單片機控制直流電機調速86956

1、單片機控制直流電動機調速,組長：譚張平組員：侯娟、彭龍、周琳 ---鐵自092單片機10組,,,成員任務分配表,,,目錄,一，任務與要求說明二，硬、軟件電路設計說明三，程序設計和安裝調試四，項目總結,一，任務與要求,在實際的生活當中我們所運用到很多的直流電機來驅動一些負載,而在有的時候當我們人為需要直流電動機的轉速高或低時,我們可以

2、調節(jié)相應的按鍵來實現(xiàn)電動機調速,并要顯示出當前電動機的實時轉數(shù),滿足人們的需求。使得電器達到更加的人性化、智能化、科學化。 能夠顯示直流電動機實時的轉數(shù)。 能夠使用單片機學習板上的按鍵調整電動機轉數(shù)。 設計并焊接出可行的驅動電路與單片機聯(lián)合應用。 了解調速（PWM）的原理及直流電動機的原理及應用。 了解單片機的編程流程和程序編寫。 了解電子線路設計的一些規(guī)律性和重要性。,二，硬、軟件電路設計

3、,此設計以AT89S51單片機為核心控制單元器件，以LCD1602液晶顯示芯片顯示直流電動機的實時轉數(shù)(直接插到P0口和P2口),運用兩級三極管電路加外圍元器件電路來驅動負載（直流電動機）. 利用紅外對管來檢測電動機的實時轉數(shù)，并經(jīng)過由555集成電路構成的施密特觸發(fā)電路（轉換電路）將紅外對管檢測到的電動機轉數(shù)信號以高低電平的形勢直接輸入單片機的C/T P3.4口進行計數(shù)。直接利用單片機上的按鍵來控制電動機的轉速上升或下降。該電路有設

4、計簡單，思路明確,價格便宜,牽涉的知識面廣,應用廣泛但電路的靈敏度不高、誤差大、調速不穩(wěn)定、調速范圍小等缺點，只適用于要求不高的場合。,1，硬件設計電路說明,（1）LCD1602液晶顯示器。（2）AT89S51單片機。（3）紅外對管測速。（4）硬件電路圖工作原理。,2，軟件設計說明,（1）程序流程方框圖。（2）項目程序。（3）程序調試。,LCD1602液晶顯示器,LCD1602的引角圖,,,1,2,3,4,5,6,7,8,,,

5、,,,,,,,,,,,,,,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模塊,,Vss: +5V電源管腳(Vcc)VDD: 地管腳(GND)Vo: 液晶顯示驅動電源(0V～5V,DB0～DB7：數(shù)據(jù)線，可以用8位連接，也可以只用高4位連接，這里采用8位,A：背光控制正電源K：背光控制地,單片機與LCD模塊之間狀態(tài)

6、,單片機與LCD模塊之間有四種基本操作：1. 寫命令2. 讀狀態(tài)3. 寫顯示數(shù)據(jù)4. 讀顯示數(shù)據(jù),RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0:命令/狀態(tài)；RS=1:數(shù)據(jù)R/W：讀寫控制線，R/W=0:寫操作；R/W=1:讀操作E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E線向LCD模塊發(fā)送一個脈沖，LCD模塊與單片機之間將進行一次數(shù)據(jù)交換,LCD 1602液晶顯示,讀狀態(tài)操作讀狀態(tài)操作狀態(tài)字的最高位的BF為忙標志位，1

7、表示LCD正在忙，0表示不忙。通過判斷最高位BF的0、1狀態(tài)，就可以知道LCD當前是否處于忙狀態(tài)，如果LCD一直處于忙狀態(tài)，則繼續(xù)查詢等待，否則進行下面的操作。查詢忙狀態(tài)程序段如下：do{ i=lcd_r_start(); // 調用讀狀態(tài)函數(shù)，讀取LCD狀態(tài)字 i&=0x80; //

8、 采用與操作屏蔽掉低7位 delay(2);// 延時 }while(i!=0); // LCD忙，繼續(xù)查詢，否則退出循環(huán),初始化操作,,寫數(shù)據(jù)操作 光標位置與相應命令字,注：表中命令字以十六進制形式給出，該命令字就是與LCD顯示位置相對應的DDRAM地址。,AT89S51介紹,AT89S51是一種低功耗、高性能的片內含有4KB快閃可編程／擦除只讀存儲器(FPEROM-Flash

