1、課程培訓報告課程名稱：單片機與接口技術培訓主題：紅外控制直流電機正反轉任務書訓練任務設計一種89C基于AT51單片機的紅外遙控正反轉加減速控制電機。2、設計要求一、基本要求利用無線模塊控制電機的正反轉加減速，實現自動控制。通過89CAT51單片機編程，實現直流電機的正反轉、加減速。寫一份詳細的設計報告。給出了所有電路和源程序。2.發揮作用通過上位機，可以對系統進行編程，實現直流電機的調速。摘要隨著科技的不斷進步，人們進入了無線電時代，給我們的生活帶來了極大的便利。就像現在的手機一樣，無線網絡、無線鼠標、無線鍵盤等已經融入我們的生活。從我們身邊的電子產品可以看出，我們已經進入了收音機時代。本設計

2、是由基于 AT 89C51 的無線模塊控制的電機的正向和反向旋轉及其加速和減速。這非常適合在工廠中使用，尤其是在工業控制中。可以想象，機器在工廠運行時，我們只需要使用無線遙控器來控制電機的轉速和轉向，這樣就可以遠距離控制了，我們不需要去電機一側控制開關。工廠化生產帶來了極大的便利。軟件采用C51編程，主要編寫主程序、直流電機驅動、中斷程序延時程序等。經過調試，實現了對電機的控制。關鍵詞： AT 89C51 L298 PWM目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc281164840 第 1 章 引言 PAGEREF _Toc281164840 h 5 HYPERLIN

3、K l _Toc281164841 1.1概述 PAGEREF _Toc281164841 h 5 HYPERLINK l _Toc281164842 1.2設計目的 PAGEREF _Toc281164842 h 6 HYPERLINK l _Toc281164843 1.3設計任務和內容 PAGEREF _Toc281164843 h 6 HYPERLINK l _Toc281164844 第 2 章 一般設計和核心器件介紹 PAGEREF _Toc281164844 h 7 HYPERLINK l _Toc281164845 2.1整體設計 PAGEREF _Toc281164845 h

4、 7 HYPERLINK l _Toc281164846 2.2 AT89C51 PAGEREF _Toc281164846 h 8 HYPERLINK l _Toc281164847 2.3 L298 PAGEREF _Toc281164847 h 10 HYPERLINK l _Toc281164848 引腳介紹： PAGEREF _Toc281164848 h 11 HYPERLINK l _Toc281164849 2.4伺服電機簡介 PAGEREF _Toc281164849 h 12 HYPERLINK l _Toc281164850 2.5 PT2262/PT2272 PAGER

5、EF _Toc281164850 h 13 HYPERLINK l _Toc281164851 第三章單元電路模塊設計 PAGEREF _Toc281164851 h 17 HYPERLINK l _Toc281164852 3.1復位電路 PAGEREF _Toc281164852 h 17 HYPERLINK l _Toc281164853 3.2時鐘電路 PAGEREF _Toc281164853 h 18 HYPERLINK l _Toc281164854 3.3電機驅動電路圖 PAGEREF _Toc281164854 h 19 HYPERLINK l _Toc281164855 3

6、.4 PWM調速系統設計 PAGEREF _Toc281164855 h 20 HYPERLINK l _Toc281164856 第 4 章 軟件編程 PAGEREF _Toc281164856 h 21 HYPERLINK l _Toc281164857 4.1設計思維 PAGEREF _Toc281164857 h 21 HYPERLINK l _Toc281164858 4.2流程圖 PAGEREF _Toc281164858 h 21 HYPERLINK l _Toc281164859 4.3源程序 PAGEREF _Toc281164859 h 22 HYPERLINK l _To

7、c281164860 第5章設計經驗與存在的問題 PAGEREF _Toc281164860 h 26第一章介紹1.1概述近年來，隨著科學技術的飛速發展，單片機的應用不斷深入，同時傳統的控制檢測也日新月異。在實時檢測與自動控制的單片機應用系統中，往往以單片機作為核心部件，對單片機的了解還不夠。 .收音機的出現給人們的生活帶來了極大的便利，讓人們進入了無線遙控時代，從小孩子玩的無線遙控車，到用收音機控制機器生產，甚至用收音機控制機器生產。無人駕駛飛機的飛行，如今，我們生活中使用的所有手機和手機都3G依賴無線電。可見，我們已經進入了收音機時代，給我們的生活帶來了極大的便利。1.2 設計目的(1)加

