单片机课程设计单片机控制直流电动机
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单片机控制直流电机
摘要
随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常伤害中起着越来越重要的作用、由于直流电机剧院良好的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机，挖掘机、金属切削机床、金属切削机床、造纸机高层电梯等领域中得到广泛应用。长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各种脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可以改变输出频率。
PWM控制技术及其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。
由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。
设计要求
采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。
（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。
（2）手动控制。在键盘上设置两个按键—直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。
（3）键盘列扫描（4 6）。
实验原理
与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。
直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。其结构如下页图所示，固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。
定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X 两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩则与电流成正比。由于必须
在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。
直流电机高效运行的最常见方法是施加一个 PWM （脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM 信号转换为有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PWM 信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。
利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD 后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。
设计方案
1.系统控制电路
采用STC89C52单片机由软件产生脉冲调制信号，来对直流电机进行控制。 2.电机控制电路
采用由三极管搭成的H 型桥电路来控制电机的转动。 3.键盘电路
采用行式键盘实现电机转速的加速减速以及正反转的控制，在手动状态下，每按一次，其转速相应发生改变。
4.显示电路
采用LM016L 对电机运动状态进行显示。 系统组成框图
系统总组成框图以STC89C52为主控芯片，采用桥式电路对直流电机驱动，如下所示：
硬件电路设计
1.键盘控制电路
按下DEC按钮，电机转速降低；按下INC按钮，电机转速增加。
2.单片机主控电路图
该部分电路主要由STC89C52主控芯片和晶振组成。STC89C52芯片是低功耗8位CMOS微处理器，提供串口程序下载口。它主要有以下几个特点：256字节的RAM；4KB的ROM；32个通用I/O口线，为用户提供了丰富的I/O口资源；32个通用工作寄存器；2个定时器/计数器；具有6个中断源；4.0~5.5V的工作电压等。
晶振给单片机正常工作提供稳定的信号。
3.H型桥式电机驱动电路
H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，只须导通对角线上的一对三极管。
在此设计中用到的完整的驱动电路如下：
主控程序程序流程
总仿真电路图
程序清单1.主程序
#include "AT89X51.h"
#include
#include
#include "led.h"
#include "uart.h"
#include "timer0.h"
#include "timer1.h"
#include "common.h"
#include "ADC0831.h"
#include "lcd1602.h"
#include "keyboard.h"
#include "ISR.h"
#include "DaType_Change.h"
#define DcMotor_Direction_P
uChar8 code *String1 = "DC Motor Control";
uChar8 code *String2 = "pwm: /100";
uChar8 PWM_buff[3];
void main(void)
{
LCD_Init();
timer0_Init();
timer1_Init();
#ifdef DcMotor_Direction_P
Der1=0;
