小直流电机调速实验单片机课程设计

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1、课程设计说明书单片机原理与接口技术目录第一章理论部分11.1课题要求与内容11.2系统方案设计11.3系统硬件的设计31.4系统软件设计8第二章实践部分92.1系统硬件仿真调试92.2设计总结10第三章附录1114第一章理论部分1.1课题名称及要求设计课题名称：小直流电机调速实验设计目的：掌握单片机数控直流电机的速度设计要求：利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节1.2系统方案设计（1）总体方案设计直流电机调速原理：根据KVL方程：电机转速n=(Ua-IaRa)/Ca￠,其中，对于极对数p，匝数为N，电枢支路数为a

2、的电机来说：电机常数Ca=pN/60a,意味着电机确定后，该值是不变的。而在Ua-IaRa中，由于Ra仅为绕组电阻，导致IaRa非常小，所以Ua-IaRa约等于Ua。由此可见我们改变电枢电压时，转速n即可随之改变。图3-1所示电枢电压为a,电枢电流为，电枢电阻为,电机常数Ca，励磁磁通量是￠。所以直流电动机的转速与施加于电动机两端的电压大小有关。本系统用DAC0832控制输出到直流电动机的电压的方法来控制电动机的转速。（2）直流电机调速方案下面作为控制直流电机的转速的方案做比较：方案一：通过控制直流电机的电枢电压调速（即本实验所采用的方案），对于小容量的电机，当要求

3、转速不太精确的情况下，采用控制直流电机的电枢输入电压或电流是一种十分方便而竞经济的方法，输入电压（电流）容易控制而又容易得到，所以采用本方案。方案二：通过控制直流电机的激磁大小来控制直流电机的转速，此方案需要能调节激磁的直流电机，电路的气他部分则相同，然而对于这类电机，价格相对较贵，较之方案一则显得不那么经济，况直流电机调速本身是一种相对较小的系统，所以本方案较之方案一相对复杂且不经济。14方案三：即将方案而二和三结合起来，此方案相对来说则更为复杂和不经济，因此选择方案一。具体地说本设计采用STC89C51做为主要芯片，输入汇编语言程序，采用DAC0832作为数模转

4、换芯片，输出直流电机所需的电压，通过控制直流电机的输入电压来控制它的转速。（3）总体设计框图如下所示图1总体设计框图1.3系统硬件设计（1）AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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

5、。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。（2）51单片机最小系统14单片机加上时钟电路和复位电路就构成了能使其正常工作的最小系统。单片机最小系统是单片机正常工作的基础，任何一个单片机系统设计都是基于单片机最小系统的基础上来完成的，而在单片机系统实物设计中，最应该首先解决的也应该是单片机最小系统问题，只有保证了单片机最小系统的正确性，才能保证接下来的其他模块的正确设计。单片机允许的振荡晶体可在1.2～

6、24MHz之间选择，一般为12MHz，电容C2，C3的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有一定的影响，可在20～100pF之间选择。单片机RST引脚是高电平有效。单片机在上电瞬间充电，RST引脚端出现正脉冲，只要RST断保持两个机械周期（大约10ms）以上的高电平，单片机就能复位。图2C51单片机最小系统图（3）DAC0832芯片简介DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电

7、路及转换控制电路构成。主要参数：分辨率为8位；电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5V～+15V）；低功耗，20mW。结构：*D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；*ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；*CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；14*WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将