8、強對單片機和C51語言的理解，充分掌握和理解設計各部分的工作原理、設計過程、芯片器件的選擇、模塊化編程等知識。（2）具體應用通過模擬單片機實現，讓個人設計真正用起來。（3）理論知識與實踐相結合，充分發揮個人能力，在實踐中鍛煉。（4）提高運用所學知識分析和解決問題的能力。（五）提高實踐能力。1.3 設計任務和內容1.3.1設計任務結合教材和參考資料，采用AT5189C單片機模擬無線模塊，控制直流電機正反轉進行加減速。1.3.2設計內容(1)填寫設計任務書。(2)進行總體設計，繪制原理圖。(3)使用Protel軟件繪制PCB板并制作板子。(4) 焊接裝置和芯片。(5) 編寫和調試程序。第 2 章

9、核心器件的總體設計和介紹2.1 整體設計整個設計以AT5189C單片機為核心，采用PWM控制直流電機轉速，由復位電路組成。硬件模塊如圖 2-1 所示。圖 2-1 硬件模塊2.2 AT51_ 89C_一、 AT 89C51單片機簡介AT5189C是美國ATMEL公司推出的單片機系列。它將多功能 8 位 CPU 和 FPEROM（閃存可編程/可擦除只讀存儲器）集成在一個芯片上。它是一種低功耗、高性能的 CMOS 控制器，為許多嵌入式控制應用提供了非常靈活且價格合理的解決方案，其性能價格比遠高于同類芯片。兼容MCS-51指令系統，芯片F PEROM內容程序存儲器在線重新編程。也可以用傳統的EPROM

10、編程器進行編程，可以寫/擦1000次。 89C51包含4KB的FPEROM，一般EEPROM的字節擦除時間和寫入時間基本都是10ms。對于任何實時控制系統來說，長時間在線修改程序是不可能的。圖2-2 89C51部分結構圖與EEPROM相比，FPEROM大大縮短了存儲容量的擦寫時間，為在線程序改寫提供了極大的便利，而且價格也比EPROM87C系列單片機便宜，可見89C該系列的優越性。它還具有128*8Bit片上RAM； 32條I/O線； 2個16位定時器/計數器； 5個中斷源；全雙工異步串口；間歇和掉電工作模式；三級程序存儲器加密；全靜態工作，晶振工作范圍：0Hz-24MHz。2.引腳功能AT

11、89C51微控制器是一個40引腳的芯片，如圖 2-3 所示。 = 1 * GB3 I/O口線：P0 、 P1 、 P2 、 P3共四個八位P0口為三態雙向口，俗稱數據總線口，因為只有這個口可以直接讀寫對外部存儲器的操作。端口 0 也用于輸出外部存儲器的低 8 位地址。由于是分時輸出，需要外加一個鎖存器來鎖存這個地址數據，地址鎖存信號使用ALE。 P1口是用戶專用I/O口，是準雙向口。 P2 端口用于系統擴展時的高位 8位地址線。在不擴展外存的情況下，P口也可以作為用戶I/O口，P2口也是準雙向口。端口P3為雙功能端口，該端口的每一位可獨立定義為第一I / O功能或第二I/O功能。用作第一個功能

12、時，操作與P1端口相同。P3端口如表2-1所示。圖 2-3 89C51 腳示意圖 = 2 * GB3 控制線：PSEN（片外訪問控制） 、ALE （地址鎖存控制） 、 EA（片外存儲器選擇） 、 RE2SET（復位控制）； = 3 * GB3 電源和時鐘：CCC 、 VSS； XTAL 1, XTAL 2表 2-1 引腳功能表2.3 L298L298N是SGS-THOMSON微電子生產的雙全橋步進電機專用驅動芯片（Dual Full-Bridge Driver）。該部分包含4通道邏輯驅動電路。是兩相四相步進電機專用驅動器，可同時驅動兩臺兩相或一臺四相步進電機，包括兩臺H橋高壓、大電流雙全橋驅動

