磁盤驅(qū)動器，打印機，傳真機等設備中，要求電動機實現(xiàn)精確定位，適應劇烈負載變化），傳統(tǒng)的控制算法已難以滿足系統(tǒng)要求。為了適應時代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動機控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡化，信息化，模糊化的方向不斷、J_L前進。1.2直流電動機控制的研究現(xiàn)狀數(shù)字直流調(diào)速裝置，從技術上，它能成功地做到從給定信號、調(diào)節(jié)器參數(shù)設定、直到觸發(fā)脈沖的數(shù)字化，使用通用硬件平臺附加軟件程序控制一定范圍功率和電流大小的直流電機，同一臺控制器甚至可以僅通過參數(shù)設定和使用不同的軟件版本對不同類型

17、的被控對象進行控制，強大的通訊功能使它易和PLC等各種器件通訊組成整個工業(yè)控制過程系統(tǒng)，而且具有操作簡便、抗干擾能力強等特點，尤其是方便靈活的調(diào)試方法、完善的保護功能、長期工作的高可靠性和整個控制器體積小型化，彌補了模擬直流調(diào)速控制系統(tǒng)的保護功能不完善、調(diào)試不方便、體積大等不足之處，且數(shù)字控制系統(tǒng)表現(xiàn)出另外一些優(yōu)點，如查找故障迅速、調(diào)速精度高、維護簡單，使其具備了廣一闊的應用前景。18國外主要電氣公司如瑞典的ABB公司、德國的西門子公司、AEG公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國的GE公司、西屋公司等，均已經(jīng)開發(fā)出多個數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標準化、模板化的應用產(chǎn)品。我國從20世紀6

18、0年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用。目前，晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟各部門得到廣泛的應用。我國關于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究主要有:綜合性最優(yōu)控制，補償PID控制，PID算法優(yōu)化，也有的只應用模糊控制技術。19隨著新型電力半導體器件的發(fā)展，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）具有開關速度快、驅(qū)動簡單和可以自關斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。因此我國直流電機調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制（pulsewidthmodulation,簡稱PWM）方向發(fā)展。我國現(xiàn)在大部分數(shù)字化控制直流調(diào)速裝置依靠進口。但由于進口設備價格昂貴，也給出了國產(chǎn)全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置

19、的發(fā)展空間。目前，國內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)全數(shù)字直流調(diào)速裝置。121.3本課題主要研究內(nèi)容及意義由于變頻技術的出現(xiàn)，交流調(diào)速一直沖擊直流調(diào)速，但綜觀全局，尤其是我國在此領域的現(xiàn)狀，再加上全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，更提高了直流調(diào)速系統(tǒng)的精度及可靠性，直流調(diào)速系統(tǒng)仍將處于十分重要地位。對于直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有穩(wěn)速、調(diào)速、加速或減速三個方面，而在工業(yè)生產(chǎn)中對于后兩個要求已能很好地實現(xiàn)，但工程應用中穩(wěn)速指標卻往往不能達到預期的效果，穩(wěn)速要求即以一定的精度在所需要的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，在各種干擾不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動。穩(wěn)速很難達到要求原因在于數(shù)字直流調(diào)速裝置中的PID調(diào)節(jié)器對被控對象

20、及其負載參數(shù)變化適應能力差。直流電機的數(shù)學模型很容易得到，這使得經(jīng)典控制理論在己知被控對象的傳遞函數(shù)才能進行設計的前提得到滿足，大部分數(shù)字直流調(diào)速控制器就是建立在此基礎上的。然而，在實際的傳動系統(tǒng)中，電機本身的參數(shù)和拖動負載的參數(shù)并不如模型那樣一成不變，尤其對于中小型電機，在某些應用場合隨工況而變化;同時，直流電機本身是一個非線性的被控對象，許多拖動負載含有彈性或間隙等非線性因素，因此，被控對象的參數(shù)變化與非線性特性，使得線性常參數(shù)PID調(diào)節(jié)器顧此失彼，不能使系統(tǒng)在各種工況下都能保持設計時的性能指標，往往使得控制系統(tǒng)的魯棒性差，特別是對于模型參數(shù)大范圍變化且具有較強非線性環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，常規(guī)PID

