基于單片機(jī)的調(diào)速及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案《課程報(bào)告文件》

PAGEPAGE39設(shè)計(jì)、旅行、影視、攝影、科技、音樂、藝術(shù)、人文、出版、飲食、漫畫游戲夢(mèng)想從相信開始創(chuàng)意從籌資起步基于單片機(jī)的直流電機(jī)測(cè)速、調(diào)速及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)的直流電機(jī)測(cè)速、調(diào)速及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文主要研究了利用Quick51系列單片機(jī)控制PWM信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn),可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮在全社會(huì)大規(guī)模地興起.學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效方法就是理論與實(shí)踐并重,本文用8051單片機(jī)自制了一個(gè)采用了專門的芯片組成了PWM信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，并且對(duì)PWM信號(hào)的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過軟件編程對(duì)PWM信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號(hào)波形等均作了詳細(xì)的闡述。還對(duì)直流電機(jī)的速度進(jìn)行了測(cè)量和顯示。關(guān)鍵詞:單片機(jī)、PWM、調(diào)速、測(cè)速、顯示系統(tǒng)目錄TOC\o”1—3”\h\z\u摘要 1HYPERLINK\l”_Toc277444798”目錄 2HYPERLINK\l”_Toc277444799”第一章 概述 3HYPERLINK\l”_Toc277444800"1。1 概述 3_Toc277444802”1.2。1SmartSOPC與Quick51 3_Toc277444804"第二章總體方案設(shè)計(jì) 5HYPERLINK\l”_Toc277444805”2.18051單片機(jī)簡(jiǎn)介 6HYPERLINK\l”_Toc277444806”2.2PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) 12HYPERLINK\l”_Toc277444807"2.2.1PWM的基本原理 12HYPERLINK\l”_Toc277444808"2。3128＊64液晶顯示 13_Toc277444810”3.1傳感器電路設(shè)計(jì) 14HYPERLINK\l”_Toc277444811”3。2信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 16HYPERLINK\l”_Toc277444812”3.3存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì) 17HYPERLINK\l”_Toc277444813"3。3.1I2C總線概述 17_Toc277444817”第四章軟件設(shè)計(jì) 20HYPERLINK\l”_Toc277444818”4.1系統(tǒng)軟件總流程圖 20HYPERLINK\l”_Toc277444819”4.2程序清單 21第五章結(jié)論與展望 31_Toc277444824”參考文獻(xiàn) 36\l”_Toc534483044”3.3.2存儲(chǔ)器電路圖3—12AT24CO2與單片機(jī)的接口電路

3.4顯示電路設(shè)計(jì)3.5PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)PWM波可以由具有PWM輸出的單片機(jī)通過編程來得以產(chǎn)生，也可以采用PWM專用芯片來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)PWM波的頻率太高時(shí)，它對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率管要求太高，而當(dāng)它的頻率太低時(shí)，其產(chǎn)生的電磁噪聲就比較大，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)PWM波的頻率在18KHz左右時(shí),效果最好。在本系統(tǒng)內(nèi)，采用了兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位串行計(jì)數(shù)器4040組成了PWM信號(hào)發(fā)生電路。兩片數(shù)值比較器4585，即圖上U2、U3的A組接12位串行4040計(jì)數(shù)輸出端Q2—Q9，而U2、U3的B組接到單片機(jī)的P1端口。只要改變P1端口的輸出值,那么就可以使得PWM信號(hào)的占空比發(fā)生變化,從而進(jìn)行調(diào)速控制。12位串行計(jì)數(shù)器4040的計(jì)數(shù)輸入端CLK接到單片機(jī)C51晶振的振蕩輸出XTAL2。