13、器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅動2A高達46V的步進電機，并可通過電源直接調節輸出電壓。該芯片可以直接從單片機的IO口提供模擬定時信號。L298 引腳定義如圖 2-5 所示。圖2 -5 L298管腳示意圖引腳介紹：1、15腳：可分別接電流采樣電阻，形成電流感應信號，也可直接接地。引腳2和3 ：電機輸出端口。4：接邏輯控制的+5V電源。6：一個橋使能端口。第5、7腳：輸入標準TTL電壓電平，控制A橋的輸出OUT1 、 OUT2 。引腳 8 ：連接到電源地。9腳：接電機驅動電源，最高50V 。引腳 11 ：B橋使能端口。第10、12腳：輸入標準TTL電平，控制B橋的輸出OUT3 、 OUT4

14、 。第13、14腳： B電機輸出口。L298的結構如圖2-6所示圖2 -6 L298結構2.4伺服電機介紹伺服電機又稱執行電機，是在自動控制系統中作為執行元件，將接收到的電信號轉換成電機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流伺服電機和交流伺服電機兩大類。其主要特點是當信號電壓為零時，不存在自轉現象，轉速隨著轉矩的增大而均勻下降14 。定義：控制伺服系統中機械部件運行的發動機。它是一種輔助電動機間接傳動裝置。功能：可以非常精確地控制速度和位置精度。將電壓信號轉換成轉矩和速度來驅動控制對象。分類：直流伺服電機和交流伺服電機。直流伺服電機分為有刷電機和無刷電機兩種。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，

15、調速范圍廣，控制方便，需要維護，但易維護（更換碳刷），產生電磁干擾，有環保要求。因此，它可以用于成本敏感的一般工業和民用應用。無刷電機體積小、重量輕、輸出大、響應快、轉速高、慣性小、轉動平穩、扭矩穩定。控制復雜，易于實現智能化。其電子換相方式靈活，可以是方波換相，也可以是正弦波換相。該電機免維護，效率高，工作溫度低，電磁輻射小，壽命長，可用于各種環境。2.5 PT2262/PT2272PT2262/2272是浦成公司生產的采用CMOS工藝制造的低功耗、低成本通用編解碼電路。電平，接低電平），任意組合可提供531441地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數據端引腳，設置的地址碼和數據碼

16、從17腳串行輸出，可用用于無線遙控發射電路。編碼芯片PT2262致的編碼信號由地址碼、數據碼和同步碼組成，組成一個完整的碼字。解碼芯片PT2272接收到信號后，地址碼經過兩次比較校驗后，VT引腳輸出高電平。同時，對應的數據管腳也輸出高電平。如果發射器一直按下按鈕，編碼芯片也會連續發射。當發射器沒有按鍵按下時，PT2262沒有上電，其17腳為低電平，所以315MHz高頻發射電路不工作。當按下按鈕時，PT2262 上電，其 17 腳輸出為調制后的串行數據信號，當 17 腳為高電平時，315MHz 高頻發射電路開始振動，發射出等幅。當第17腳為低電平時，315MHz高頻發射電路停止振蕩，因此頻率發射

17、電路完全由PT2262第17腳輸出的數字信號控制，從而完成對高電平的幅度鍵控（ASK調制）頻率電路，相當于調制度為100%的調幅。PT2262的引腳圖如圖2-7所示圖2 -7 PT2262管腳示意圖PT2262引腳功能：姓名別針闡明A0-A111-8 , 10-13地址引腳，用于地址編碼，可設置為“0”、“1”、“f”（浮動）、D0-D57-8 , 10-13在數據輸入端，如果一個為“1” ，則致代碼，并將該部分拉低。VCC18電源正極（+）VSS9電源負極（-）TE14編碼起始端，用于多數據編碼傳輸，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2相連的電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電

18、阻振蕩器輸出；杜17代碼輸出端（常低電平）PT2272的引腳圖如圖2-8所示：圖2 -8 PT2272管腳圖：PT2272引腳功能：姓名別針闡明A0-A111-8 , 10-13地址引腳，用于地址編碼，可設置為“0”、“1”、“f”（浮動），必須與2262一致，否則無法解碼D0-D57-8 , 10-13地址或數據引腳，作為數據引腳使用時，只有地址碼與2262一致時，數據引腳才能輸出2262數據端對應的高電平，否則輸出低電平，只能接收鎖存類型。收到后可以轉換下一個數據VCC18電源正極（+）VSS9電源負極（-）DIN14數據信號輸入端，來自發射模塊的輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC

