1、鄭州輕工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目：基于51單片機(jī)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 院 （系）： 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 時(shí)間： 2011 年 12 月 12 日至 2011 年 12 月 26 日鄭州輕工業(yè)學(xué)院題目 基于51單片機(jī)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)、班級(jí) 電子信息工程08級(jí)1班 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容：控制系統(tǒng)主要是以8051單片機(jī)為核心組成的控制系統(tǒng)， 本系統(tǒng)中的電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成比例， 而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比， 因此， 由MCU內(nèi)部的可編程計(jì)數(shù)器陣列輸出PWM波，

2、以調(diào)整電機(jī)兩端電壓與控制波形的占空比， 從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速?；疽螅?、掌握匯編編程的原理和方法。 2、熟悉單片機(jī)基本特征和電路設(shè)計(jì)的方法。3、掌握直流電機(jī)的控制方法。4、熟練運(yùn)用定時(shí)器設(shè)計(jì)PWM波控制直流電機(jī)。5、形成一篇設(shè)計(jì)文檔。主要參考資料：1 孫涵芳 徐愛(ài)卿.MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1977.2 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.3 史國(guó)生.交直流調(diào)速系統(tǒng)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.161-174.完 成 期 限： 2011.12.12-2011.12.26 指導(dǎo)教師簽

3、名： 課程負(fù)責(zé)人簽名： 2011年 12月 11日摘要本文主要研究了利用MCS-51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。控制系統(tǒng)主要是以8051單片機(jī)為核心組成的控制系統(tǒng)， 本系統(tǒng)中的電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成比例， 而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比， 因此， 由MCU內(nèi)部的可編程計(jì)數(shù)器陣列輸出PWM波， 以調(diào)整電機(jī)兩端電壓與控制波形的占空比，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。關(guān)鍵詞：8051單片機(jī) PWM信號(hào) 直流電機(jī)目錄第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)5第二章：總體設(shè)計(jì)方案5第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)6第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7第五章：程序8第六章：PCB圖8第七章：元件清單8第八章：參考文獻(xiàn)8

4、第九章：心得體會(huì)8 第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù): 單片機(jī)為控制核心的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容以及技術(shù)參數(shù):功能主要包括：1) 直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)；2) 直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)；3) 直流電機(jī)的加速；4) 直流電機(jī)的減速；5) 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速在數(shù)碼管上顯示；6) 直流電機(jī)的啟動(dòng)；7) 直流電機(jī)的停止；第二章：總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案的硬件部分詳細(xì)框圖如圖一所示。數(shù)碼管顯示按鍵控制8051單片機(jī)PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)鍵盤向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過(guò)P1.0與P1.1其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過(guò)ULN2003芯片控制電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)

5、數(shù)碼管顯示出來(lái)。電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)以速度檔級(jí)數(shù)顯示。正轉(zhuǎn)時(shí)最高位顯示“三” ，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速；反轉(zhuǎn)時(shí)最高位顯示“F”，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速。每次電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后開(kāi)始顯示，停止時(shí)數(shù)碼管顯示出“0000”。 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)整體框圖如下第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)編程部分工作采用KELI-C51語(yǔ)言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，與各子程序做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過(guò)程的入口，完成鍵盤輸入、按鍵識(shí)別和功能、PWM脈寬控制和數(shù)碼管顯示等部分的設(shè)計(jì)。單片機(jī)資源分配如下表：P0顯示模塊接口鍵盤中斷P1鍵盤模塊接口P1.0/P1.1PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口系統(tǒng)時(shí)鐘PWM脈寬控制：本設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)方式對(duì)脈沖寬度進(jìn)

6、行控制，延時(shí)程序函數(shù)如下：/*延時(shí)函數(shù)*/delays()uchar i;for(i=5000;i>0;i-);鍵盤中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，完成延時(shí)去抖動(dòng)、鍵碼識(shí)別、按鍵功能執(zhí)行。要實(shí)現(xiàn)按住加/減速鍵不放時(shí)恒加或恒減速直到放開(kāi)停止，就需在判斷是否松開(kāi)該按鍵時(shí)，每進(jìn)行一次增加/減少一定的占空比。顯示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各個(gè)數(shù)碼管要顯示的值。定時(shí)中斷處理程序：采用定時(shí)方式1，因?yàn)閱纹瑱C(jī)使用12M晶振，可產(chǎn)生最高約為65.5ms的延時(shí)。對(duì)定時(shí)器置初值B1E0H可定時(shí)20ms，即系統(tǒng)時(shí)鐘精度可達(dá)0.02s。當(dāng)20ms定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器溢出則響應(yīng)