計(jì)數(shù)器4040每來8個(gè)脈沖,其輸出Q2—Q9加1，當(dāng)計(jì)數(shù)值小于或者等于單片機(jī)P1端口輸出值X時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端保持為低電平,而當(dāng)計(jì)數(shù)值大于單片機(jī)P1端口輸出值X時(shí)，圖中U2的(A〉B）輸出端為高電平。隨著計(jì)數(shù)值的增加，Q2—Q9由全“1"變?yōu)槿?”時(shí)，圖中U2的(A〉B）輸出端又變?yōu)榈碗娖?這樣就在U2的（A〉B）端得到了PWM的信號(hào)，它的占空比為(255—第四章軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件總流程圖開始開始設(shè)堆棧清標(biāo)志清暫存清顯示T0初始化串行口初始化CPU開中斷掃描鍵盤速度采樣顯示圖4。1系統(tǒng)軟件主程序流程圖4。2程序清單/* LCD。C 128×64LCD驅(qū)動(dòng)程序頭文件＊/＃ifndefLCD_H_#defineLCD_H_＃include〈REG51。H>//定義背光控制信號(hào)sbitLCD_BL=P1^4；//點(diǎn)亮背光燈voidLcdLightOn（）;//熄滅背光燈voidLcdLightOff（);//清屏voidLcdClear（）；//初始化voidLcdInit（)；//顯示ASCⅡ碼voidLcdPutChar（unsignedcharc)；//顯示字符串voidLcdPuts（unsignedchar＊s)；#endif//LCD_H_/＊ LCD。C 128×64LCD驅(qū)動(dòng)程序＊/#include<INTRINS。H〉#include<ABSACC.H〉//#include"LCD。H”//定義屏幕光標(biāo)（取值0~63，光標(biāo)本身不可見）unsignedcharLcdCursor；inti,j；/*函數(shù)：LcdLightOn（)功能：點(diǎn)亮背光燈＊/voidLcdLightOn（){ LCD_BL=1;}/*函數(shù):LcdLightOff（)功能：熄滅背光燈*/voidLcdLightOff()｛ LCD_BL=0;}/*函數(shù)：LcdGetBF（）功能:讀出狀態(tài)位BF返回: BF=1，表示忙，不可進(jìn)行任何操作 BF=0，表示不忙，可以進(jìn)行正常操作＊/bitLcdGetBF()｛ unsignedchardat； dat=XBYTE[0xD002]; //XBYTE的定義見<ABSACC。H〉 return（bit）(dat＆0x80);}/*函數(shù)：LcdWriteCmd()功能：向LCD發(fā)送命令參數(shù)： cmd:命令字，詳見器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)＊/voidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd）｛ while(LcdGetBF())； XBYTE[0xD000］=cmd；}/＊函數(shù)：LcdWriteDat（)功能:向LCD寫入數(shù)據(jù)參數(shù)：dat，要寫入的數(shù)據(jù)說明：目標(biāo)地址由地址計(jì)數(shù)器AC隱含指定，寫完后AC自動(dòng)加1＊/voidLcdWriteDat（unsignedchardat)｛ while（LcdGetBF（))； XBYTE[0xD001］=dat；}/*函數(shù)：LcdReadDat()功能：從LCD讀出數(shù)據(jù)返回:讀出的數(shù)據(jù)＊//＊unsignedcharLcdReadDat(){ volatileunsignedchardat; while（LcdGetBF（)）； dat=XBYTE[0xD003]； dat=XBYTE［0xD003］； //需要連續(xù)執(zhí)行兩次才能夠讀出真正的數(shù)據(jù) returndat；}*//＊函數(shù)：LcdSetAC（)功能：設(shè)置DDRAM（顯示數(shù)據(jù)RAM）的AC（地址計(jì)數(shù)器)值參數(shù)： ac：地址計(jì)數(shù)器值，范圍0~63＊/voidLcdSetAC(unsignedcharac){ ac＆=0x3F； ac｜=0x80; LcdWriteCmd(ac);}/＊函數(shù)：LcdClear(）功能：LCD清屏，并使光標(biāo)回到0*/voidLcdClear(){ LcdWriteCmd(0x01)； //清屏命令 LcdCursor=0;｝/＊函數(shù)：LcdDelay()功能：延時(shí)（t*100）個(gè)機(jī)器周期＊/voidLcdDelay(unsignedchart）｛ unsignedcharn； do { n=49; while（--n!=0）； ｝while（-—t！