基于89C51的直流電機控制講解

1、種初窖娩課程設計（論文）題目名 稱基于89C51的直流電機控制課程名 稱 單片機原理及應在電氣測控學科中的應用學生姓名學號系、專 業(yè)10電氣工程及其自動化指導教師朱群峰2012年6月1日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)10電氣工程及其自動化學生姓名學 號題目名稱基于89C51的直流電機控制設計時間2012 年 5 月 21 日一2012年6月1日課程名稱單片機原理及應在電氣測控學科中的應用課程編號121200105設計地點數字控制與PLC 實驗室（305）一、課程設計（論文）目的課程設計是在校學生素質教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結合的橋梁和紐帶。單片機課程設計，要求學生更多的完成軟硬結

2、合的動手實踐方案，解決目前學生課程設計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現象單片機課程設計是繼電子技術、和單片機原理與應用課程之后開出 的實踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務是訓練學生綜合運用已學課程“電子技術基礎”、“單片機原理及應用”的基本知識，獨立進行單片機應用技術和開發(fā)工作，掌握單片機程序設計、調試和應用電路設計、分析及調試檢測。二、已知技術參數和條件1、 直流電機參數：DC5V、12W2、KEIL 軟件；Wave 軟件、protuse 軟件3、THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)。三、任務和要求設計要求掌握直流電機的基本原理；掌握直流電機驅動電路的設計；掌握直流電機控制程序設計。設計一個直流電機控制系

3、統(tǒng)，控制直流電機正反轉，啟動和停止，電機的速度可調。1、要求設計出電氣原理圖；2、要求設計出程序流程圖；3、要求設計出程序；4、要求做出實物或者仿真調試。注：1 此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效;2 此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份四、參考資料和現有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）1、 單片機課程設計指導，北京航空航天大學出版社，樓然苗等2007年7月2、 單片機實驗與實踐教程，北京航空航天大學出版社，何立民等2004年7月3、 THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)實驗指導書、KEIL軟件，WAVE軟件4、數字控制與PLC實驗室”THKSCM-1型單片

4、機實驗系統(tǒng)”。五、進度安排2012年5月21日-22日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務何要求總體方案設計2012年5月23日-25日：硬件電路設計2012年5月26日-28日：軟件設計2012年5月29日-30日：系統(tǒng)調試改進2012年5月31日：整理書寫設計說明書2012年6月1日：答辯并現場考核六、教研室審批意見教研室主任（簽名）：年 月 日七卜主管教學主任意見主管主任（簽名）：年 月 日八、備注指導教師（簽字）：學生（簽字）：謝曹杙召廊日學院課程設計（論文）評閱表學生姓名學 號系電氣工程系專業(yè)班級10電力一班題目名稱 基于89C51的直流電機控制 課程名稱 單片機原理及應在電氣測

5、控學科中的應用 一、學生自我總結通過本次的電子課程設計，使我加鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，學會查尋資料、方 案設計、方案比較，以及單元電路設計計算等環(huán)節(jié)，進一步提高了自身綜合運用所學知識的能力， 提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領，為以后畢業(yè)設計打下一 定的基礎。更重要的是在朱群峰老師的指導下，得以完成本次的電子技術課程設計。學生簽名：謝曹杙年 月日、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語：指導教師（簽名）：年月日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面2、表

6、中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。5摘要直流電機具有良好的線性調速特性和控制性能，使其調速控制占主流地位 盡管交 流變頻電機 步進電機等在控制調速領域的應用比較廣泛，但直流電機調速仍是大多數 調速控制電機的最佳選擇 89C51 單片機支持 C 語言編程，可移植性好，速度快，已被 廣泛應用于機電一體化 工業(yè)控制 智能儀器儀表等領域 現應用 89C51 單片機對直流 電機速度進行有效測試和控制，通過對直流電機轉速脈沖和中斷次數的計數，可實現根據輸入值控制直流電機的轉速根據設計需要，通過測量原件把檢測到的直流電機轉速讀入到 89C51單片機中，再通過編程使讀入的數值在顯示器

