《单片机》期末考查(课程
设计)
论文题目:单片机直流电机控制系统的设计与仿真
学别:电气信息
班级:
姓名:
学号:1238230239
指导老师:
职称:
日期:2015 年1 月16 日
目录
第一章绪论................................................................................................................................................................
1.1 W A VE6000软件说明....................................................................................................................................
1.2 PROTEUS软件说明.....................................................................................................................................
1.2.1 软件的特点........................................................................................................................................
1.2.2 ISIS智能原理图输入系统.................................................................................................................
1.3 MCS-51单片机系统简介.............................................................................................................................第二章总体方案设计................................................................................................................................................
2.1 总体设计.......................................................................................................................................................
2.2 硬件设计.......................................................................................................................................................
2.2.1 硬件设计电路....................................................................................................................................
2.2.2 PROTEUS软件使用过程..................................................................................................................
2.2.3元器件清单如下.................................................................................................................................
2.3 软件设计.......................................................................................................................................................
2.3.1 PROTEUS硬件属性分配..................................................................................................................
2.3.2程序设计.............................................................................................................................................
2.3.3编译成HEX文件步骤 ......................................................................................................................第三章综合测试........................................................................................................................................................
3.1仿真工具栏...................................................................................................................................................
3.2 仿真结果.......................................................................................................................................................第四章总结鉴定........................................................................................................................................................参考文献 .....................................................................................................................................................................课程设计心得体会......................................................................................................................................................评阅老师:日期:..........................................................................................................................
第一章绪论
一个单片机应用系统从提出任务到正式投入运行的过程,称为单片机的开发。开发过程所用的设备即开发工具。一般用计算机来调试单片机,所用开发工具为仿真器和调试器,两者一起构成硬件平台。软件平台是指装入通用PC的软件开发调试系统,它的作用是编辑、汇编、编译、仿真与调试,称为WINDOWS下的集成开发环境。集成开发环境是单片机厂家为用户提供的产品开发环境,包括单片机的硬件平台和软件平台。20多年来,世界上出现过几种用于51系列单片机的开发软件,下面以伟福6000和Proteus为例。
1.1WA VE6000软件说明
这个软件是南京伟福公司的单片机开发软件,一般就是用在C51单片机,具备双工作模式和真正的集成调试环境。此软件可不需要购买仿真器,使用软件模拟仿真器即可,使用很方便。也配有硬件仿真设备,但需购买。它集成了编辑器、编译器、调试器,源程序编辑、编译、下载、调试全部可以在一个环境中完成。且伟福的多种仿真器及所支持各种CPU仿真全部集成在一个环境下。由于此软件风格统一,从而可节省用户的时间和精力。
1.2PROTEUS软件说明
PROTEUS是一款集单片机和SPICE 分析于一身的仿真软件,功能极其强大,是其他任何一款软件不能相比的。
1.2.1 软件的特点
①全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准,并在同类产品中具有明显的优势。
②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C 调试器、SPI 调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
③目前支持的单片机类型有:68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。
④支持大量的存储器和外围芯片。
1.2.2 ISIS智能原理图输入系统
ISIS是Proteus系统的中心,具有控制原理图画图的超强的设计环境。ISIS有以下特性:
1、出版质量的原理图
ISIS提供给用户图形外观,包括线宽、填充类型、字符等的全部控制,使用尸能够生成如杂志上看到的精美的原理图,画完图可以以图形文件输出,画图的外形由风格模板定义。
2、良好的用户界面
ISIS有一个无连线方式,用户只需单击元件的引脚或者先前布好的线,就能实现布线。此外,摆放、编辑、移动和删除操作能够直接用鼠标实现.无需去单击菜单或图标。
3、自动走线
只要单击想要连接的两个引脚,就能简单地实现走线。在特殊的位置需要布线时,使用者只需在中间的角落单击。自动走线也能在元件移动的时候操作,自动解决相应连线。节点能够自动布置和移除。既节约了时间,又避免了其他可能的错误。
4、层次设计
ISIS支持层次图设计,模块可画成标准元件,特殊的元件能够定义为通过电路图表示的模块,能够任意设定层次,模块可画成标准元件,在使用中可放置和删除端口的子电路模块。
5、总线支持
ISIS提供的不仅是一根总线,还能用总线引脚定义元件和子电路。因此,一个连线在处理器和存储器之间的32位的处理器总线可以用单一的线表示,节省绘图的时间和空间。
6、元件库
ISIS的元件库包含8000个元件,有标准符号、三极管、二极管、热离子管、TTL
CMOS、ECL、微处理器,以及存储器元件、PLD、模拟Ic和运算放大器。
7、可视封装工具
原理图和PCB库元件的匹配是由封装工具简化的。在原理图部分的引脚旁边将显示PCB的封装,并允许每个引脚名对应文本和图形的引脚号码。
8、复合元件
ISIS的元件库表达方式有很多种,无论是单个元件、同态复合元件、异态复合元件,还是连接器,都可以在原理图上以独立引脚来表达,不用所有线都连到一个独立元件上。
9、元件特性
设计中的每个元件都有一定数日的属性或特性。某些特性控制软件的特定功能(如PCB封装或仿真)用户也可以添加自己的特性。一旦库建立,就能提供默认值及特性定义。特性定义提供大量的特性描述,当修改元件时,将显示在编辑区域内。
10、报告
ISIS支持许多第三方网表格式,因此能为其他软件所使使用.设置元件清单后可以添加用户所需的元件属性,也可设置属性列以挑选一定数目的属性。ERC报告可列出可能的连线错误,如末连接的输入、矛盾的输出及未标注的网络标号。
1.3MCS-51单片机系统简介
单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中,单片机是整个系统的核心,对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口,使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中,往往都会输入信息和显示信息,这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中,一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定,有的系统功能复杂,需输入的信息和显示的信息量大,配置的键盘和显示器功能相对强大,而有些系统输入/输出的信息少,这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘,也可能是矩阵键盘。显示器可以是LED指示灯,也可以是LED数码管,也可以是LCD显示器,还可以使用CRT显示器。单片机应用系统中键盘一般用的比较多的是矩阵键盘,显示器用的比较多的是LED数码管和LCD显示器。
第二章总体方案设计
单片机直流电机控制系统的设计与仿真
内容:设计一个直流电机驱动电路,可控制直流电机的旋转方向,采用PWM电源方式进行控制,电机的速度由模拟量输入给定。
目的、要求:掌握小型直流电机的基本原理和控制过程
2.1 总体设计
总体步骤如下:
1、在PROTEUS中设计硬件
2、在WAVE6000中编写程序,编译、连接形成HEX文件。
3、在PROTEUS中把HEX文件加载到单片机芯片上。
4、运行仿真看结果。
2.2 硬件设计
硬件电路可通过Proteus软件进行设计。
2.2.1 硬件设计电路
打开元件库,添加元件,使用单片机:AT89C51,BUTTON,DAC0832,METALFILM220R,MOTOR,OP1P,OPAMP.
