基于AT89S52单片机的直流电动机驱动控制系统

基于AT89S52单片机的电机控制系统设计介绍在现代工业领域，电机控制系统是至关重要的一部分。

无论是在生产线上运输原材料，还是在汽车中驱动发动机，都需要一个可靠且精确的电机控制系统。

本文将介绍基于AT89S52单片机的电机控制系统设计，以及如何利用该系统进行电机控制。

AT89S52单片机简介AT89S52是一款由Atmel公司生产的8位单片机。

它基于MCS-51系列体系结构，并且配备了丰富的外设。

这使得它成为设计和开发嵌入式系统的优秀选择之一。

电机控制系统设计概述电机控制系统设计的目标是实现对电机的精确控制。

这需要一个可编程的控制器，如AT89S52单片机，以及一组传感器和执行器。

在本设计中，我们将使用脉冲宽度调制（PWM）技术来控制电机的转速和方向。

系统设计本部分将深入探讨如何设计基于AT89S52单片机的电机控制系统。

硬件设计电机控制系统的硬件设计需要考虑以下几个方面：电机驱动电路电机驱动电路是控制电机转速和方向的关键组成部分。

在本设计中，我们将使用L298N电机驱动模块。

它具有低电压驱动能力，可以提供高电压和高电流，非常适合控制各种电机。

AT89S52单片机连接AT89S52单片机将连接到电机驱动电路。

它将负责生成PWM信号来控制电机的转速和方向。

此外，单片机还将读取传感器数据，并相应地调整电机控制信号。

软件设计电机控制系统的软件设计需要考虑以下几个方面：编写控制程序需要编写控制程序来实现电机控制。

可以使用C语言或汇编语言编写程序，并使用适当的编译器将其编译为可在AT89S52单片机上运行的机器码。

确定PWM参数为了实现对电机的精确控制，需要确定PWM的参数。

这包括占空比、频率等。

可以根据电机的规格和性能需求进行调整。

传感器数据处理在电机控制过程中，传感器将提供有关电机状态的信息。

单片机将读取这些传感器数据，并根据需要调整控制信号。

因此，需要编写适当的代码来处理传感器数据。

系统实现与测试在完成电机控制系统的设计后，需要进行系统实现和测试，以确保其正常工作。

基于AT89S52单片机直流电机调速系统的设计一、本文概述Overview of this article随着现代控制技术的不断发展，直流电机调速系统在许多工业和生活领域中的应用越来越广泛。

其中，基于AT89S52单片机的直流电机调速系统因其设计灵活、成本低廉、性能稳定等优点，受到广大工程师和研究人员的青睐。

本文旨在探讨基于AT89S52单片机的直流电机调速系统的设计思路、实现方法以及性能优化，以期为读者提供一套可靠、高效的电机调速解决方案。

With the continuous development of modern control technology, the application of DC motor speed control systems is becoming increasingly widespread in many industrial and living fields. Among them, the DC motor speed control system based on AT89S52 microcontroller is favored by engineers and researchers due to its flexible design, low cost, and stable performance. This article aims to explore the design ideas, implementation methods, and performance optimization of a DC motor speed control system based on the AT89S52 microcontroller,in order to provide readers with a reliable and efficient motor speed control solution.文章首先介绍了AT89S52单片机的特点及其在直流电机调速系统中的应用价值。