21、調(diào)節(jié)器難以滿足高精度、快響應的控制要求，常常不能有效克服負載、模型參數(shù)的大范圍變化以及非線性因素的影響。在工程上，這種控制器就很有可能滿足不了生產(chǎn)的需求，如:軋鋼工業(yè)同軸控制系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯傳動裝置、軋輥磨床拖板電控系統(tǒng)等都需要在生產(chǎn)過程中保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速要求，而生產(chǎn)負載參數(shù)卻是隨著工況變化的。7模糊控制不要求被控對象的精確模型且適應性強，為了克服常規(guī)數(shù)字直流調(diào)速裝置的缺點，可將模糊控制與PID調(diào)節(jié)器結合，形成fuzzy-PID復合控制方案,設計能在負載、模型參數(shù)的大范圍變化以及非線性因素的影響下均可以滿足控制穩(wěn)定轉(zhuǎn)速精度要求的直流電機控制器。52直流電機的硬件設計及描述2.1 直流電機的結構直流電

22、機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子上裝有磁極（電磁式直流電機磁極由繞在定子上的磁繞提供），其轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)嵌有電樞繞組，繞組通過換向器和電刷引出。圖2.2圖2.12.2 直流電機的工作原理直流電機電路模型，磁極N、S間裝著一個可以轉(zhuǎn)動的鐵磁圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個線圈。當線圈中流過電流時，線圈受到電磁力作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。根據(jù)左手定則可知，當流過線圈中電流改變方向時，線圈的受方向也將改變，因此通過改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機的方向。222.3 電磁關系直流電機的主要額定值有：額定功率Pn：在額定電流和電壓下，電機的負載能力。額定電壓Ue：長期運行的最高電壓。額

23、定電流Ie：長期運行的最大電流。額定轉(zhuǎn)速n：單位時間內(nèi)的電機轉(zhuǎn)動快慢。以r/min為單位。勵磁電流If：施加到電極線圈上的電流。2.5 直流電機的類型直流電機可按其結構、工作原理和用途等進行分類，其中根據(jù)直流電機的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機（將機械能轉(zhuǎn)化為直流電能）、直流電動機（將直流電能轉(zhuǎn)化為機械能）、直流測速發(fā)電機（將機械信號轉(zhuǎn)換為電信號）、直流伺服電動機（將控制信號轉(zhuǎn)換為機械信號）。下面以直流電動機作為研究對象。2.6 直流電機的特點通過電刷間的電流與導體電流的性質(zhì)不同；通過電刷電流為直流電流，導體電流為交變電流；電樞電勢與電流反方向，稱為反電勢。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電機的轉(zhuǎn)向相同，為驅(qū)

24、動轉(zhuǎn)矩。作為電動機運行：在直流電機的兩電刷端上加上直流電壓，電樞旋轉(zhuǎn)，拖動生產(chǎn)機械旋轉(zhuǎn)，輸出機械能；作為發(fā)動機運行：用原動機拖動直流電機的電樞，電刷端引出直流電動勢，作為直流電源，輸出電能。2.7 元件介紹（1）DAC0832（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構成。a. 主要特性參數(shù)：分辨率為8位電流穩(wěn)定時間1us；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；單一電

25、源供電（+5V+15V）；低功耗，200mW。b. 芯片結構：D0D7:8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns（否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯）；ILE:數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；CS:片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1:數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存；XFER:數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；WR2:DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由W

26、R1、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。IOUT1:電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；IOUT2:電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；Rfb:反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；Vcc:電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V；VREF:基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND:模擬信號地DGND:數(shù)字信號地IIIsbDIODI1DI2DI3gDAC式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式單片機是一種帶4K字節(jié)