9、Programmable and Erasable Read Only Memory) 8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程。AT89S51（以下簡稱 89C51）將具有多種功能的8位 CPU與FPEROM結合在一個芯片上，為很多嵌入式控制應用提供了非常靈活而又價格適宜的方案，其性能價格比較高。,E

10、A：訪問程序存儲控制信號（一般接+5V）,ALE：地址鎖存控制信號,PSEN：外部ROM讀選通信號（低電平有效）,AT89S51單片機控制單元特點,1. 89S51性能及特點 89S51的主要性能包括： （1）與MCS－51微控制器產(chǎn)品系列兼容。 （2）片內有4KB可在線重復編程的快閃擦寫存儲器（Flash Memory）。 （3）存儲器可循環(huán)寫入／擦除1000次。 （4）存儲數(shù)據(jù)保存時間為10年。

11、（5）寬工作電壓范圍：Vcc可為2.7V～6V。 （6）全靜態(tài)工作：可從0Hz至16MHz。 （7）程序存儲器具有3級加密保護。 （8）128×8位內部RAM。 （9）32條可編程I／O線。 （10）兩個16位定時器／計數(shù)器。 （11）中斷結構具有5個中斷源和2個優(yōu)先級。 （12）可編程全雙工串行通道。（13）空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內容。,紅外對管測速,紅外線發(fā)射管

12、簡介：紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉換成近紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應用于各種光電開關及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結構、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。 產(chǎn)品參數(shù)：發(fā)射距離、發(fā)射角度（15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度）、

13、發(fā)射的光強度、波長。以上決定紅外線發(fā)射管產(chǎn)品的主要性能及使用范圍。紅外線接收管特征與原理：紅外線接收管是將紅外線光信號變成電信號的半導體器件，它的核心部件是一個特殊材料的PN結，和普通二極管相比，在結構上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線，PN結面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且PN結的結深很淺，一般小于1微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒有光照時，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微

14、安），稱為暗電流。當有紅外線光照時，攜帶能量的紅外線光子進入PN結后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子---空穴對（簡稱：光生載流子）。它們在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導”。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負載，負載上就獲得了電信號，而且這個電信號隨著光的變化而相應變化。發(fā)射管與接收管

15、分別通過一個的限流電阻后 接到5V的電源電路中（接收管要反接），當有物體擋在它們中間的時候，接收管截止，在接收管兩端為高電平。當它們之間沒有物體時接叫管可以接收則導通，它兩端為低電平。正是利用這一原理來測量電動機轉速。,硬件電路圖及要作原理,此電路包含復位部分、晶振電路、按鍵部分、顯示部分，并且P0口和LCD1602的接口電路、直流電動機驅動電路、紅外測速電路。,工作原理,復位部分:復位電路夠面一個微分電路,在電路工作時我們需要尋電路

16、進行一次復位,當按下復位按鈕按鈕S3時,單片機由原來的低電變成高電平完成一個0-1的轉換使單片機復位到初始狀態(tài)。晶振電路: 晶振電路由兩個瓷片電容和石英晶體晶振組成,給單片機提供脈沖.該電路提供12MHZ/11.0592MHZ的頻率。按鍵部分:該電路使用兩個按鈕開關,調節(jié)電路的占空比改變P1.1輸出端口高低電平的寬度驅動電動的導通時間來改變電動的轉速（PWM調制）。當按下S1時直流電動機轉速上升, 當按下S2時直流電動機轉速下降.。

17、顯示部分：該部分主要是由液晶顯示LCD1602組成，它直接插在單片機的P0口和P2口就可以直接使用了，可以顯示一些特殊字符、字母、數(shù)字等。它內部集成度高，組成了一體化顯示器，使用方便、容易掌握、價格便宜。直流電動機驅動電路：該驅動電路簡單，由一個Q2PNP（S8550）和Q1 NPN（S8050）、兩個電阻組成的兩極電路構成。當單片機的P3.7輸出高電平時Q1導通,集電極C1電壓漸漸減小而Q2這時就導通,發(fā)射極有電流流過驅動電動機轉

18、動. 當單片機的P1.1輸出低電平時Q1截止,集電極C1電壓為高電平而Q2這時 就截止,發(fā)射極沒有電流流過電動機不轉動。紅外測速電路:該電路由一對紅外發(fā)射接收對管、555定時器構成施密特觸發(fā)器、電阻、電容組成。當紅外對管中間沒有阻礙時接收管可以接收到發(fā)射管發(fā)射的信號接收管導通，555定時器2、6角為低電平（〈1/3VCC=1.66V）,555定時器 3角輸出高電平輸送到單片機P3.4口為高電平單片機無效不執(zhí)行內部程序. 當紅外