19、2相連的電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出；VT17解碼有效確認輸出（通常為低） 解碼有效變為高（瞬態）PT2262/PT2272工作原理：PT2262-IR發射芯片的地址碼輸入有“ 1”、” 0”、“開路”三種狀態，數據輸入有“ 1”、”兩種狀態，0”由每個地址和數據的不同引腳狀態決定，編碼從輸出端圖 2-9Dout 輸出的編碼信號在 38KHz 載波上進行調制。 OSC1 和 OSC2 的外部電阻決定載波頻率。一般電阻可以在430K470K之間選擇。PT2272的暫存功能是指當發射信號消失時，PT2272對應的數據輸出位變為電平。存儲功能是指當發射信號消失時，PT2272的輸

20、出端將保持原來的狀態，直到下次接收到新的信號輸入。圖 2-10 是紅外發射和接收的典型應用示意圖。對調制后的編碼信號進行解調，接收端需要增加前置放大級，以保證輸入到PT2272的信號充分分離。 PT2272的輸出可以通過各種接口控制相應的負載。圖 2-10 所示為 PT2262 構成的 6 通道致電路。圖中通過按鍵開啟PT2262-IR的VDD為芯片供電。這樣PT2262-IR在靜止的時候不耗電，特別適合電池供電的地方。如果電源電壓低（如3V），二極管應為低壓差型號（如1N60等），工作原理與圖3類似。圖 2-10第三章單元電路模塊設計3.1 復位電路本設計采用下圖所示的復位電路，如圖 3-1

21、 所示。圖 3-1 復位電路3.2 時鐘電路晶振電路原理圖如圖3-2所示：3-2 時鐘模塊示意圖選擇原則：傳統做法，但要達到要求，即最簡單，最實用。電容為30uF，晶振為11.0592Hz。3.3 電機驅動電路圖圖 3-3 電機驅動電路圖3.4 PWM調速系統設計系統主電路圖如圖3.4所示圖 3.4 PWM 調速系統電路圖圖中左上方是諧振電路，它產生特定的時鐘頻率，使AT 89C51單片機可以正常工作。晶振（CRYSTAL）用于產生時鐘頻率，晶振可以產生11.0592MHz的頻率。兩個旁路電容有微調頻率的作用，主要是為了讓電路更容易振動。要求兩個電容值相同，至少要非常接近，否則容易引起諧振不平

22、衡或停止振動。是一個30pf的電容。 AT 51的RST引腳接89C高電平，使其處于循環復位狀態。單片機的P3.2腳接L298的IN 1腳，電機接L298的OUT1 、 OUT2腳兩端。引腳介紹在對應的芯片介紹中有詳細介紹。 SENSA和SENSB可以獨立連接電流采樣電阻形成電流感應信號，也可以直接接地。 VCC接芯片工作電壓+5V ， GND接地， VS接驅動電壓+ 12V。第四章軟件程序設計4.1 設計思維本設計使用 PWM 來控制電機的速度。按下加速鍵時，致高電平，電機轉速加快；按下減速鍵時，致一個低電平，電機減速。4.2 流程圖4.3 源程序#include#define uchar

23、無符號字符sbit點機=P32; /控制電機I/O口定義sbit jia_key=P00; /加速按鈕sbit jian_key=P01; /減速按鈕uchar num=0,gao_num=1,di_num=9;無效延遲（uchar i） uchar j,k;對于(j=i;j0;j-)for(k=125;k0;k-);void key() /按鍵檢測處理函數 如果（jia_key=0）延遲（5）；如果（jia_key=0）數+； /加速鍵被按下，速度標志加1如果（數=10）數=9； /已經調到最大9，保留而(jia_key=0); /等待key釋放if(jian_key=0)延遲（5）； if

24、(jian_key=0)如果（數！= 0）數；別的 數=0；而 ( jian_key = 0 ) ; void qudong() /控制引擎程序 uchar我;如果 ( the_num ! = 0 )對于 ( i = 0 ; i i_num ; i + )點機=0; /實現PWM信號低電平輸出 對于 ( i = 0 ; i gao_num ; i + )點機=1； /實現PWM信號高電平輸出 void main() /主函數 而（1）點機=0;鑰匙（）;曲東();第五章設計經驗與存在的問題本次培訓以AT 51的直流電機調速系統為基礎89C。通過本次培訓，我深刻體會到一件事要成功是多么的困難。也