2.2.2 PROTEUS软件使用过程
1)选择元器件
2)放置元器件
3)连线
4)添加程序
5)运行仿真
2.2.3元器件清单如下
单片机:AT89C51
按键:BUTTON
采样频率为八位的D/A转换器件:DAC0832 低值电阻:METALFILM220R
电动机:MOTOR
理想运放模型:OP1P
运算放大器:OPAMP
2.3 软件设计
用电位器调节AT89C51 的PWM 占空比,将A/D 转换后的数据作为延时常数。当电位器阻值发生变化,ADC0808 输出的值也会变化,进而调节单片机输出的PWM 占空比,控制电动机的转速。
2.3.1 PROTEUS硬件属性分配
RV1 采集到的电压信息通过ADC0808 转换为8 位数字信号,
输入到单片机AT89C51。PWM 信号由单片机产生,输出到电动机驱动电路,进而
驱动电动机转动。通过改变RV1 可以改变PWM 信号的占空比,从而控制电动机的
转速。
2.3.2程序设计
void main()
{
TMOD=0x01;
TH0=(65536-500)/256;
TL0=(65536-500)%256;
EA=1;
EX0=1;
ET0=1;
IT0=1;
IT1=1;
TR0=1;
EX1=1;
pwm=0;
while(1);
}
void pwmss()
{
if((k==n)&&(k<20))
pwm=1;
if(k==20)
{
pwm=0;
k=0;
}
}
void int0() interrupt 1
{
if(n<20)
n++;
}
void int1() interrupt 2
{
if(n>0)
n--;
}
void time0() interrupt 1
{
TH0=(65536-500)/256;
TL0=(65536-500)%256;
k++;
if(k<=n)
pwm=1;
else
pwm=0;//
if(k==20)
{
k=0;
}
}
程序2 #include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit PWM=P2^0; //PWM输出波形
sbit S1=P3^2;
sbit S2=P3^3;
uchar ZKB; //占空比
uchar flag;
void delay(uchar ms)
{uchar i,j;
for(i=ms;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void main()
{
ZKB=0;
TMOD=0X10; //定时器1设置为工作方式1 TH1=(65536-1000)/256;
TL1=(65536-1000)%256;
IP=0x80;
EA=1; //开CPU总中断
EX0=1;
EX1=1;
ET1=1;
TR1=1;
if(ZKB>100)
ZKB=0;
if(ZKB<0)
ZKB=100;
while(1);
}
void int0() interrupt 0 //按键每按一次,占空比加1 {
EX0=0;
delay(68);
EX0=1;
if(flag==1)
{
ZKB=ZKB+1;
}
}
void int1() interrupt 2 //按键每按一次,占空比减1 {
EX1=0;
delay(68);
EX1=1;
if(flag==1)
{
ZKB--;
}
}
void time1() interrupt 3
{
uchar count; //中断次数
TH1=(65536-20)/256;
TL1=(65536-20)%256;
count++;
if(count<=ZKB) //定时中断次数小于占空比,则P2.0输出高电平
{
flag=1;
PWM=1;
}
else
{
PWM=0;
}
}
2.3.3编译成HEX文件步骤
新建工程,新建一个text文件,输入代码.将文件编译成C文件,在输出选项勾上产生HEX文件,点击确认.点击运行,输出HEX文件.
第三章综合测试
3.1仿真工具栏
仿真控制按钮
1* 运行
2* 单步运行
3* 暂停
4* 停止
3.2 仿真结果
第四章总结鉴定
在Proteus 环境下输入源程序,把源代码
生成目标代码后,将其加载到电路中,设置单片机时钟频率为12Mhz,电路即可
开始工作。通过改变RV1 的阻值,可以看到ADC0808 的输出端OUT1-OUT8 相应位
输出高低不同的电平。单片机接收到此数据后,控制输出端P3.7 输出PWM 信号。RV1 的改变可以控制电动机转速。
课程设计心得体会
说起课程实训,我认为最重要的就是做好设计的预习,认真的研究老师给的题目,选一个自己有兴趣的题目。因为只有都明白了,做最后,要重视程序的模块化,修改的方便,也要注重程序的调试,掌握其方法。在这次难得的课程设计过程中
我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路的过程中,加强了我思考问题的完整性,在实训过程中要注意增加的功能写好程序流程图,在程序流程图的基础上,根据芯片的功能写出相应的程序。然后再进行程序调试和相应的修改,以达到能够实现所要求的功能的目的。
参考文献
[1] 《单片机原理及实用技术》高等教育出版社李刚民曹巧媛著
[2]《C语言程序设计》高等教育出版社何钦铭颜晖著
[3]《C程序设计》清华大学出版社谭浩强著
[4]《新该娘51单片机C语言教程》电子工业出版社郭天祥著
[5]《51单片机应用开发范例大全》人民邮电出版社宋戈黄鹤松等著
成绩:评阅老师:日期:
电力电子与电机拖动综合课程设计 题目: PWM控制直流电机的系统 专业: 05自动化 学号: 200510320219 姓名:张建华 完成日期: 指导教师:李晓高
电力电子与电机拖动综合课程设计任务书 班级:自动化05 姓名:张建华指导老师:2008年6月10日 年月日
目录