27、閃爍可編程可擦fWR1XferProgrammableandErasableReadOnlyMemory）8c.工作方IoutlIout2Rfb圖2.5DAC0832的引式:根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器有三種工作方(2)89C517T1615寄存器的不同的控制方式,DAC083213的低電壓存儲器（FPEROMFalsh、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機D單片機的可擦除只讀存儲器可以復擦除100次。該器采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。其主要特性：1000次寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留10年；全靜態(tài)工作：0HZ-24MHZ；三級程序

28、存儲器鎖存；128*8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級；可編程串行口通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；引腳功能：VCC：接供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。

29、P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫T”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址T”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在F

30、LASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表2.5所示：表2.5P3口各位的第二功能P3口的各位第二功能P3口的各位第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.4T0（定時/計數(shù)器0的外部輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.5T1（定時/計數(shù)器1的外部輸入）P3.2/INT0（外部中斷0輸入）P3.6/WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫

31、選通道控制輸出）P3.3/INT1（外部中斷1輸出）P3.7/RD（片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通道控制輸出）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE

32、只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（OOOOH-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作

33、電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出P1.5P0.4?2?2?2?2?2?2RXDTXDINTOTNT1ALEPSENXTAL1GND76543U21oHuHuil一HunAT89C51腳E圖弓3基本原理3.1 設計思路1) .通過鍵盤改變脈沖的占空比從而達到改變轉(zhuǎn)速使得電機轉(zhuǎn)速從高到低，從低到高2) .通過改變pwm的極性從而改變電機的轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)3) .能夠通過數(shù)碼顯示管顯示電機的轉(zhuǎn)速和電機的轉(zhuǎn)向4) .通過啟動鍵唯一啟動電機，從而達到防止電機誤啟動的目的5) .能夠通過鍵盤快速達到電機預先設定的速度和轉(zhuǎn)向備注：由于沒有傳感器，所以本課程設計中沒有設計測速模塊，所顯示的速度為理

34、論速度，并非電機的實際轉(zhuǎn)速3.2 電機正反轉(zhuǎn)控制原理3.2.1控制線路三相異步電動機接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖如圖3-4所示。線路中采用了兩個接觸器，即正轉(zhuǎn)用的接觸器KM1和反轉(zhuǎn)用的接觸器KM2，它們分別由正轉(zhuǎn)按鈕SB2和反轉(zhuǎn)按鈕SB3控制。這兩個接觸器的主觸頭所接通的電源相序不同，KM1按L1L2L3相序接線，KM2則對調(diào)了兩相的相序?？刂齐娐酚袃蓷l，一條由按鈕SB2和KM1線圈等組成的正轉(zhuǎn)控制電路；另一條由按鈕SB3和KM2線圈等組成的反轉(zhuǎn)控制電路。KM1SBIE圖3-4檢舵需聯(lián)魏的正反轉(zhuǎn)掙制妊路3.2.2控制原理當下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2后，電源相通過熱繼電器FR的動斷接點、停止按鈕

35、SB1的動斷接點、正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2的動合接點、反轉(zhuǎn)交流接觸器KM2的常閉輔助觸頭、正轉(zhuǎn)交流接觸器線圈KM1,使正轉(zhuǎn)接觸器KM1帶電而動作，其主觸頭閉合使電動機正向轉(zhuǎn)動運行，并通過接觸器KM1的常開輔助觸頭自保持運行。反轉(zhuǎn)啟動過程與上面相似，只是接觸器KM2動作后，調(diào)換了兩根電源線U、W相(即改變電源相序)，從而達到反轉(zhuǎn)目的。3.3 電機的啟動與停止如上圖，按下起動按鈕SB2,接觸器KM線圈得電，KM主觸頭及輔助觸頭動作，電動機運轉(zhuǎn)并完成自保，按下停車按鈕SB1KM線圈失電，KM主觸頭及輔助觸頭復位，電動機停止運轉(zhuǎn)。3.4 直流電機的調(diào)速眾所周知，直流電機轉(zhuǎn)速n的表達式為:(2-1)U-IRn

