小直流电机调速系统实验报告.doc

小直流电机调速系统 实验报告 课程名称 微机原理及应用课程综合作业 学院专业 信息工程卓越工程师 年级班别 2013级 学 号 3113002780 学生姓名 黄健鹏 合作者 陈晓明 吴仁伟 指导老师 报告页数 25 6 月 30日 目录 第一章 绪论 3 第二章 设计要求 3 第三章 设计原理 3 第四章 程序原理 4 工作原理概述 4 第五章 硬件电路 4 ADC0809: 4 AT89C51 7 ADC0809与8051单片机的接口设计电路 11 LED数码显示电路设计 12 AT89C51与直流电机的连接 13 第六章 程序设计 13 定义符号 13 主程序的设计 14 采样子程序 15 转换子程序 16 显示子程序 17 中断子程序 18 第七章 仿真与调试 19 5.1软件介绍 19 5.2仿真过程 19 第八章 总结 21 附录 程序代码 21  第一章 绪论 单片微型计算机的诞生是计算机发展史上的一个新的里程碑。近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以提高整个系统的可靠性和可行性。 对直流电机调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程设计主要是通过对电位器的调节实现电机的加速、减速操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。 第二章 以单片机为核心，设计一个小直流电机的调速控制装置。使用ADC0809采样电位器的值，并在显示器上显示，将此信号值作为方波占空比，通过0832芯片输出经放大后控制电机转速。 第三章 本题目是以单片机为核心的数字电压表与PWM信号驱动直流电机电路的组合体。 本题目的难点在于如何利用AT89C51内部定时计数器，产生占空比可调的PWM驱动信号。本设计使用定时计数器T0，选择其工作状态l（16位定时计数器，软件载人计数初值）．通过改变软件载入的计数初值实现PWM信号占空比的调节。下面介绍具体过程。 ADC0809采样得到电压信号的数字值addata；初始化T0，使TH0=(256*addata)／256．TL0=(addata*256)%256，令输出out=0（因为addata取值为256，而定时计数器为16 位，故在此将其放大256，以实现0~256挡的调节）；中断处理，若原来out=0．使TH0=～((256*addata)/256)．TL0=～((addata*256)%256)，令输出out=l；若原来out=0．使TH0=(256*addata)/256，TL0=(addata*256)%256，令输出out=0。不断循环执行上述3步，可以实现通过改变输入电压信号来调整PWM占空比。需要注意的是，第3步中用到了按位取反运算～，其功能是为了保证PWM的周期始终稳定在从0x0000计数到0xffff所需的时间上。位运算的执行效率远高于普通十进制的代数运算，应尽量使用。 第四章 程序原理 本设计的硬件电路只要包括最小系统、显示器、控制电路、驱动电路三大部分。最小系统只要是为了使单片机正常工作。控制电路通过操作电位器来控制电机的转速。驱动电路主要是对单片机输出的脉冲进行功率放大，从而驱动电机转动。 设计流程图如下： 工作原理概述 整个系统的工作原理：首先是人为给定电动机转速的电压信号，然后将这个电压信号通过A/D 转换器转换成数字信号后传给单片机。单片机通过中断通信方式将接受的数据先保存起来。然后再对此数据进行处理:要将此二进制数进行转换，先将（00H-FFH ）转换成对应的实际数值，接着启动ADC0809开始采样直流电动机的实际速度值，再通过PWM波形发生器来