单片机原理及接口技术定稿

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1、单片机原理及接口技术课程设计专升本一班机械设计制造及其自动化专业题目21单片机控制直流电动机1.设计要求采用单片机设计一个控制直流电机并测量转速的装置。单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。（1）通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。（2）手动控制。在键盘上设置两个按键—直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。（3）键盘列扫描（4 ´ 6）。2.实验原理本题目难点是对直流电机的控制。与步进电机类似，直流电机也可精确地控制旋转速度或转矩。直流电机是通

2、过两个磁场的互作用产生旋转。其结构如下页图所示，固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。直流电机的速度与施加的电压成正比，输出转矩则与电流成正比。由于必须在工作期间改变直流电机的速度，直流电机的控制是一个较困难的问题。直流电机高效运行的最常见方法是施加一个PWM（脉宽调制）方波，其占空比对应于所需速度。电机起到一个低通滤波器作用，将PWM信号转换为有效直流电平。特别是对于微处理器驱动的直流电机，由于PW

3、M信号相对容易产生，这种驱动方式使用的更为广泛。本项目的示例程序为了能够演示DAC0832的使用，未使用PWM驱动方式。而是利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。需要注意的是，本题目使用的Proteus版本，未提供ADC0809的仿真模型，这里以引脚、功能与之相同的ADC0808代替。同时，DAC0832也可以用引脚、功能相同的DAC0830代替。ADC0809与DAC0832在教材中已有详细介绍，在此不再叙述。按照其时序图，如

4、下页图和后页图操作即可。1）当开关Q1与Q4闭合时，负载电流从电源由A流向B。此时负载端A点相对于B点是正电位，电机两端承受正向电压。开关Q1与Q4由控制逻辑来同步工作，在开关Q1与Q4闭合期间，控制逻辑使另一对开关Q2与Q3处于断开状态。反之，当开关Q2与Q3闭合时，开关Q1与Q4断开，此时，负载电流从电源U由B流向A，负载端B点相对于A点是正电位，电机两端承受反向电压。通过调节PWM信号的占空比就可以改变电机电枢两端的平均电压，从而控制电机的转速或方向。当PWM信号占空比a>时，电枢两端电压平均值为正，电机正向转动；当a<时，电枢两端电压平均值为负，电机平均值为负，电机反转；a=时，电

5、机电枢电压平均值为0，电机停转，但此时电枢两端电压的顺时值并不为0，而是幅值接近电流电源电压U的方波。与功率开关并联的二极管为快会恢复二极管，作为续流二极管使用。当Q1、Q4的PWM信号变为低电平后，功率管Q1、Q4关断而Q2、Q3饱和导通。电枢两端所加电压为-U，此时，电枢电流方向不能立刻改变，必须通过二极管VD2与VD3续流。同理，当Q2、Q3的PWM信号变为低电平后，电机通过二极管VD1、VD4续流。2）主程序中要实现对电机启动、停止键识别、电机方向切换键识别和电机速度调节键识别。该模块中没有采用常规的按键识别过程。主程序框图4)子程序：电机速度控制键功能处理;LED显示处理.4.实

6、验程序LJMPBUTTON;外部0中断入口地址ORG000BHLJMPDINGSHI;定时中断T0入口地址RSEQUP3.0RWEQUP3.1EEQUP3.4ORG0030H;此次直流电机的设计以LCD字符夜晶的;显示程序为主程序DISPLAY:SETBEA;打开中断总开关SETBEX0;打开外部中断0开关SETBIT0;打开外部中断0下降沿触发MOVTMOD,#01H;设置定时工作方式MOVTL0,#0FFH;MOVTH0,#0FFHSETBET0;CLRP0.5CLRP0.6CLRP0.7SETBTR0;MOVDPTR,#TABMOVR0,#00H;MOVR1,#16;"MOVR3,#

7、00HMOVR4,#00HLP9:LCALLCHUSHILP2:ACALLBUSYMOVA,#00HMOVCA,@A+DPTRMOVP1,AACALLDATASINCDPTRDJNZR1,LP2LP3:CJNER3,#00H,LP4CJNER4,#00H,LP4设置定时初值打开定时中断T0开关定时器T0开始定时;夜晶显示的字符首地址脉宽的初值SETSPEEDPLEASE"的字符个数SJMPLP3LP4:MOVR7,#00