基于at89s52单片机的电机控制系统设计电机控制系统是现代工业中不可或缺的一部分，它可以控制电机的转速、方向和停止等功能。

本文将介绍基于at89s52单片机的电机控制系统设计。

一、系统设计方案本系统采用at89s52单片机作为控制核心，通过控制电机的转速和方向来实现对电机的控制。

具体方案如下：1.硬件设计本系统的硬件设计包括电机驱动电路、at89s52单片机控制电路和电源电路。

电机驱动电路采用L298N芯片，它可以实现电机的正反转和调速功能。

at89s52单片机控制电路包括晶振电路、复位电路、ISP下载电路和串口通信电路。

电源电路采用稳压电源，保证系统的稳定性。

2.软件设计本系统的软件设计主要包括程序设计和算法设计。

程序设计采用C语言编写，主要实现电机控制、数据采集和通信等功能。

算法设计主要包括PID算法和PWM调速算法，通过对电机的转速进行控制，实现对电机的精确控制。

二、系统实现过程1.硬件实现首先，根据电机的参数选择合适的L298N芯片，设计电机驱动电路。

然后，根据at89s52单片机的引脚功能，设计控制电路。

最后，根据系统的功率需求，设计合适的电源电路。

2.软件实现首先，编写程序实现对电机的控制。

然后，采用PID算法和PWM调速算法，对电机的转速进行控制。

最后，实现数据采集和通信功能，将数据传输到上位机进行处理。

三、系统测试结果经过测试，本系统可以实现对电机的正反转和调速功能，控制精度高，稳定性好。

同时，数据采集和通信功能也得到了良好的实现。

四、系统应用前景本系统可以广泛应用于各种电机控制领域，如机器人、自动化生产线、电动车等。

同时，随着科技的不断发展，本系统的应用前景也将越来越广泛。

总之，基于at89s52单片机的电机控制系统设计是一项非常有前途的技术，它可以为现代工业的发展提供强有力的支持。

摘要本设计首先介绍了AT89S52单片机，L298驱动电路及直流电机的基本原理与功能；其次,设计直流电机实现转向、速度的控制方案；再次，在这些器件功能与特点的基础上，拟出设计思路，构建系统的总体框架，并利用LED数码管对测试结果进行显示；最后利用Proteus软件绘出电路图，同时写出设计系统的运行流程和相关程序。

整个系统通过写入单片机中的程序分配好控制字的存储单元以及相应的内存地址赋值；启动系统后，从单片机的I/O口输出控制脉冲，经过L298驱动电路对脉冲进行处理，输出能直接控制直流电机的脉冲信号。