7、該定時(shí)中斷處理程序，完成對(duì)定時(shí)器的再次賦值，并對(duì)全局變量time加1，這樣，通過(guò)變量time可計(jì)算出系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。3、軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn):對(duì)于電機(jī)的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開(kāi)啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護(hù)電機(jī)。鍵盤處理上采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。第五章：程序見(jiàn)附件1第六章：PCB圖見(jiàn)附件2第七章：元件清單見(jiàn)附件3 第八章：參考文獻(xiàn)1 孫涵芳 徐愛(ài)卿.MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1977.2 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京:北京航空航天大

8、學(xué)出版社,2003.3 史國(guó)生.交直流調(diào)速系統(tǒng)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.161-174.第九章：心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)雖然只有兩周，但短短兩周我掌握了匯編編程的原理和方法。熟悉了單片機(jī)基本特征和電路設(shè)計(jì)的方法。掌握了直流電機(jī)的控制方法。熟練了運(yùn)用定時(shí)器設(shè)計(jì)PWM波控制直流電機(jī)?？傊斋@很多。附件1/*頭文件*/#include<reg51.h> #include<absacc.h> #include <intrins.h> /* / /*自定義變量*/#define uint unsigned int /自定義變量#define ucha

9、r unsigned char char gw,sw,bw,qw;uchar j; /定時(shí)次數(shù)，每次20msuchar f=5; /計(jì)數(shù)的次數(shù)sbit P10=P10; /PWM輸出波形1sbit P11=P11; /PWM輸出波形2sbit P12=P12; /正反轉(zhuǎn)sbit P13=P13; /加速sbit P14=P14; /減速sbit P15=P15; /停止sbit P16=P16; /啟動(dòng)uchar k;uchar t; /脈沖加減/*/*/*控制位定義*/uchar code smg12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,

10、0x6f,0x73,0x71;/程序存儲(chǔ)區(qū)定義字型碼表char data led4=0x08,0x04,0x02,0x01; /位碼uint x; /數(shù)碼管顯示的數(shù)值display(); /數(shù)碼管顯示 delays(); /延時(shí)函數(shù)key();displays();/*/*主函數(shù)*/main (void) TMOD=0x51; /T0方式1 定時(shí)計(jì)數(shù)T1方式1計(jì)數(shù)TH0=0xb1; /裝入初值 20MSTL0=0xe0;TH1=0x00; / 計(jì)數(shù)567TL1=0x00;TR0=1; /啟動(dòng) t0TR1=1; /啟動(dòng)t1gw=sw=bw=qw=0; /數(shù)碼管初始化P0=0xc0;P2=1;wh

11、ile(1) /無(wú)限循環(huán) display(); /數(shù)碼管顯示 key(); /*/*數(shù)碼管顯示*/display()uchar i; gw=x%10; /求速度個(gè)位值，送到個(gè)位顯示緩沖區(qū)sw=(x/10)%10; /求速度十位值，送到十位顯示緩沖區(qū)bw=(x/100)%10; /求速度百位值，送到百位顯示緩沖區(qū)qw=x/1000; /求速度千位值，送到千位顯示緩沖區(qū)for(i=0;i<4;)P2=ledi;if(i=0) /顯示個(gè)位P0=smggw;delays();else if(i=1) /顯示十位P0=smgsw;delays();else if(i=2) /顯示百位P0=smgb

12、w;delays(); else if(i=3) /顯示千位 if(k=0)/正轉(zhuǎn)時(shí)顯示"三" P0=0x49; delays();else P0=0x71; /反轉(zhuǎn)時(shí)顯示"F" i+;/*/*延時(shí)函數(shù)*/delays()uchar i;for(i=5000;i>0;i-);/*/*t0定時(shí)*中斷函數(shù)*/void t0() interrupt 1 using 2TH0=0xb1; /重裝t0TL0=0xe0;f-;if(k=0) if(f<t) P10=1; else P10=0; P11=0; else if(f<t)P11=1;el

13、se P11=0;P10=0;if(f=0)f=5; j+; if(j=50) j=0;x=TH1*256+TL1; /t1方式1計(jì)數(shù)，讀入計(jì)數(shù)值TH1=0x00;TL1=0x00; x+;display();/*按鍵掃描*/key()if(P12=0) /如果按下， while(!P12) /去抖動(dòng) display(); k=k; if(P16=0) /啟動(dòng)while(P16=0);IE=0x8a; if(P13=0) /加速while (P13=0);t+;if(t>=5)t=5;if(P14=0) /減速while(P14=0);t-;if(t<1)t=1;if(P15=0) /停止while(P15=0);EA=0;P10=0;P11=0; /*/附件2：附件3：元件數(shù)量（個(gè)）元件數(shù)量（個(gè)）直流電機(jī)1極性電容20uf 1按鍵6 電容22pf2 At8951112MHZ晶振 1RP1 1 四位一體數(shù)碼管1Led2電阻1k 1 電阻200K1ULN20031 電阻10K6電源口HDR2x3 1 74LS041下載口IDC1課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表評(píng)定項(xiàng)目?jī)?nèi)