【正文】 .................. 20 直流電機(jī)部分程序 ................................. 20 溫度檢測部分程序 ................................. 28 第 五 章 說明及調(diào)試 ...................................... 36 調(diào)試過程 ........................................ 36 運行結(jié)果 ........................................ 37 第六章 課程 設(shè)計體會 ……………………………………………… 39 第七章 參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 39 4 第一章 直流電機(jī)工作原理 工作原理 本設(shè)計中的電子鐘的核心是 AT89C51。 1 基于單片機(jī)的 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 PID控制系統(tǒng)設(shè)計 2 單片機(jī)原理課程設(shè)計任務(wù)書 班級： 自動化 07 姓名： 指導(dǎo)教師： 曹利鋼 2020年 6月 7日 設(shè)計題目：基于單片機(jī)的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 PID控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 10％ Nn ～ 90％ Nn ，其中 Nn 為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ：177。 5r/min。硬件電路主要由六部分構(gòu)成： PID控制電路、復(fù)位電路、鍵盤電路、顯示電路、串行通信電路以及溫度檢測電路。本系統(tǒng)電路采用的晶振 ，一號單片機(jī)定時器采用的是定時器 0工作在方式 2定時，用于實現(xiàn)一定時間的計時，定時時間為 10ms。鍵盤可實現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定及啟動的操作。在該設(shè)計中還用到定時器 1 工作在方式 2用來產(chǎn)生 9600的波特率，用在兩片單片機(jī)之間串行傳送數(shù)據(jù)。 一號單片機(jī)轉(zhuǎn)速顯示 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，顯示部分可以把電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速或者是通過通信由溫度計算的轉(zhuǎn)速顯示出來，同時在右側(cè)部分顯示 電機(jī)當(dāng)下的轉(zhuǎn)速。 5 溫度測量 溫度測量有專門的芯片 DS18B20。 GND 為接地線， DQ 為數(shù)據(jù)輸入輸出接口， 通過一個較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。當(dāng) DSI8B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可通過單線接口讀 到該數(shù)據(jù)，讀取 時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 0． 062 5℃／LSB 形式表示。 P0、 P1 口不斷掃描按鍵的行和列從而計算出所選擇的數(shù)值，進(jìn)而執(zhí)行相關(guān)的程序。 直流電機(jī)驅(qū)動部分 一號單片機(jī)根據(jù)端口采集到的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過 PID 計算，通過另一端口發(fā)送 PWM 波，從而使電機(jī)改變轉(zhuǎn)速。 按鍵電路設(shè)計 根據(jù)功能需要，本控制電路需要設(shè)置一下功能鍵：按鍵設(shè)定轉(zhuǎn)速。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在 交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電 平，代表無鍵按下。 9 a0a1a2a3a4a5a6a70 1 2 34 5 6 78 9 確定 清除運行 圖 按鍵電路 參見表 。設(shè)定過程中數(shù)值依次左移，實現(xiàn)百十個位的設(shè)定。 清除鍵：清除已經(jīng)設(shè)定的轉(zhuǎn)速值。 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，以便使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 復(fù)位后， PC 內(nèi)容初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 RST端的外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動復(fù)位和按鍵手 動復(fù)位。本設(shè)計用的是按鍵電平復(fù)位時相當(dāng)于 RST 端接高電平。 需要注意的是單片機(jī)連接了 8255A，復(fù)位電路也需與 8255A 的RESET相連。在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減少， RESET的電位逐漸下降。該電路除具有上電復(fù)位 功能外，若要復(fù)位，只需按 RESET 鍵，此時電源 VCC經(jīng)電阻 R R2 分壓，在 RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。電路設(shè)計如下： I NT 1a0a1a2a3a4a5a6a7A02A14A26A38OE1Y018Y116Y214Y312U 2 : A7 4 HC 2 4 0A011A113A215A317OE19Y09Y17Y25Y33U 2 : B7 4 HC 2 4 0234567891R P 1RE S P A C K 8 圖 轉(zhuǎn)速的顯示電路 溫度的顯示電路在另一個單片機(jī)中完成，圖相似。 圖 DS18B20 測溫原理框圖 P 1 . 1P 1 . 1P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 6+5VP 1 . 7P 1 . 7P1.0P 1 . 0P 1 . 2P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 3G NDX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2AT89C523 8 . 3DQ2V C C3G ND1U3DS 1 8 B 2 0+ 5 VD1 D2 圖 溫度檢測的硬件圖 13 串行通訊 該系統(tǒng)用到 兩片單片機(jī)，因此單片機(jī)還需要連接串行接口，電路略。而在芯片內(nèi)部， XTAL1 和 XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。其電路如圖 。 PWM（ Pulse Width Modulation）控制技術(shù)就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得 14 所需要的波形（含形狀和幅值）； 面積等效原理 是 PWM 技術(shù) 的重要基礎(chǔ)理論；一種典型的 PWM 控制波形 SPWM：脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等 效的 PWM 波形 稱為 SPWM波。 15 P1.0P 1 . 0B U Z 1B U Z Z E RQ12 N 3 3 9 3+ 5 VR34 7 0 圖 報警電路 時間控制模塊面板圖如圖 ，溫度測量模塊面板圖如圖 。 sbit p26=P2^6。 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f }。 uint shu[6]={1,2,3,4,5,6}。 uint count,miaoshu,sv,k=0,k2=0,sv1,sv2。 int rk,yk,uk,uk_1=0,ek,ek_1=0,ek_2=0。 //PID 參數(shù)其值經(jīng)反復(fù)調(diào)試得來 uchar data buf[4]={0,1,1,1}。 for(x=z。x) for(y=110。y)。 shu[0]=a/100。 shu[2]=a%10。 shu[4]=b%100/10。 for(i=0。i++) { P2=chose[i]。 delay(5)。 //每過 250ust tt 加一 if(tt==40) //計滿 40 次（ 1/100 秒）時 { tt=0。 if(sec==10) //定時 秒，在從零開始計時 { sec=0。 //對 TH0 TL0 賦值 TL0=0x06。 count=0。 } /**********************************************************************************/ 接收來自另一個單片機(jī)的中斷并放入一個數(shù)組中以便在顯示函數(shù)中方便調(diào)用此數(shù)據(jù)，其中加了 容錯程序，通過一個特殊字符’ 11’ ,來區(qū)別哪一個是三位數(shù)的百位，十位，個位。 if(RI==1) {g=SBUF。 buf[m]=g。 if(m==4) m=0。 //REN=1。 bai=sv1%100/10。 ge=num。 k2=sv1。 for(i=0。i++) //求 出按鍵值 { P1=~chose[i]。 temp=tempamp。 if(temp!=0xf0) { hang=i。 else if(temp==0xd0) lie=2。 else if(temp==0x70) lie=4。 } } shu=hang*4+lie。break。break。 break。break。 break。break。break。break。break