25、許它看起來很簡單，但是當你自己做的時候你會發現它并不那么容易。培訓的第一步是選題。我們小組討論了幾個話題，但最終選擇了紅外控制直流電機。因為在我們現在的生活中，無線電技術隨處可見，與我們的生活息息相關，還有電機，在工業生產中使用的比較多，所以當時選了這個題目。訓練的第二步，選好題目后，我們就開始查閱相關資料。首先是查閱喬老師發給我們的無線模塊的芯片資料，說明其工作原理。一個發射芯片PT2262，一個接收芯片PT2272。無線遙控器上有四個按鍵，對應接收模塊的四個引腳。無線模塊搞定后，我們開始考慮如何驅動直流電機，主要是如何驅動電路。前輩查閱了相關資料后說可以用L298芯片驅動，因為它是專門用來

26、驅動步進電機和直流電機的芯片。然后開始查L298的資料，它有兩個H橋，可以同時驅動兩組電機。訓練的第三步，查看完數據后，我們開始分工。我和賀興澤做硬件，羅秋蘭做軟件。在制作硬件的過程中，我們遇到了很多問題。硬件完成后，我們將程序寫入單片機，發現電機不工作。然后我們仔細檢查了電路，發現沒有問題，也不知道是什么原因。這就是最可悲的是付出了這么多卻看不到結果，但我們不能放棄并決定再做一次。失敗是成功之母。所以我們拿起烙鐵，重新開始焊接電路板。那天晚上我們做的很晚，然后第二天一大早就開始了。最后，它成功了。編寫程序后，電機就可以運行了。我拿給老師看的時候，老師說太簡單了，讓我們加加減速程序，但是我們根

27、本不知道怎么寫。最后做出來的老師東西說不合格，我們心里一涼。我們得下去查資料，我們可以用PWM來調節直流電機的轉速。但是如何編寫 PWM 程序呢？單片機如何輸出PWM？一系列新問題再次出現。我們查閱了很多關于 PWM 的資料，但還是覺得自己不是很了解。 PWM （Pulse Width Modulation）是通過控制具有固定電壓的直流電源的開關頻率，改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓來控制電機的轉速。 .有了這個概念，我仍然不知道如何編寫程序。查了很多PWM控制直流電機的程序，然后在Proteus中編寫并模擬。經過不斷的調試，終于成功了。通過這次培訓，我們深刻地體會到，一件事情

28、看起來很簡單，但當你真正去做并且成功的時候，并不是那么容易的。在此期間，你必須經歷許多失敗和困難，并堅信自己永不退縮，才能成功。一個團隊的力量是強大的，如果不是幾個人一起工作，一個人是很難完成的。在這個過程中，我真的學到了很多，不僅是專業知識，還有人生哲學。畢業設計（論文）原創性聲明及使用說明授權書原創性聲明我再次承諾：我提交的畢業設計（論文）是我在導師指導下開展的研究工作和成果。據我所知，除文中特別注明和注明外，不包含其他人或組織已發表或發表的研究成果，也不包含我為獲得學位而使用的材料或 其他 教育 機構 的 資格 .對本研究提供幫助和貢獻的個人或集體已在文中明確表達并表達了他們的意圖。作者

29、簽名： 日期：講師簽名： 日期：使用授權說明本人完全了解學校對畢業設計（論文）的收集、保存和使用的規定，即：按學校要求提交畢業設計（論文）的印刷版和電子版；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷版和電子版。編輯，并提供目錄檢索和閱讀服務；學校可使用影印、小型化、數碼或其他復制方式保存文件；在不盈利的前提下，學校可以發表論文的部分或全部內容。作者簽名： 日期：論文原創性聲明本人特此聲明，提交的論文是本人在導師指導下自主研究取得的研究成果。除文中特別標注和引用的內容外，本文不包含任何其他個人或集體發表的或書面的作品。對本文研究做出重要貢獻的個人和團體已在正文中明確標出。我深知本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期： YYMMDD論文使用授權書本論文作者充分了解學校對學位論文保存和使用的規定，同意學校保留并將學位論文的復印件和電子版發給國家有關部門或機構，并內容查閱和借閱。 .本人授權學校將本論文全部或部分編入相關數據庫進行檢索，并以影印、微型化或掃描等方式保存和編纂本論文。機密文件按學校規定處理。作者簽名：日期： YYMMDD導師簽名： 日期： YYMMDD至時光荏苒，大學的學習生活很快就過去了。在這四年的學習和生活中，我收獲了很多，而這些成就的取得，與一直以來關