课程名称：微机原理课程设计
题目：基于51单片机的PWM直流电机调速
直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简称PWM)调速产生于20世纪70 年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展, PWM 技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。而51单片机却没有PWM 输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。该可调直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用1602蓝光液晶，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。
关键词：直流电机，51单片机，C语言，1602液晶
一、设计任务与要求 (4)
1.1 设计任务 (4)
1.2 设计要求 (4)
二、方案总体设计 (5)
2.1 方案一 (5)
2.2 方案二 (5)
2.3 系统采用方案 (5)
三、硬件设计 (7)
3.1 单片机最小系统 (7)
3.2 液晶显示模块 (7)
3.3 系统电源 (8)
3.4驱动电路 (8)
3.5 整体电路 (9)
四、软件设计 (10)
4.1 keil软件介绍 (10)
4.2 系统程序流程 (10)
五、仿真与实现 (13)
5.1 proteus软件介绍 (13)
5.2 仿真过程 (13)
5.3 实物制作与调试 (15)
5.4 使用说明 (16)
六、总结 (17)
6.1 设计总结 (17)
6.2 经验总结 (17)
七、参考文献 (19)
一、设计任务与要求
1.1 设计任务
1).对更多小器件的了解
2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用
3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制
4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力
5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力
6).熟悉设计报告的编写过程
1.2 设计要求
1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能
2).H桥电路驱动直流电机
3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向
4).1602液晶显示转速
二、方案总体设计
设计一个基于51单片机的可调直流电机。设计一个电路来驱动直流电机；利用单片机内部精确到微妙的定时计数器来实现产生一个周期为100毫秒的PWM由P1^0和P3^2互换输出；红光和绿光指示灯来标明转向；P0和P2口控制1602液晶显示转速；利用P3^4,P3^5,P3^6和P3^7连接四个按键实现转向，加速，减速与暂停的功能；利用复位按键功能来实现复位操作。调节蓝白滑动变阻器来调节液晶亮度。
2.1 方案一
51单片机的定时/计数器工作在模式2时是一个可以自动重装载的8位定时/计数器。工作时高八位和低八位装入相同的初值，当低八位装满时，高八位的值自动装入到第八位中，从而可以省去用户软件中重装初值常数的语句，可产生相当精确的定时时间。由于只有八位参与计数，所以其计数周期最大为256微妙。采用初值装入0x38，每个200微妙进入一次中断，500次中断为100毫秒，即产生波形周期为100毫秒的PWM。ULN2003是一个驱动芯片，内部含有七个反向器。每个反向器都是有两个大功率NPN三极管组成的。可以选用这七个反向器中的两个作为放大作用。再接两个三极管作为开关作用，组成一个直流电机的驱动电路。P1^0和P3^2一个高电平一个低电平来控制转向与转速。再在P1^0和P3^2分别接一个红色和绿色发管二极管来表明转向。P0口控制1602液晶的数据口，P2的三个引脚控制1602液晶的数据/命令选择端、读/写选择端、使能端来显示速度。P3^4,P3^5,P3^6和P3^7连接四个按键控制转向，加速，减速与暂停。
2.2 方案二
51单片机的定时/计数器工作在模式0时是一个16位位定时/计数器。工作时高八位和低八位各装入初值，当低八位装满时，高八位加1。由于是16位参与计数，所以其计数周期最大为65536微妙。由于要把占空比从0每次加1%加到100%，所以形成一个波形周期至少要中断100次。采用初值高八位装入0xfc，初值低八位装入0x18，每个1000微妙进入一次中断，100次中断为100毫秒，即产生波形周期为100毫秒的PWM。利用两个NPN两个PNP搭建一个H桥电路来驱动直流电机，再在H桥两边的基极公共端各接一个上拉电阻，用来增大流入基极的电流。组成一个驱动直流电机的电路。P1^0和P3^2一个高电平一个低电平来控制转向与转速。再在P1^0和P3^2分别接一个红色和绿色发管二极管来表明转向。P0口控制1602液晶的数据口，P2的三个引脚控制1602液晶的数据/命令选择端、读/写选择端、使能端来显示速度。P3^4,P3^5,P3^6和P3^7连接四个按键控制转向，加速，减速与暂停。
2.3 系统采用方案
1）总体设计
图1为设计总体框架图，通过该图大致的介绍了一下整个可调直流电机各个主要部分。