1 引言 直流电机由于具有速度控制容易,启、制动性能良好,且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类,即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通,其控制功率虽然小,但低速时受到磁饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R即可改变端电压,达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。随着电力电子技术的进步,发展了许多新的电枢电压控制方法,其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度,在脉宽调速系统中,当电机通电时,其速度增加;电机断电时,其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间,即可使电机的速度达到并保持一稳定值。最近几年来,随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用,使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。 本电机调速系统采用脉宽调制方式, 与晶闸管调速相比技术先进, 可减少对电源的污染。为使整个系统能正常安全地运行, 设计了过流、过载、过压、欠压保护电路, 另外还有过压吸收电路。确保了系统可靠运行。 2 系统概述 2.1 系统构成 本系统主要有信号发生电路、PWM速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。整个系统上采用了转速、电流双闭环控制结构,如图1所示。在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,即以转速调节器
《单片机原理及应用》课程设计基于单片机的步进电机(直流电机)控制器设计 学院:物联网工程学院 班级:自动化 姓名: 学号: 同组成员: 日期:2016.6.20-2016.6.24
一、设计目的 通过具体小型测试系统设计,实践单片机系统设计及调试的全过程,以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解,并进一步学习单片机开发系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法,初步掌握单片机系统的硬、软件设计技术及调试技巧。 二、设计要求 1)电机转速可以平稳控制 2)通过键盘和显示器可以设置电机的转速 3)显示电机的速度趋势 三、仪器设备 1)IBMPC机一台 2)https://www.doczj.com/doc/4014399239.html,单片机仿真器、编程器、试验仪三合一综合开发平台一台 四、硬件线路图及主要芯片说明 1、AT89C5单片机芯片说明 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
VCC:AT89C51 电源正极输入,接+5V 电压。 GND:电源接地端。 XTAL1:接外部晶振的一个引脚。在单片机内部,它是一反相放大器输入端,这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时,些引脚应接地。 XTAL2:接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时,则此引脚接外部振荡信号的输入。 RST:AT89C51 的复位信号输入引脚,高电位工作,当要对芯片又时,只要将此引脚电位提 升到高电位,并持续两个机器周期以上的时间,AT89C51 便能完成系统复位的各项工作, 使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。 ALE/PROG ALE:是英文"ADDRESS LATCH ENABLE"的缩写,表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时,ALE 信号负跳变来触发外部的8 位锁存器(如74LS373),将端口P0 的地址总线(A0-A7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间,ALE 引脚的输出频率是系统工作频率的1/16,因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间,将以1/12 振荡频率输出。 EA/VPP:该引脚为低电平时,则读取外部的程序代码(存于外部EPROM 中)来执行程序。因此 在8031 中,EA 引脚必须接低电位,因为其内部无程序存储器空间。如果是使用AT89C51 或其它内部有程序空间的单片机时,此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存器, 当程序指针PC 值超过片内程序存储器地址(如8051/8751/89C51 的PC 超过0FFFH)时,将自动转
实用标准文案 目录 1 总体设计框 架 (3) 2 硬件电路设 计 (4) 2.1 芯片介 绍 (4) 2.2 驱动电 路 (9) 2.3 按键控制电 路 (10) 3 程序编写 ................................................. 10 3.1 工作原 理 (10) 21程序书写过程 3.2 ...................................................... 参考资 料 (16) 精彩文档. 实用标准文案 直流电机驱动 Abstract 摘要:本文主要内容是利用PIC18F452单片机来控制直流电机,通过L293NE来驱动电机,通过按键来使其正转,反转。Keywords 关键词:直流电机,PWM,L293NE 精彩文档. 实用标准文案
总体设计框架1硬件电路利用驱动芯片L293D来驱动直流电机,按键则是单独引出。如图1所示。软件则是C语言编程。 PI驱C直动1流8电电F路机452 图1硬件设计框精彩文档. 实用标准文案 2硬件电路设计 2.1 芯片介绍 首先,总体说明硬件电路设计,如图2 原理图,图3 PCB图以及图4板子的图所示。三个输入信号,如图分别为RD4,RD5,RD6连上光耦的2脚,然后通过光耦的4脚引入L293D的使能引脚(12EN)以及输入引脚(1A,2A),然后L293D的输出引脚(1Y,2Y)通过H-桥型控制电路与直流电机连接。 图2 直流电机控制部分原理图 精彩文档. 实用标准文案 PCB图图3直流电机控制部分 成品板图4 其中红线圈表示直流电机控制部分。下面详细介绍各个芯片。PIC18F452
