【正文】 基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)設計摘 要以AT89C51單片機為核心，應用PWM技術對直流電機的速度進行精確調(diào)節(jié)，并測量出電動機的轉(zhuǎn)速，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使用LCD液晶顯示器精確的顯示電動機的轉(zhuǎn)速。本次課程設計的目的是更加熟練掌握單片機的工作原理及實際應用，特別是單片機的編程語言，數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，PWM調(diào)節(jié)脈沖及LCD液晶顯示器的工作原理。關鍵字 ：AT89C51單片機；轉(zhuǎn)速控制；直流電機目錄1引言 12 設計思路 23 硬件部分的設計 3 3 34 電機驅(qū)動模塊的電路設計 5 單片機與直流電機接口部分 5 55 軟件程序設計 6 6 66 系統(tǒng)的調(diào)試與現(xiàn)象分析 97課設總結 11參考文獻 12附錄I 13附錄II 211引言本文討論的單片機多功能定時器的核心是目前應用極為廣泛的51系列單片機，配置了外圍設備，構成了一個可編程的計時定時系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能強等特點。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應用領域。 20世紀80年代中期以后，Intel公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把8051內(nèi)核技術轉(zhuǎn)讓給許多半導體芯片生產(chǎn)廠家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是MCS51系列的兼容產(chǎn)品，準確地說是與MCS51指令系統(tǒng)兼容的單片機。這些兼容機與8051的系統(tǒng)結構（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝，因而，常用80C51系列來稱呼所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，它們對8051單片機一般都作了一些擴充，更有特點。其功能和市場競爭力更強，不該把它們直接稱呼為MCS51系列單片機，因為MCS只是Intel公司專用的單片機系列型號。MCS51系列及80C51單片機有多種品種。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結構上有些區(qū)別。目前使用的MCS51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強型、低功耗型、專用型、超8位型、片內(nèi)閃爍存儲器型。2設計思路 直流電機PWM控制系統(tǒng)的主要功能包括：直流電機的加速、減速以及電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機轉(zhuǎn)速的大小，能夠很方便的實現(xiàn)電機的智能控制。其間，還包括直流電機的直接清零、啟動（置數(shù)）、暫停、連續(xù)功能。該直流電機系統(tǒng)由以下電路模塊組成：振蕩器和時鐘電路：這部分電路主要由80C51單片機和一些電容、晶振組成。設計輸入部分：這一模塊主要是利用帶中斷的獨立式鍵盤來實現(xiàn)。設計控制部分：主要由80C51單片機的外部中斷擴展電路組成。設計顯示部分：包括液晶顯示部分和LED數(shù)碼顯示部分。液晶顯示部分由LCD液晶顯示模塊組成。LED數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。直流電機PWM控制實現(xiàn)部分：主要由一些二極管、電機和L298直流電機驅(qū)動模塊組成。3 硬件部分的設計根據(jù)本次課程設計的具體要求為，使用LCD顯示出直流電機的轉(zhuǎn)速，由題目可以分析出，這個題目實際是由多個部分組成的。第一個部分用單片機控制直流電機的轉(zhuǎn)速，并且應提供直流電機驅(qū)動、測速電路，使用單片機驅(qū)動直流電機，測量直流電機的轉(zhuǎn)速，控制直流電機穩(wěn)定運行在一個范圍內(nèi)。第二個部分使用LCD顯示系統(tǒng)顯示出直流電機的具體轉(zhuǎn)速，并且單片機控制的電機實際轉(zhuǎn)速與液晶顯示器顯示出的轉(zhuǎn)速應該時時對應。其三，本系統(tǒng)應該具有數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換的部分，因為這個模數(shù)轉(zhuǎn)換部分在這個系統(tǒng)中是不可缺少的，單片機控制的直流電機轉(zhuǎn)速，在實際中無論是對電機控制的信號，還是電機輸出的信號都應該是數(shù)字信號，因為只有數(shù)字信號才能被單片機所識別，而最重要的是，單片機控制的直流電機輸出的轉(zhuǎn)速的信號只有是數(shù)字信號時才能被液晶顯LCD模塊所識別，并最終準確的顯示出直流電機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速系統(tǒng)的硬件設計原理方框圖如下圖31所示, 以AT89C51單片機為控制核心,包括測速電路、PWM波形發(fā)生器和PWM功放電路以及LCD顯示部分。 硬件設計方框圖 直流電動機結構由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。直流電動機的結構是由直流電源、直流電機、控制開關和調(diào)速器組成。直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑?。感應電動勢的方向按右手定則確定其工作原理不外乎就是用直流電源作為能量來驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。通過對三極管的截止與導通進行控制，使其起到開、關和調(diào)速的作用。具體的操作為當直流電動機接上直流電源時