本系统采用了低成本的AT89S52单片机芯片作为控制芯片，以按键做为输入达到对直流电机的启停、速度和方向的精确控制。

直流电机的驱动采用的是达林顿集成管L298，并且采用LED的进行显示。

在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。

总之，本次设计出了操作简单、显示直观的直流电机控制系统。

关键字： AT89S52单片机；L298驱动芯片；直流电机。

AbstractThe design first introduced the AT89S52 single-chip microcomputer, L298 drive circuit and dc motor of the basic principle and function; Second, the design of dc motor to realize, the speed control scheme; and Again, in these devices based on the characteristics of the function and, draw up the design idea, construction of the whole system framework, and use of LED digital tube the results shows; Finally, using the Proteus software draw circuit diagram, at the same time, write design the operation of the system process and procedures. The whole system by writing to the single chip microcomputer program allocation good control of the word and the corresponding storage unit of the memory address assignment; Reboot your system, from single chip I/O mouth output control pulse, after L298 driving circuit pulse processing, the output can directly control dc motor of the pulse signal. This system USES a low cost AT89S52 single-chip microcomputer chip as control chip, with button as input to the keyboard to dc motor of the rev. Stop, speed and direction of the accurate control. Dc motor driver uses is the integration of L298 tube, and using the LED displayed. In the design, adopted PWM technology of motor control, through to the occupies emptiescompared to achieve the purpose of accurate calculation speed. All in all, this design out the operation is simple, direct display of dc motor control system.Key word:AT89S52 single-chip microcomputer; L298 driving chip; DC motor.目录1 绪论 (1)1.1 直流电机调速系统的发展 (1)1.2 开发背景 (2)1.3 选题的目的及意义 (3)1.4 研究方法 (4)2 系统方案设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 总体设计任务 (5)2.3 系统总体设计方案论证 (6)2.4 系统总体设计方框图 (7)2.5 直流电机调速概述 (8)2.5.1 直流电机简介 (8)2.5.2 直流电机调速原理 (9)2.5.3 直流调速系统实现方式论证 (9)3 电机调速驱动设计 (11)3.1 PWM控制方式 (11)3.2 PWM控制的基本原理 (11)3.3 PWM 发生电路的设计 (13)3.4 功率放大驱动电路 (16)3.4.1 芯片L 298 性能及特点....................... ..163.4.2 L298芯片引脚的电气特性及功能 (17)3.4.3 L298驱动电机的逻辑功能 (19)4 硬件电路设计 (21)4.1 AT89S52的最小系统电路 (21)4.1.1 单片机芯片AT89S52介绍 (21)4.1.2单片机管脚说明 (22)4.1.3 时钟电路 (25)4.1.4 复位电路 (26)4.2 数码管显示 (27)4.3 排阻的简介 (27)4.4 显示电路与AT89S52单片机接口电路设计 (28)4.5 键盘与AT89S52单片机接口电路设计 (30)4.6 驱动电路与AT89S52单片机接口电路设计 (30)5 系统软件设计 (32)5.1 主程序设计 (33)5.2 子程序设计 (34)5.2.1 键盘子程序设计 (34)5.2.2显示子程序设计 (35)5.2.3 P W M控制程序设计 (36)5.3 系统仿真 (36)5.4 Proteus的简单使用 (37)6 设计总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 程序清单 (42)附录2 系统总图 (50)绪论1.1 直流电机调速系统的发展直流电气传动系统中需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下几种: 第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。

基于AT89S52单片机的电机控制系统设计电机控制在监控器材、医疗器械、电动阀门、电动窗帘、家用电器、旋转灯具等方面有着广泛的应用，因此设计一款可控性好、精度高的电机控制系统是一件十分故意义的事。

本文介绍的基于AT89S52的电机控制系统的软硬件设计，在按键的操作下对时光举行设定，控制电机的转动，对工作状态准时间举行显示。

2 设计计划解释该系统先通过按键对电机的正、反向(即顺时针、逆时针)转动时光分离设置，时光显示在上，格式为时：分：秒(通过转变程序可以挑选不同的格式)。

采纳倒计时方式，正向时光完毕，立即开头反向转动时光计时，反向时光结束，自动复原到初始设定的时光。

时光设定完成后，按下开头键，正向转动时光开头计时，电机工作指示灯闪耀，正向转动指示灯亮，同时电机正向转动；正向时光完毕，反向时光开头计时，正向转动指示灯熄灭，反向转动指示灯亮，同时电机反向转动。

按下停止键，时光停止计时，电机停止工作，工作指示灯熄灭。

系统采纳的电机为60TDY-11可逆永磁电机，其内部采纳两组绕组，用实现定向旋转，通过转变电容和电机输出引线的接法，能够牢靠地实现电机定向旋转并控制旋转方向。

3 硬件设计囫囵系统硬件结构1所示。

3．1 按键输入和控制电路设计按键输入电路采纳6个按键分离衔接到单片机的P2．0～P2．5口，作为控制信号的输入。

按下K0键，系统进入时光设定模式，延续按下K0键可以挑选对不同的时光单位举行设置，通过K1，K2键对时光举行加1或减1。

按下K3键退出时光设定模式，K4，K5键分离为启动和停止键。

电机控制电路的控制芯片采纳ATMEL公司的AT89S52，它有8 KB FLASH，256 B RAM，32位I／O口线，定时器，两个数据指针，三个16位定时器／计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振准时钟电路。

其内部资源丰盛、性价比高，能够满足设计要求。

PO．O～P0．2作为三个工作指示灯的控制信号输出，需要外接上拉；P1．0～P1．2为液晶的控制信号输出；P3．0～P3．1分离是控制电机正反向转动的控制信号输出。