7、上 顯示出來 若檢測到的電機轉速等于設定值，則對直流電機的轉速進行記錄；若檢測到 的電機轉速沒有達到設定值，則通過加大數值或模數轉換芯片使電機速度提升至設定 值；若檢測到電機轉速超過設定值則通過模數轉換芯片把電機速度降至設定值 通過這 種實時檢測和在線控制的方式使單片機能夠對直流電機轉速進行有效控制， 使其按給定 的速度旋轉。關鍵字 :89c51 單片機 ; 直流電動機 ; 轉速1目錄前言 11 緒論 21.1 直流電動機控制的發(fā)展歷史 21.2 直流電動機控制的研究現狀 41.3 本課題主要研究內容和意 義 32 直流電機硬件電路設計及描述程序 62.1 直流電機的結構 62.2 直流電機的

8、工作原理 62.3 電磁關系 62.4 直流電機主要技術參數 62.5 直流電機的類型 72.6 直流電機的特點 72.7 元件介紹 73 基本原理 123.1 設計思路 123.2 電機正反轉控制原理 123.3 電機的啟動與停止 133.4 電機的調速 134 程序流程圖 155 控制電路圖 165.1程序電路圖165.2程序運行圖176 程序設計187 設計總結與體會218 參考文獻229 致謝233前言電動機作為最主要的機電能量轉換裝置， 其應用范圍已遍及國民經濟的各個 領域和人們的日常生活。無論是在工農業(yè)生產，交通運輸，國防，航空航天，醫(yī) 療衛(wèi)生，商務和辦公設備中， 還是在日常生活的

9、家用電器和消費電子產品 （如電 冰箱，空調， DVD 等）中，都大量使用著各種各樣的電動機。據資料顯示，在 所有動力資源中， 百分之九十以上來自電動機。 同樣，我國生產的電能中有百分 之六十是用于電動機的。電動機與人的生活息息相關，密不可分。電氣時代，電 動機的調速控制一般采用模擬法， 對電動機的簡單控制應用比較多。 簡單控制是 指對電動機進行啟動，制動，正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器， 可編程控制器和開關元件來實現。 還有一類控制叫復雜控制， 是指對電動機的轉 速，轉角，轉矩，電壓，電流，功率等物理量進行控制。 1331 緒論本章介紹了直流電機的特點及其發(fā)展概況， 然后介紹了直流

10、電機在工業(yè)控制 等領域中的具體應用， 同時闡述了直流電機控制中有待研究的問題。 并在此基礎 之上介紹了本課題的選題背景和意義， 最后列出了本文研究的主要內容及全文的 結構安排。1.1 直流電動機控制的發(fā)展歷史常用的控制直流電動機有以下幾種 : 第一，最初的直流調速系統(tǒng)是采用恒定 的直流電壓向直流電動機電樞供電， 通過改變電樞回路中的電阻來實現調速。 這 種方法簡單易行設備制造方便，價格低廉。但缺點是效率低、機械特性軟、不能 在較寬范圍內平滑調速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現了發(fā)電機 - 電動機 （ 也稱為旋轉變流組 ） ，配合采用磁放大器、電機擴大機、閘流管等控制 器件，可獲得優(yōu)良

11、的調速性能， 如有較寬的調速范圍 （ 十比一至數十比一 ） 、較小 的轉速變化率和調速平滑等， 特別是當電動機減速時， 可以通過發(fā)電機非常容易 地將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網，這樣，一方面可得到平滑的制動特性， 另一方面又可減少能量的損耗， 提高效率。 但發(fā)電機、電動機調速系統(tǒng)的主要缺 點是需要增加兩臺與調速電動機相當的旋轉電機和一些輔助勵磁設備， 因而體積 大，維修困難等。 第三，自出現汞弧變流器后， 利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機、 電動機系統(tǒng)， 使調速性能指標又進一步提高。 特別是它的系統(tǒng)快速響應性是發(fā)電 機、電動機系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點 : 維修還是不太方 便，