36、二K式中:U-電樞端電壓I-電樞電流R-電樞電路總電阻-每極磁通量K-與電機結構有關的常數(shù)由上式可知，直流電機轉(zhuǎn)速n的控制方法有三種:(1) 調(diào)節(jié)電樞電壓U。改變電樞電壓從而改變轉(zhuǎn)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，動態(tài)響應快，適用于要求大范圍無級平滑調(diào)速的系統(tǒng);(2) 改變電機主磁通中只能減弱磁通，使電動機從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬恒功率調(diào)速方法，動態(tài)響應較慢，雖能無級平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍小;(3) 改變電樞電路電阻R在電動機電樞外串電阻進行調(diào)速，只能有級調(diào)速，平滑性差、機械特性軟、效率低。改變電樞電路電阻的方法缺點很多，目前很少采用:弱磁調(diào)速范圍不大，往往與調(diào)壓調(diào)速配合使用;因此，自動調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)壓調(diào)速為主

37、，這也是論文中設計系統(tǒng)所采用的方法。改變電樞電壓主要有三種方式:旋轉(zhuǎn)變流機組、靜止變流裝置、脈寬調(diào)制(PWM)變換器(或稱直流斬波器)。(1) 旋轉(zhuǎn)變流機組用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組以獲得可調(diào)直流電壓，簡稱G-M系統(tǒng)，國際上統(tǒng)稱Ward-Leonard系統(tǒng)，這是最早的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。G-M系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能，但系統(tǒng)復雜、體積大、效率低、運行有噪音、維護不方便。(2) 20世紀50年代，開始用汞弧整流器和閘流管組成的靜止變流裝置取代旋轉(zhuǎn)變流機組，但到50年代后期又很快讓位于更為經(jīng)濟可靠的晶閘管變流裝置。采用晶閘管變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)簡稱V-M系統(tǒng)，又稱靜止的Ward-Leonard

38、系統(tǒng)，通過控制電壓的改變來改變晶閘管觸發(fā)控制角a。進而改變整流電壓Ud的大小，達到調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速的目的。V-M在調(diào)速性能、可靠d性、經(jīng)濟性上都具有優(yōu)越性，成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。(3) 脈寬調(diào)制(PWM)變換器又稱直流斬波器，是利用功率開關器件通斷實現(xiàn)控制，調(diào)節(jié)通斷時間比例，將固定的直流電源電壓變成平均值可調(diào)的直流電壓，亦稱DC-DC變換器。絕大多數(shù)直流電動機采用開關驅(qū)動方式。開關驅(qū)動方式是使半導體功率器件工作在開關狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制PWM來控制電動機電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)速。4程序流程圖圖4.1程序流程圖5控制電路圖5.1程序電路圖圖5.1程序電路圖5.2程序運行結果圖圖5.2程序運行圖6

39、程序設計圖#include"reg52.h"#defineunintunsignedint#defineuncharunsignedcharunsignedchardispbuf4=0,0,0,0;unsignedchardispbitcnt;unintmstcnt;uninti;sbitaO二P3"0;sbital二P3"l;sbite=P37;unintcount=O;unchartp=O;voidkeyscan();voiddelay();voidjust();voidturn();voidmotorstop();voidspeedup();voidspeeddown();voidmain(void)aO=l;al=O;dispbufO=l6;TMOD=OxO2;THO=OxO6;TLO=OxO6;TRO=l;ETO=l;EA=l;while(l)keyscan();/鍵盤掃描/延時10ms程序voiddelay()unsignedchari,j;for(i=20;i>0;i-)for(j=248;j>0;j-);/鍵盤掃描程序voidkeyscan()unchartemp=0;P1=0xff;if(P1&0x1f)!=0