【正文】 題 目：基于單片機的 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)：自動化 班 級： 指導教師： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） I 基于 AT89C52 單片機的 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 摘要 隨著時代的進步和科技的發(fā)展，電機調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調(diào)速的研究有著積極的意義 .長期以來，直流電機被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導地位 ?；趩纹瑱C的直流電機調(diào)速系統(tǒng)硬件電路的標準化程度高 ，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可靠性高。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用 。采用 PID 控制算法，調(diào)節(jié) PWM 占空比從而控制電機兩端電壓，以達到調(diào)速的目的。并在 4 位 LED 上實時顯示輸入?yún)?shù)及動態(tài)轉(zhuǎn)速。negative. And in four LED on realtime display input parameters and dynamic speed. Keywords ： monolithic integrated circuits, a direct motor， PWM， PID 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） III 目錄 基于單片機的 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................................... I 摘要 ................................................................................................................................ I Abstract.......................................................................................................................... II 第一章 緒論 ............................................................................................................... 1 課題 背景 .......................................................................................................... 1 課題功能 .......................................................................................................... 1 第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 ..................................................................................... 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 .................................................................................................. 2 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 ............................................................................... 2 單片機的選擇及其簡介 ........................................................................ 2 其他芯片簡介 ....................................................................................... 6 PWM 信號發(fā)生電路設(shè)計 ............................................................................. 19 PWM 的基本原理 .................................................................................... 19 PWM 信號發(fā)生電路設(shè)計 ................................................................. 20 H 橋芯片的工作原理 ................................................................ 21 主電路設(shè)計 .................................................................................................... 24 轉(zhuǎn)速和電流的測量 ....................................................................................... 24 AD 轉(zhuǎn)換 ......................................................................................................... 26 顯示與鍵盤電路 ............................................................................................ 26 第三章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 ................................................................................... 28 PID 控制算法原理及流程圖 ........................................................................ 28 系統(tǒng)部分程序的設(shè)計 …………………………………………………… ....29 單片機資源分配 …………………………………………………… ...29 程序流程圖 ......................................................................................... 30 結(jié)論 ...................................................................................................................... 33 參考文獻 ..................................................................................................................... 34 附錄 ............................................................................................................................. 35 致謝 ............................................................................................................................. 48 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） 1 第一章 緒論 課題背景 隨著時代的進步和科技的發(fā)展，電機調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調(diào)速的研究有著積極的意義 .長期以來，直流電機被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導地位，這主要是因為直流電機不僅調(diào)速方便，而且在磁場一定的條件下，轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，轉(zhuǎn)矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經(jīng)濟地調(diào)節(jié)速度。由于直流電動機具有優(yōu)良的起、制動性能，宜 于 在廣泛范圍 內(nèi)平滑調(diào)速。近年來交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，長期以來，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。 課題功能 本論文介紹了基于 AT89C52 單片機來實現(xiàn)最優(yōu) PID控制的直流脈沖（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)，并且詳細論述了該系統(tǒng)的控制方法、結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計、程序設(shè)計等方面的問題。 本設(shè)計是基于單片機控制的 PWM 直流電機調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以 AT89C52 單片機為核心，以 2A、 1000r/min 小 直流電機為控制對象， L298N 為 H 橋驅(qū)動芯片實現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)。用 4*3 鍵盤輸入有關(guān)控制信號及參數(shù)，可以實現(xiàn)電機的啟制動、正反轉(zhuǎn)、速度調(diào)節(jié)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） 2 第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 本設(shè)計的任務(wù)是基于單片機控制的 PWM 直流電機調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機為核心，以 小 直流電機為控制對象，實現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)、采用 PID 控制算法。并在 LED 上實時顯示輸入?yún)?shù)及動態(tài)轉(zhuǎn)速?！?1】 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，提出如圖 所示的硬件電路組成框圖。圖 給出了At89C52 的芯片引腳結(jié)構(gòu)。功能強大的 at89c52 單片機適合于許多較為復雜 的 控制應(yīng)用場合。 ② 8 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲器 ③ 1000 次擦寫周期 ④ 全靜態(tài)操作： 0HZ24MHZ ⑤ 三級加密程序存儲器 ⑥ 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ⑦ 32 個可編程 I/0 口線 ⑧ 3 個 16 位定時／計數(shù)器 ⑨ 8 個中斷源 ⑩ 可編程串行 UART 通道 、 低功耗空閑和掉電模式 （ 2） At89C52 功能特性 AT89C52 提供以下標準功能： 8字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字 節(jié) 內(nèi)部 RAM , 32個 I/O 口線， 3 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 ③ P0： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 ④ P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， Pl的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻某個 引腳 被外部信號拉低時會輸出一個電流。 ⑤ P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯電路。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOvxDPTR 指令）時， P2 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 FLASH 編程或校驗時， P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3口輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出 電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） 5 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。當振蕩器工作時， RST 引腳 出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位．可禁止 ALE 操作。 ⑨ PSEN：程序儲存允許 PSEN 輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明說（畢業(yè)論文） 6 ⑩ EA/VPP：外部訪問允許。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端） , CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 （ 4） AT89C52 特殊功能寄存器 在 AT89C52片內(nèi)存儲器中， 80HFFH共 128個單元為特殊功能寄存器（ SFE ) 。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)位將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。在這種情況下，復位后這些單元數(shù)值總是“ 0”。 由于 AT89C52 具有 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM。但本設(shè)計需外擴I/O 接口，因此采