项目设计报告项目名称：直流电机的控制课程名称：单片机原理与接口技术学院：机电学院专业：机械工程及自动化学号：2010090301331 2010090301323 姓名：刘亚东宋吉鹏成绩：2013年5月29日直流电机的控制1、设计任务与要求1.1设计任务：设计基于51单片机的直流电机测控系统。

基本功能：可6键控制直流电机的启动/停止、加速/减速和正转/反转。

扩展功能：可在LED显示器上实时显示直流电机的运行状态。

1.2设计要求：基本功能：（1）利用2按键控制直流电机的启停与停止。

系统上电后，等待启动命令；按“启动”键后，直流电机开始正转（默认转向和转速）；在转动过程中，按“停止”键后直流电机停止转动，程序回到上电状态。

要求按键作消抖处理。

（2）利用2按键改变直流电机的转动方向，使其在转动过程中按“正转”键时直流电机正转；按“反转”键时直流电机反转，要求按键作消抖处理。

（3）利用PWM控制直流电机的转速，通过改变PWM信号的占空比可改变直流电机的转速。

设PWM信号的周期为8ms，PWM的占空比可在8ms的1/16～15/16范围内选择。

利用2按键设定PWM的占空比，改变直流电机的转速，使其在转动过程中按“加速”键时PWM的占空比增加1/16，按“减速”键时PWM的占空比减少1/16。

占空比默认值为8/16。

扩展功能：（1）电机运行后，在LED显示器上实时显示直流电机的占空比值。

1.3材料清单序号数量直流电机的控制规格1 1 直流电机2 1 直流电机驱动器3 6 独立式按键4 1 128*64带汉字库点阵LCD显示器ST79202、总体方案设计对基于MCS-51系列单片机实现直流电机调速系统进行研究和设计，能够在不同按钮的作用下分别实现电机的启动、停止、正转、反转、加速、减速控制；能够实现对直流电机的PWM 的调速设计。

增大占空比，增加转速，减小占空比，减小转速。

通过按键的输入，对控制器发出指令，由此来输出电机的启停、正反转、以及加减速和LED 的显示。

图书分类号：密级：摘要电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要，而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。