12、特別是水銀蒸汽對維護人員會造成一定的危害等。第四， 1957 年世界上出 現了第一只晶閘管， 與其它變流元件相比， 晶閘管具有許多獨特的優(yōu)越性， 因而 晶閘管直流調速系統(tǒng)立即顯示出強大的生命力。 由于它具有體積小、 響應快、 工 作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直流調速系 統(tǒng)經濟指標上和可靠性有所提高， 而且在技術性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。 晶 閘管變流裝置的放大倍數在 10000以上，比機組 （放大倍數 10）高 1000倍，比汞 弧變流器 （放大倍數 1000）高 10 倍; 在響應快速性上，機組是秒級，而晶閘管變 流裝置為毫秒級。 14從 20 世紀 80

13、年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機電 動機組及水銀整流裝置， 使直流電氣傳動完成一次大的躍進。 同時，控制電路實 現了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術的應用，使直流調速系 統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大，直流調速技術不斷發(fā)展。隨著微型計算機、 超大規(guī)模集成電路、 新型電子電力開關器件和新型傳感器 的出現，以及自動控制理論、電力電子技術、計算機控制技術的深入發(fā)展，直流 電動機控制也裝置不斷向前發(fā)展。 微機的應用使直流電氣傳動控制系統(tǒng)趨向于數 字化、智能化，極大地推動了電氣傳動的發(fā)展。近年來，一些先進國家陸續(xù)推出 并大量使用以微機為控制核心的直流電氣傳動裝置

14、，如西門子公司的 SIMOREGK 6RA24 ABB公司的 PAD/PSD?等。隨著現代化步伐的加快， 人們生活水平的不斷提高， 對自動化的需求也越來 越高，直流電動機應用領域也不斷擴大。例如，軍事和宇航方面的雷達天線，火 炮瞄準，慣性導航，衛(wèi)星姿態(tài)，飛船光電池對太陽得跟蹤等控制；工業(yè)方面的各 種加工中心，專用加工設備，數控機床，工業(yè)機器人，塑料機械，印刷機械，繞 線機，紡織機械，工業(yè)縫紉機，泵和壓縮機等設備的控制；計算機外圍設備和辦 公設備中的各種磁盤驅動器，各種光盤驅動器，繪圖儀，掃描儀，打印機，傳真 機，復印機等設備的控制； 音像設備和家用電器中的錄音機， 錄像機，數碼相機， 洗衣機，

15、冰箱，電扇等的控制。隨著計算機， 微電子技術的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現， 電 動機的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。電動機控制技術的發(fā)展得力于微電子技 術，電力電子技術，傳感器技術，永磁材料技術， 微機應用技術的最新發(fā)展成就。 變頻技術和脈寬調制技術已成為電動機控制的主流技術。 正是這些技術的進步使 電動控制技術在近二十年內發(fā)生了很大的變化。 其中，電動機控制策略的模擬實 現正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器，通用計算機，FPGA/CPLDDSP控制器等現代手段構成的數字控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。 電動機的驅動部分所采用的 功率器件經歷了幾次的更新換代以后， 速度更快， 控制更容易的全

16、控型功率器件 MOSFE和 IGBT逐漸成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也 使新型的電動機控制方法能夠得到實現。其中，脈寬調制（PWM方法，變頻技術在直流調速和交流調速系統(tǒng)中得到了廣泛應用。 永磁材料技術的突破與微電子 技術的結合又產生了一批新型的電動機，如永磁直流電動機，交流伺服電動機， 超聲波電動機等。由于有微處理器和傳感器作為新一代運動控制系統(tǒng)的組成部 分，所以又稱這種運動控制系統(tǒng)為智能運動控制系統(tǒng)。所以應用先進控制算法， 開發(fā)全數字化智能運動控制系統(tǒng)將成為新一代運動控制系統(tǒng)設計的發(fā)展方向。 1在那些對電動機控制系統(tǒng)的性能要求較高的場合 （如數控機床，工業(yè)縫紉機， 磁盤

