单片机课程设计-直流电机控制

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1、燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计说明书题目：直流电机控制学院（系）：电气工程学院年级专业：09级精仪2班学号：090103020学生姓名：指导教师：教师职称：副教授共16页第18页燕山大学课程设计说明书引言直流电机调速性能好，可靠性高，机械特性强，在自动控制中的应用极为广泛。直流电机的调速系统多种多样，但系统复杂，控制精度和成品价格难以兼顾。本文使用价格低廉、应用广泛的MCS-51系列单片机为控制芯片，完成对直流电机转速的调节，达到了控制性能好、成本低的目的。本文重点阐述了该系统的基本工作原理、所采用的相关技术等，进

2、而交代了电机转速测量控制的实现方法。设计要求设计要求：利用DAC0832及D/A转换电路，输出-5V——+5V（或-8V——+8V）电压，控制直流电机。用键盘来对电机的状态进行控制，通过改变输出电压值，改变电机转速和转向。通过霍尔元件读回脉冲数，计算电机转速。用键盘来对电机的状态进行控制。在电压允许的范围内，直流电机的转速随着电压的升高而加快，若加上的电压为负电压，电机则反向旋转。设计控制硬件电路;编制相应的程序。基本原理此控制系统主要由六部分构成：键盘、单片机、D/A转换电路及DAC外围放大电路、直流电机、霍尔元件速度采

3、集器、显示器。此系统的总体控制原理图如下图一所示。共16页第18页燕山大学课程设计说明书单片机显示器键盘D/A转换电路，DAC外围放大电路直流电机霍尔元件速度采集图一：系统总控制原理图3．1DAC0832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转换电路及转换控制电路构成。DAC0832的内部结构DACO832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存

4、器，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作，利用第二锁存信号来实现多个转换器同时输出。DAC0832有如下三种工作方式：（1）单缓冲方式单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器通知接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式实用只有一个模拟量输出或者几路模拟异步输出的情形。（2）双缓冲方式双缓冲

5、方式是先使输入寄存器现接受资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。共16页第18页燕山大学课程设计说明书（3）直通方式直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即CS*XFER*WR1*WR2*均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反馈控制路线和不带微机的控制系统，不过在使用时，必须通过另加I/O口于CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。外围放大电路的输出值如下：即当数字D=Dmax=11111111B时，由上式可得Uout=Uoutmax+5v当数字D=D

6、min=00000000B时可得Uout=Uoutmin-5v当数字在0到11111111B之间变化时，电路输出电压就在-5V到+5V之间连续变化，实现了DAC。NPN晶体管8050与PNP晶体管8550组成互补射随器。忽略PN结正向压降，可以认为电机输入端电压亦等于Uout，即微型直流电机电枢绕组可以获得-5V到+5V连续变化电压，电动机可也在反向最大转速到正向最大转速之间连续调节。共16页第18页燕山大学课程设计说明书图二：D/A转换电路及DAC外围电路3.2单片机这里利用的是MSC-51单片机，实现速度测量、输入设定

7、机系统控制，和键盘设定。速度控制与测量通过自制-8V~8V电源来确保工作电压正常,由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机的计数器T1，由T1测出电动机的实际转速，通过键盘事先设定的值通过单片机对DAC0832输入相应的数字量，使DAC0832输出大小方向不同的电压。来控制直流电动机的转速和方向。键盘的设置键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是最简单的单片机输入设备，通过键盘可输入数据和命令，实现简单的人机对话。此处用的键盘是矩阵式键盘，对键的识别用的逐行扫描查询法。共16页第18页燕山大学

8、课程设计说明书(1)有键盘按下时，则单片机有中断响应，为了消抖动此时应该延时一段时间（大约5ms~10s），若还有外部中断0仍为低电平则有按键按下。(2)判断按键的具体位置。采用先将列置为零，粗扫描的方法逐行扫描，读行的值。如果读的行值为全1，则被按键不在该行上，再扫描下一行；否则说明被按键在该行上。当