随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。

本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。

利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。

系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LED上的实时显示。

关键词直流电机；AT89S52；PWM调速；L298AbstractMotors play important roles in all walks of life and the rotation speed of motors is one of the vatal performanc e indexs.In addition,it is more important to meet people’s demands by testing the rotation speed and the speed governing of motors.What’s more ,with the development of science,a new way of speed governing turned up which called PWM.With the rapid development of digital technology, micro-controller in all areas of society have been widely used.Because digital system has many advantages which analog system does not have,such as strong anti-interference, simple interface with the PC, easy upgrade and maintenance for system.This project is a speed governing system of the pulse width of DC motor controlled by microcontroller AT89S52 and L298.Making the use of the chip of AT89S52 ,I design a controlling system of DC motor of low cost.It can simplify the system structure reduce system cost,strengthen system performance and meet more needs from more applications.And the system can control the corotation,reversal,scraming,accelerating and slowdown of motors and display the duty ratio of PWM on LED in real time.Keywords DC Motor AT89S52 PMW Speed Automatic L298目录1 绪论 (1)1.1直流电机 (1)1.1.1直流电机的发展 (1)1.1.2直流电机控制方法 (1)1.1.3直流电机工作原理 (2)1.1.4直流电机主要技术参数 (2)1.2单片机及微处理器控制系统的发展 (2)2 系统论述 (4)2.1设计背景 (4)2.2设计思路 (4)2.3系统框架设计 (4)3 PWM脉宽调制原理 (6)3.1 PWM调速原理 (6)3.2 PWM调速方法 (6)3.3 PWM实现方式 (7)3.4 PWM控制流程图 (7)4系统硬件设计 (8)4.1系统基本组成 (8)4.1.1硬件模块组成 (8)4.1.2单片机整个控制模块 (8)4.2 AT89S52的简介 (9)4.2.1 AT89S52主要性能 (9)4.2.2 AT89S52主要功能列举 (9)4.2.3 AT89S52各引脚功能介绍 (10)4.2.4 AT89S52的内部资源 (12)4.3 L298电机驱动模块 (12)4.3.1 L298电机驱动简介 (13)4.3.2 L298内部的原理图 (13)4.3.3 L298内部H桥驱动电路 (13)4.3.4 L298引脚符号及功能 (15)4.3.5 L298的逻辑功能 (15)4.4.6本系统中单片机与L298的连接 (16)4.4 LED数码管显示 (16)4.4.1 LED简介 (16)4.4.2 LED七段数码管的结构 (17)4.4.3 LED常见数字和字符的字段码 (18)4.4.4 LED显示简单的程序流程 (18)4.4.5本系统中单片机与LED的连接 (19)4.5独立式键盘控制模块 (20)4.5.1键盘的功能及分类 (20)4.5.2独立式键盘 (20)4.5.3本系统中独立式键盘与单片机的链接 (20)5系统软件设计 (22)5.1主程序流程图 (22)5.2定时器中断程序流程图 (23)5.3 LED数码管显示PWM占空比流程图 (24)5.4独立式键盘控制流程图 (25)6 实物设计成果 (26)6.1电机正转 (26)6.2电机反转 (26)6.3电机加速 (27)6.4电机减速 (27)6.5电机急停 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)附录1系统程序 (32)附录2原理图 (36)附录2.1系统原理图 (36)附录2.2 L298电机驱动与单片机的连接 (36)附录2.3 LED数码管与单片机的连接 (37)附录2.4独立式键盘与单片机的连接 (37)1 绪论1.1直流电机1.1.1直流电机的发展直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。

开题报告表课题名称单片机控制直流调速系统设计与仿真课题来源自选课题类型AZ指导教师学生姓名学号专业一、调研资料的准备：随着科技的发展，人们对控制系统的要求越来越高，电机调速成了人们研究的课题。

电机在各行各业发挥着重要的作用，而电机转速是电机性能的重要指标之一，因而控制电机的转速和电机的调速，使它满足人们的各种需要，更显得重要。

传统的直流调速系统控制回路的硬件设备极其复杂,安装调试困难,相对故障率较高,维修比较困难。

由单片机控制PWM的电机调速系统,其控制方案是软件编写实现,控制器由可编程功能模块组成,配置和参数调整简单方便,工作稳定。

直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。

它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。

随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。

为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。

二、设计的目的、要求、思路与预期效果研究以单片机AT89S52控制的直流电机脉宽调制调速系统。

要求设计一个调速系统，通过外接键盘实现直流电机正转、反转及速度调节控制，且直流电机转速可调，实时测量电机的实际转速,并在LED数码管上显示占空比。

制定可以构成此设计系统的方案，选择所需器件和模块，以及IGBT管组成桥式斩波电路。

利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。

预期系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制。

三、任务完成的阶段内容及时间安排：毕业设计总体时间安排：2012-2013学年（下）第1周—第19周具体进度安排：第1-3周：资料收集，熟悉课题。

阅读文献，确定系统功能，撰写、提交开题报告第4 周：开题答辩第5-6周：论文框架细化，部分功能可验证实现第7-8周：各功能部件软件编写和调试第9-10周：软件系统调试，论文记录成果信息第11-12周：论文修改第13-16周：论文定稿，准备论文答辩第17周：完成论文修改，完成毕业设计（论文）答辩四、完成设计（论文）所具备的条件需解决的主要问题：1、直流电机调速系统的工作原理。

基于AT89S52单片机的直流电机调速系统本文介绍一种基于AT89S52单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统，系统利用红外传感器测量直流电机的转速，采用PWM方式控制直流电机转速，采用C语言编程，实现对直流电机转速的调节。