19、對管中間有阻礙時接收管接收不到發(fā)射管發(fā)射的信號而接收管截止，555定時器2、6角為高電平（>2/3VCC=3.3V）,555定時器 3角輸出高電平輸送到單片機P3.4口為低電平單片機有效執(zhí)行內部程序。,三，程序設計和安裝調試,/* 1602.cInit1602() //1602初始化Show_Text(char *Text,char row) //1602第row行顯示16個字符，//row＝0或者1，*Te

20、xt為一個地址，可以使用一個數(shù)組。*/#include "reg51.h"#define Data P0sbit RS=P2^7;sbit RW=P2^6;sbit E=P2^5;sbit s1=P3^0;sbit s2=P3^1;sbit jdq=P1^1; unsigned int q=0,a; void Delayms(unsigned int count){unsigne

21、d int i;for(i=0;i<count;i++);}void WriteCommand(unsigned char Com){RS=0;Data=Com;Delayms(10);E=1;Delayms(10);E=0;}WriteData(unsigned char Dat){E=0;RS=1;RW=0;Data=Dat;Delayms(10);E=1

22、;Delayms(10); E=0; },,void Init1602(){RW=0;E=0;WriteCommand(0x38);Delayms(1400);WriteCommand(0x01);Delayms(1400);WriteCommand(0x06);Delayms(1400);WriteCommand(0x0E);}void Show_Text(char *Te

23、xt,char row){unsigned char i;if(row==0){WriteCommand(0x80);Delayms(1400);for(i=0;i<16;i++){WriteData(Text[i]);}}else{ WriteCommand(0xC0);Delayms(1400);for(i=0;i<16;i++){

24、WriteData(Text[i]);}}} void delay2(unsigned int t){unsigned int i,j;,,for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<112;j++);}void disp(){ unsigned char tab[]={'0','1','2','3

25、9;,'4','5','6','7','8','9'}; unsigned char Text1[16]="DQ r/s TD";//字符變量數(shù)組unsigned char Text2[16]="China HN ZhuZhou";//字符變量數(shù)組 Text1[6]=tab[a/1

26、00%10]; Text1[7] =tab[a/10%10];Text1[8] =tab[a%10]; Show_Text(Text1,0);Show_Text(Text2,1);}void t1() interrupt 3{TH1=F0;TL1=60;q++;if(q==14){q=0;a=TL0;

27、TL0=0; } disp();} void main(){unsigned char scale=5,i;TMOD=0X15;TH0=0;TL0=0;TH1=F0;TL1=60;ET1=1;EA=1;ET0=1; Init1602();//初始化1602while(1){ TR0=1;TR1=1;if(s1==0){scale++;scal

28、e=(scale%11);while(s1==0);},,if(s2==0){scale--;scale=(scale%11);while(s2==0);}for(i=0;i<10;i++){if(i<scale) jdq=1;elsejdq=0;delay2(1); } }},程序調試,1、將所有的外圍電路和單片機聯(lián)接好，接好

29、電源，下載好程序。檢查無誤后開啟開關。2、首先接入一個方波信號發(fā)處器到單片機的P3.4口，這時LCD1602液晶顯示器顯示當前信號發(fā)生器的頻率值，觀察顯示器的數(shù)值和信號發(fā)生器的數(shù)值是否差不多，如果有誤差這時我們應該找到我們程序的定時那里去修改中斷的次數(shù)的數(shù)值，因為我們的定時時間不太準確的，我們反復的去調整（如果顯示值高則改小中斷數(shù)，反之則調大）。多調幾個頻率值，慢慢減小誤差。直到相等（可能會有一點誤差）。3、將信號發(fā)生器換成紅外線輸

30、入，接入電動機電路。觀察顯示器顯示的轉數(shù)。如果正常則我們可以按下單片機上的按鍵S1或S2，當按下S1時電動機的轉數(shù)應該上升，按下S2時電動機轉數(shù)應該下降，這時顯示器顯示電動機的實時轉數(shù)。4、用測量儀器測量當電動機轉數(shù)上升和下降時驅動電路各點的電壓和電流值（記錄各數(shù)值）。分析出各數(shù)值的原因，總結一些出規(guī)律。,焊接調試板子,四，項目總結,項目在大家的努力下終于如期完成了?？吹阶约旱某晒蚁胛覀円欢ǘ加行┰S感慨和激動。 單片機的課程告一