畢業(yè)設(shè)計(jì)]單片機(jī)課程設(shè)計(jì)論文-PWM直流調(diào)速.doc

-1-課程論文（2009-2010學(xué)年春季學(xué)期）論文題目直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)課程名稱單片微機(jī)原理及應(yīng)用指導(dǎo)老師學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院班級學(xué)號姓名成績-2-目錄1設(shè)計(jì)目的-32設(shè)計(jì)要求-33設(shè)計(jì)器件及設(shè)備-34設(shè)計(jì)原理-35芯片選擇及介紹-46芯片與驅(qū)動(dòng)電路連接線路圖-57系統(tǒng)工作原理-68程序框圖-89程序清單-1110設(shè)計(jì)總結(jié)-14-3-設(shè)計(jì)目的1.通過具體小型測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來實(shí)踐單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試的全過程，以加深對單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能和指令系統(tǒng)的理解，并進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用及一些外圍芯片的接口和編程方法，初步掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)及調(diào)試技巧；2.利用PWM控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。設(shè)計(jì)要求1.利用DP-51PRO.NET單片機(jī)仿真器和設(shè)計(jì)模板直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器；2.用仿真器上D1區(qū)的按鍵KEY1與KEY2改變PWM的占空比來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)設(shè)備及器件聯(lián)想PC機(jī)（1臺(tái)）DP-51PRO.NET單片機(jī)仿真器、編程器、實(shí)驗(yàn)儀三合一綜合開發(fā)平臺(tái)（1臺(tái)）設(shè)計(jì)原理PWM功率驅(qū)動(dòng)電路硬件線路圖：-4-由原理圖我們可以看出：只要ZDJ_A的電壓比ZDJ_B的電壓高，則電機(jī)正轉(zhuǎn)；如果ZDJ_B的電壓比ZDJ_A的電壓高，電機(jī)反轉(zhuǎn)。注：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，考慮到如果用軟件實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)時(shí)相對較麻煩，于是采用硬件來實(shí)現(xiàn)其反轉(zhuǎn)，即只需將仿真儀器上直流電機(jī)的B端子接到D1區(qū)J53的非KEY1、KEY2端子上，對其進(jìn)行置1即可實(shí)現(xiàn)。芯片選擇：80518051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)I/O接口、串行接口、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。8051部分引腳說明：1.主電源引腳Vcc：接+5V電源正端-5-Vss：接+5V電源地端2.外接晶體引腳XTAL1：片內(nèi)反相放大器輸入端。XTAL2：片內(nèi)反相放大器輸出端。3.輸入/輸出引腳P0.0P0.7：P0口的8個(gè)引腳。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，可作為雙向輸入/輸出接口。P1.0P1.7：P1口的8個(gè)引腳?？勺鳛闇?zhǔn)雙向I/O接口使用。P2.0P2.7：P2口的8個(gè)引腳。一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。P3.0P3.7：P3口的8個(gè)引腳。除作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用外，還具有第二功能。4.控制線ALE/PROG:地址鎖存有效信號輸出端。PSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號輸入端。RST/VPD：復(fù)位端。EA/VDD：片外程序存儲(chǔ)器選用端。芯片與驅(qū)動(dòng)電路的連接線路圖-6-線路圖說明：圖中的J78即為直流電機(jī)的接線端子，用導(dǎo)線將J78的ZDJ_A端子與8051的P1.0接口相連，其ZDJ_B端子接地（可接到C1區(qū)的GND）；8051的P1.1、P1.2分別接到D1區(qū)J53接口的KEY1和KEY2上（注：為了便于實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作方便，可不選用點(diǎn)動(dòng)仿真的J53接口，而采用上圖所示的D1區(qū)調(diào)節(jié)按鈕）。系統(tǒng)工作原理采樣原理：利用PWM控制直流電機(jī)的調(diào)速。PWM的調(diào)速原理：PWM調(diào)速是通過改變輸出脈沖的占空比，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法。PWM調(diào)速分為單極性和雙極性兩種。在單極性方式-7-下，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，改變的只是轉(zhuǎn)速；而在雙極性方式下，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速都是可變的。以下以單極性為例說明PWM調(diào)速的基本原理：假設(shè)一個(gè)脈沖周期內(nèi)，高電平電壓為Us，持續(xù)時(shí)間為t1；低電平為0V，持續(xù)時(shí)間為t2。則脈沖周期T=t1+t2，該周期內(nèi)平均電壓U0=t1*Us/T。令=t1/T，則U0=*Us，表示占空比。就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理（我在此次實(shí)驗(yàn)中當(dāng)高電平電壓不變的情況下，電機(jī)兩端電壓的平均值U0取決于占空比的大小。改變值采用的正是單極性調(diào)速，具體程序見后文）。在雙極性方式下，如果U0為負(fù)，意味著電機(jī)將反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由U0的絕對值控制。-8-嚴(yán)格地講，平均速度U0與占空比并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。關(guān)于占空比：占空比(DutyCycle)在電信領(lǐng)域中有如下含義:在一串理想的脈沖序列中(如方波),正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。占空比的計(jì)算：設(shè)一個(gè)脈沖周期為T，t1為高電平持續(xù)時(shí)間，則占空比=t1/T。數(shù)據(jù)存放單元安排P1.0用于控制PWM的輸出，而P1.1和P1.2在我的設(shè)計(jì)思路里，是通過外部硬件使他們分別為高電平、低電平，以改變占空比，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，具體說來就是使P1.2、P1.1分別為：00（空速狀態(tài)），01（低速），10（高速），11（全速）。按鍵通過對D1區(qū)J53的KEY2、KEY1按鍵進(jìn)行置1或置0改變P1.2、P1.1的輸出，即改變占空比，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。程序框圖主程序流程圖-9-選擇計(jì)時(shí)器工作方式2P1.2是否為0程序初始化轉(zhuǎn)