结果表明，该系统具有良好的工作性能，且性能稳定、价格低廉，具有很好的应用价值。

标签：AT89S52单片机；直流电机；PWM 转速电机在各行各业中起着重要作用，电机转速是电机的重要性能指标。

传统直流电机调速系统采用模拟电子线路，控制回路硬件设备复杂、安装调试困难、故障率较高。

随着电子技术的发展，直流电机调速技术进入一个新的阶段，利用单片机可以对直流电机进行准确的自动调节[1]。

直流电机的调速可以采用改变电枢电压、改变磁通量的方法，改变磁通量的方法控制功率小、动态响应差，在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法[2]。

1 系统原理框图系统原理框图如图1所示，系统主要包括单片机模块、PWM调速模块、键盘模块、测速模块、显示模块和电源模块。

2 系统硬件设计（1）单片机模块。

系统主控制器采用AT89S52单片机，外接12MHZ晶振，显示模块采用1602液晶显示。

（2）PWM调速模块。

利用单片机的定时计数器外加软件延时方式来实现脉宽的调整[3]。

在PWM驱动控制系统中，电机的转速是通过改变电枢电压的占空比来实现的[4]。

本系统采用集成芯片L298及其外部辅助电路驱动电机，通过程序控制单片机P3.0、P3.1的输出信号来控制输出的PWM信号，由输出的PWM 波来控制电机的转速及转向。

（3）测速模块。

测量电机转速采用光电传感器，在电机转轴末梢安装两个带孔的卡片，电机转动一圈，发射二极管发出的光便通过卡片的孔达到接收二极管，产生一个脉冲信号，脉冲频率和电机转速成正比关系，计算1s 内输出的脉冲个数，结果的一半就是电机的转速，测速模块原理图如图2所示。

（4）键盘输入模块。

系统键盘主要有四个功能键：确定、返回、上调、下调，采用八三译码器芯片74LS148，当单片机检测到E0端为低电平时，证明有按键按下，并把电平送至单片机的外界中断端，通过单片机I/O口P2.0、P2.1、P2.2口判断处理，并执行相应的按键处理程序。

基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统一、背景介绍在工业自动化控制中，直流电机的使用非常广泛。

为了满足生产需要，直流电机往往需要精确的调速控制。

而基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统，能够进行精确的调速控制，能够满足不同领域生产的需求。

二、系统的工作原理基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统，是通过单片机的输出比较器和计数器，生成PWM信号，对直流电机进行调速控制。

系统的工作流程如下： 1. 将单片机的一个IO口设置为输出端口，将PWM信号输出至直流电机控制器。

2. 单片机通过PWM的工作状态，实现对直流电机的调速控制。

3. 接收外部信号，如光电传感器等外部元件信号，与单片机实现互动控制。

三、系统的硬件结构基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统，主要由以下硬件构成：1. 单片机：AT89S52单片机。

2. 驱动芯片：L293D电机驱动芯片，能够带动2个直流或步进电机。

3. 直流电机：具有恒定转速输出的直流电机。

4. 供电模块：通过电源模块将工作电压稳定输出，以保证整个系统的稳定性。

四、系统的软件设计在基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统中，需要进行相应的软件设计，以实现对硬件的完备控制。

### 1. 硬件方面的编写初始化单片机及端口、占用模式、管脚监听、中断响应等基本操作。

2. 软件方面的实现1.通过控制器计数器以及方波控制直流电机的执行速度。

2.利用定时器产生PWM波控制直流电机的状态。

3.通过IO控制输出、接收外部信号。

3. 控制程序的实现检测输出端口，通过输入数据产生PWM波，通过PWM波控制电离子的转速。

五、系统的应用场景基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统，可广泛应用于以下场景： 1. 机床设备制造领域，能够对机床电机的转速进行精确控制。

2. 汽车制造领域，能够对汽车电动马达的转速进行精确控制，从而提升汽车驾驶体验。