目录 摘要............................................................................................................................................................... I I ABSTRACT ................................................................................................................................................. III 1系统论述 (5) 1.1设计思路 (5) 1.2基本原理 (5) 1.3总体设计框图 (5) 2直流电机单元电路设计与分析 (6) 2.1直流电机驱动模块 (6) 2.2直流电机的中断键盘控制模块 (11) 2.31602LCD液晶显示模块 (13) 3直流电机PWM控制系统的实现 (15) 3.1总电路图 (15) 3.2总电路功能介绍 (16) 3.3直流电机控制程序 (16) 4系统仿真 (23) 5结束语 (26) 参考文献资料 (27)
摘要 本文是对直流电机PWM调速器设计的研究,主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。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;由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,不断给光电隔离电路发送PWM 波形,H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中,采用PWM调速方式,通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。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。 关键词:AT89C51单片机;PWM调速;正反转控制;仿真。
直流电机控制系统设计
XX大学 课程设计 (论文) 题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院(系)自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 2012年7 月9 日至2012年7 月20 日 课程设计的内容及要求: 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 (1)掌握直流电机的工作原理及编程方法。 (2)掌握直流电机驱动电路的设计方法。 (3)制定设计方案,绘制系统工作框图,给出系统电路原理图。 (4)用汇编或C语言进行程序设计与调试。 (5)完成系统硬件电路的设计。 (6)撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日
学生签字年月日 目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 1.1 系统方案 (2) 1.2 系统构成 (2) 1.3 电路工作原理 (2) 1.4 方案选择 (3) 2 硬件电路设计 (3) 2.1 系统分析与硬件设计 (3) 2.2 单片机AT89C52 (3) 2.3 复位电路和时钟电路 (4) 2.4 直流电机驱动电路设计 (4) 2.5 键盘电路设计 (4) 3软件设计 (5) 3.1 应用软件的编制和调试 (5) 3.2 程序总体设计 (5) 3.3 仿真图形 (7) 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (10) 课设体会 (11) 附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)
滨江学院 专业综合设计 题目直流电机闭环调速系统控制 院系自动控制 专业自动化 组别第二组 组长周未政 指导教师周旺平 二0 一0 年十二月二十八日基于单片机的直流电机闭环调速控制系统
摘要:设计以AT89C51单片机控制模块为核心,由单片机控制、红外线光电检测装置、直流电机转速为被测量组成的控制系统。原理是利用红外线光电传感器接收直流电机转速所产生的红外信号转换成电信号传输给单片机,并调节转速的闭环调速控制系统。 1.AT80C51单片机介绍 1.1主电源引脚 V ss—(20脚):电路地电平 V cc—(40脚):正常运行和编程校检(8051/8751)时为+5V电源。 1.2外接晶振或外部振荡器引脚 XTAL1—(19脚):接外部晶振的一个引脚. 在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器. 当采用外部振荡器时,此引脚应该接地. XTAL2—(18脚):接外部晶振的另一个引脚. 在片内接至振荡器的反相放大器的输出和内部时钟发生器的输入端. 当采用外部振荡器时,则此引脚接外部振荡信号的输入。 1.3控制、选通或电源复用引脚 RST/V pd—(9引脚): RST即Reset(复位)信号输入端。 ALE/PROG—(30引脚): ALE,允许地址索存信号输出。 PSEN—(29脚):访问外部程序存储器选通信号,低电平有效。. V pp/EA—(31引脚): EA为访问内部或外部程序存储器选择信号。 1.4多功能I/O口引脚 P0口—(32-39脚):8位漏极开路双向并行I/O接口. P1口—(1-8脚): 8位准双向并行I/O接口. P2口—(21-28脚):8位准双向并行I/O接口. P3口—(10-17脚):具有内部上拉电路的8位准双向并行I/O端口。它还提供第二特殊功能,具体含义为: P3.0—(10脚)RXD:串行数据接收端。 P3.1—(10脚)TXD:串行数据发送端。 P3.2—(10脚)INT0:外部中断0请求端,低电平有效。 P3.3—(10脚)INT1:外部中断1请求端,低电平有效。. P3.4—(10脚)T0:定时器/计数器0外部事件计数输入端。.