=0);}/＊函數(shù)：LcdInit()功能：LCD初始化*/voidLcdInit（){ LcdWriteCmd（0x30)； //設(shè)置基本指令集 LcdDelay(3); LcdWriteCmd(0x30)； //設(shè)置基本指令集（需要再執(zhí)行一次) LcdDelay(1)； LcdWriteCmd（0x0C）; //開啟顯示 LcdDelay(3）； LcdClear（）； //清屏 LcdDelay（250)； LcdWriteCmd（0x06); //設(shè)置進(jìn)入點(diǎn) LcdDelay(10);}/*函數(shù)：LcdCheckAC（）功能：根據(jù)光標(biāo)位置調(diào)整AC*/voidLcdCheckAC()｛ switch(LcdCursor) { case16： LcdSetAC(16)； break； case32： LcdSetAC(8); break； case48： LcdSetAC(24）; break; case64: LcdCursor=0； LcdSetAC(0); break; default： break； ｝}/*函數(shù):LcdPutChar()功能：顯示ASCII碼參數(shù)： c為可顯示的ASCII碼（0x20~0x7F）＊/voidLcdPutChar(unsignedcharc）｛ LcdWriteDat（c）； LcdCursor++; LcdCheckAC（)；｝/*函數(shù)：LcdPutHZ（）功能：顯示漢字參數(shù)： ch，cl：漢字編碼＊/voidLcdPutHZ（unsignedcharch,unsignedcharcl)｛ if(LcdCursor＆0x01） ｛//顯示漢字時(shí)，必須偶地址對(duì)準(zhǔn),即光標(biāo)位置不能是奇數(shù) LcdPutChar('’）； //額外輸出一個(gè)空格 ｝ LcdWriteDat（ch）； LcdWriteDat(cl）; LcdCursor+=2; LcdCheckAC（）;}/＊函數(shù)：LcdPuts（）功能：顯示字符串參數(shù)： *s：要顯示的字符串（可同時(shí)包含ASCII碼和漢字）＊/voidLcdPuts(unsignedchar＊s）｛ unsignedcharch,cl； for（；；） ｛ ch=*s++； if（ch==’\0’）break； if（ch<0x80) { LcdPutChar(ch); } else { cl=*s++； LcdPutHZ(ch，cl)； ｝ }｝/* 顯示主程序*///＃include”LCD.H"#include<REG51.H〉//#include"DELAY。H”/*包含延時(shí)函數(shù)的頭部文件delay_us（）；delay_ms()；*//＊函數(shù)：Delay(）延時(shí)1ms65.53st>0時(shí),延時(shí)（t*0。001)st=0時(shí)。延時(shí)65.53s＊//*＊*＊*＊****＊*＊＊**＊*＊＊＊**＊****＊***＊＊＊＊**＊*＊*＊**＊＊＊＊***＊＊＊*/unsignedcharSD［4]=｛'1’，'2'，’3’,'4'｝；//速度設(shè)定unsignedcharFK［4]=｛'2',’2’，'3’，'4’}；//速度反饋intD=0;//方向控制中間變量 unsignedintPwm=0；//速度產(chǎn)生中間變量unsignedintp=0；unsignedintValue=0； unsignedintPwm_Value=0； unsignedintm;//unsignedinta,b，c,d；sbitKEY1=P2^0；sbitKEY2=P2^1；sbitKEY3=P2^2;sbitMotorA=P1^6；sbitMotorB=P1^7; bitSWTR;bitSWTF；unsignedintSWTV;＃definePwm_MAX255voidDelay（unsignedintT）{SWTV=T；SWTR=1;while(!SWTF）；SWTR=0；SWTF=0；}voidKEY（){ if（KEY1==0） ｛ Value=Value+1; ｝ if(KEY2==0) { Value=Value-1; ｝ if（KEY3==0） ｛ if(D==0) { D=1； } else { D=0; ｝ }}voidPWM_Init（）{static unsignedchart=0； t++; if(t〉Pwm_MAX)t=0; if（t<=Pwm_Value） { Pwm=1; } else { Pwm=0; ｝ if（D==0） { MotorA=0； MotorB=Pwm; } else ｛ MotorA=Pwm； MotorB=0； }｝voidShow_Value(unsignedcharCH[］){inti;for（i=0;i〈4;i++） ｛ LcdPutChar(CH［i］）； }}voidShow_Init（）{LcdWriteCmd(0x80);LcdPuts（"速度設(shè)定");LcdWriteCmd(0x90)；LcdPuts（"速度反饋");LcdWriteCmd（0x88）;LcdPuts（”速度方向"）;LcdWriteCmd(0x98）；LcdPuts（"測(cè)控071”)；LcdWriteCmd（0x9c）;LcdPuts("14號(hào)"）；｝ voidT_int(）//定時(shí)器初始化｛TMOD&=0x00;TMOD=0x25；TH1=TL1=0xa4;TH0=TL0=0；ET1=1；TR1=1；EA=1;｝voidMeasureSpeed（）｛TH0=TL0=0；TR0=1；Delay（2420）;TR0=0;TF0=0;m=2＊(TH0*255+TL0）;if（m>Value){Pwm_Value=Pwm_Value-1;}if（m〈Value){Pwm_Value=Pwm_Value+1;｝FK[3]=（m％10）+48；FK［2］=（m/10%10)+48;FK[1］=（m/100％10）+48;FK［0]=(m/1000%10）+48;SD［3］=(Value%10）+48;SD[2］=(Value/10%10）+48;SD［1］=(Value/100%10）+48;SD［0]=（Value/1000%10）+48;｝voidmain(）{ unsignedchari；MotorA=0; MotorB=0;EA=0； T_int();Delay(50)；LcdInit(）;//LCD初始化/*＊**＊＊**＊＊＊*＊＊＊＊＊＊＊*＊＊******＊＊*＊**＊＊*＊＊**/for（i=0；i〈2;i++） ｛ LcdLightOff(）； Delay（660)； LcdLightOn（); Delay（660）； }Delay（660）;LcdClear();Delay（660）；/*＊＊＊*＊**＊＊*＊＊*＊＊＊＊**＊＊******＊＊******＊*＊*/EA=1； Show_Init（）;Delay（20）; Value=200;Pwm_Value=Value；for（；；) { KEY()；//按鍵處理 MeasureSpeed(); LcdWriteCmd（0x94）; Show_Value(FK); LcdWriteCmd(0x84); Show_Value（SD)； LcdWriteCmd（0x8c)； if(D==0） ｛ LcdPuts("正向”）; ｝ if(D==1) { LcdPuts（"反向"); } ｝｝voidT1ZD（)interrupt3{TR1=0; // KEY(）；//按鍵處理 PWM_Init(）；if(SWTR）//延時(shí) ｛ if(——SWTV==0)SWTF=1； }TR1=1；｝第五章結(jié)論與展望本設(shè)計(jì)以8051為核心,利用單片機(jī)的運(yùn)算和控制功能，并采用系統(tǒng)化LCD顯示模塊實(shí)時(shí)顯示所測(cè)速度的設(shè)計(jì)方案，以及串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件。傳感器也是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制不可缺少的環(huán)節(jié),是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,如果沒有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換,一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測(cè)和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。本方案基本實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的速度即時(shí)顯示，并可通過控制按鍵顯示速度,并通過PWM方波對(duì)直流電機(jī)的速度與轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制。這一方案可以在很多領(lǐng)域有很好的應(yīng)用，例如我們現(xiàn)在交通不可缺少的代步工具—-電動(dòng)車的車速表,采用數(shù)字式顯示不僅一目了然，還很精確。隨著科技的不斷發(fā)展，傳感器的廣泛應(yīng)用，各種智能儀表都會(huì)采用數(shù)字式顯示，不僅讀取方便，而且精度更高，更可靠。附錄附一速度控制子程序voidT_int（）；//定時(shí)器初始化｛Tmod=0x00；Tmod=0x25;TH1=TL1=0xa4;TH0=TL0=0;}voidDelay(unsignedintt}）{SWTV=T；SWTR=1;WHILE(!SWTF）；SWTR=0；SWTF=0}voidMeasureSpeed（)；//速度計(jì)算｛intm；TH0=TL0=0TR0=1Delay(2500);TR0=0;TF0=0;m=TH0＊255+TH0;//已知速度不吵過100a=m％10;b=m/10%10；c=m/100％10;d=m/1000%10；FK［3］=’a’；FK[3］=’b';FK[3］='c’；FK[3]='d’；｝voidShow_init（);｛LcdWriteCmd(0x83）;LcdPuts（"速度方向");LcdWriteCmd()；LcdPuts("速度設(shè)定”）；LcdWriteCmd（);//速度反饋}voidShowValue(){inti；for(i=0;i〈4;i++) ｛ LcdPutChar（s++）; ｝｝voidT1ZD(){unsignedcharm=0;staticunsignedchart=0；TR1=0;t++；if(t〉=Pwm_MAX) t=0;if（t<=PwmVlue） { Pwm=1; }else ｛ Pwm=0； ｝if(SWTR） { IF（--SWTV==0）SWTF=1; ｝TR1=1;if(m％4==0) { MeasureSpeed（)； }｝voidmain（){T_init(）；Show_init（)；while(1) { Lcd（）； Delay（？)；//更新速度由這里決定 }}void key(）//速度加減處理 {if（key1==0） { PwmValue=PwmValue+2；//2由實(shí)際決定 }if（key2==0） ｛ PwmValue=PwmValue—2; ｝if(key3==0）d=～d；｝voidShow_Value(unsignedchar＊s）{inti;for（i=0;i〈4；i++） ｛ LcdPutChar（＊（s+i)） }｝voidShow_Value(unsignedcharFK［］)voidCopy_String(char＊from,char*to）｛for（;＊form!=’\0’；from++）}voidPwm（）{staticunsignedchart=0; t++; if(t〉=Pwm_MAX)t=0; if(t〈=PwmValue)