基于单片机对直流电机的控制 第十五组 姓名:吴代露20131325010 张鹏飞20131325012 金静丽20131325014 周敏20131325015 胡会华20131325017 顾蓉20131325018 专业:2013级信息工程(系统工程方向) 指导老师:周旺平 2014.12.22
基于单片机对直流电机的控制 内容摘要 电动机作为最主要的动力源,在生产和生活中占有重要地位。电动机的调速控制过去多用模拟法,随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现,电动机的控制也发生了深刻的变化。 关键字:电动机飞思卡尔 PWM控制 一、引言 (一)直流电机的定义 直流电机(direct current machine):是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。 (二)直流电机的基本结构 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 (三)直流电机工作原理
直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。 (四)直流电机的分类 直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。(1)无刷直流电动机:无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通:定子为电枢,由多相绕组组成。在结构上,它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同.在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等).绕组可接成星形或三角形,并分别与逆变器的各功率管相连,以便进行合理换相。由于电动机本体为永磁电机,所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。 (2)有刷直流电动机:又可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。 永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。稀土永磁直流电动机:体积小且性能更好,但价格昂贵,主要用于航天、计算机、井下仪器等;铁氧体永磁直流电动机:由铁氧体材料制成的磁极体,廉价,且性能良好,广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域;铝镍钴永磁直流电动机:需要消耗大量的贵重金属、价格较高,但对高温的适应性好,用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 (1)串励直流电动机:电流串联,分流,励磁绕组是和电枢串联的,直流串励电
//程序说明:使用内部时//PWM0=P3^7PWM1=P3^5 PWM2=P2^0 PWM3=P2^4 #include
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在,无刷直流电机定义有俩种:一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机,而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体,带转子位置信号,通过电子换相控制的自同步旋转电机”,其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义,把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始,由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展,家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展,电机作为设备的重要组成部分,必须具有精度高、速度快、效率高等优点,因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代,第一台直流电动机研制成功,经过70多年不断的发展,直流电机进入成熟阶段,并且运用广泛。 1955年,美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利,形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初,霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现,标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初,德国人Blaschke提出矢量控制理论,无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高,极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年,在北京举办的德国金属加工设备展览会上,西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器,引起了我国有关学者的注意,自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前,我国无刷直流电机的系列产品越来越多,形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展,无刷直流电机发展的初期,由于大功率开关器件的发展处于初级阶段,性能差,价格贵,而且受永磁材料和驱动控制技术的约束,这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内,都停
可以实现的功能是: 按下左转键则开始向左转动 按下右转键则向右转动 按下停止键则开始逐渐停止转动 按下调速键一次则会加速一档 按下调速键二次则会加速二档 按下调速键三次则会加速三档 按下调速键四次则会加速四档 按下调速键五次则会回到最初速度重新记档位 设计思路: 直流电机只要能提供一定的直流就可以转动,改变电压极性可以改变转动方向,可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它,脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度,因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用,图中的二极管就直到这个作用,另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整,这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变,从而改变时间。用51实现PWM信号的输出,相对麻烦点,要是AVR就可以方便地实现PWM信号,由见51单片机的局限性与AVR单片机的优势。 原理图
详细程序: #include