17、驅動器，打印機，傳真機等設備中，要求電動機實現精確定位，適應劇烈負 載變化），傳統(tǒng)的控制算法已難以滿足系統(tǒng)要求。為了適應時代的發(fā)展，現有的 電動機控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網絡化，信息化，模糊化的方向不斷 前進。1.2 直流電動機控制的研究現狀數字直流調速裝置， 從技術上， 它能成功地做到從給定信號、 調節(jié)器參數設 定、直到觸發(fā)脈沖的數字化， 使用通用硬件平臺附加軟件程序控制一定范圍功率 和電流大小的直流電機， 同一臺控制器甚至可以僅通過參數設定和使用不同的軟 件版本對不同類型的被控對象進行控制，強大的通訊功能使它易和PLC等各種器 件通訊組成整個工業(yè)控制過程系統(tǒng)，而且具有操作簡便、抗干

18、擾能力強等特點， 尤其是方便靈活的調試方法、 完善的保護功能、 長期工作的高可靠性和整個控制 器體積小型化，彌補了模擬直流調速控制系統(tǒng)的保護功能不完善、調試不方便、 體積大等不足之處， 且數字控制系統(tǒng)表現出另外一些優(yōu)點， 如查找故障迅速、 調 速精度高、維護簡單，使其具備了廣一闊的應用前景。 18國外主要電氣公司如瑞典的 ABB公司、德國的西門子公司、AEG公司、日本 的三菱公司、東芝公司、美國的 GE公司、西屋公司等，均已經開發(fā)出多個數字 直流調速裝置，有成熟的系列化、標準化、模板化的應用產品。我國從 20世紀 60年代初試制成功第一只硅晶閘管以來， 晶閘管直流調速系 統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣

19、泛的應用。 目前，晶閘管供電的直流調速系統(tǒng)在我國國 民經濟各部門得到廣泛的應用。我國關于數字直流調速系統(tǒng)的研究主要有：綜合性最優(yōu)控制，補償PID控制， PID算法優(yōu)化，也有的只應用模糊控制技術。19隨著新型電力半導體器件的發(fā)展，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）具有開關速度 快、驅動簡單和可以自關斷等優(yōu)點， 克服了晶閘管的主要缺點。 因此我國直流電 機調速也正向著脈寬調制（pulse width modulation, 簡稱PWM方向發(fā)展。16我國現在大部分數字化控制直流調速裝置依靠進口。但由于進口設備價格昂貴，也給出了國產全數字控制直流調速裝置的發(fā)展空間。目前，國內許多大專院校、科研單位和廠家也

20、都在開發(fā)全數字直流調速裝置。121.3 本課題主要研究內容及意義由于變頻技術的出現， 交流調速一直沖擊直流調速， 但綜觀全局， 尤其是我 國在此領域的現狀， 再加上全數字直流調速系統(tǒng)的出現， 更提高了直流調速系統(tǒng) 的精度及可靠性，直流調速系統(tǒng)仍將處于十分重要地位。對于直流調速系統(tǒng)轉速控制的要求有穩(wěn)速、 調速、加速或減速三個方面， 而 在工業(yè)生產中對于后兩個要求已能很好地實現， 但工程應用中穩(wěn)速指標卻往往不 能達到預期的效果， 穩(wěn)速要求即以一定的精度在所需要的轉速穩(wěn)定運行， 在各種 干擾不允許有過大的轉速波動。穩(wěn)速很難達到要求原因在于數字直流調速裝置中的 PID 調節(jié)器對被控對象 及其負載參數變

21、化適應能力差。 直流電機的數學模型很容易得到， 這使得經典控 制理論在己知被控對象的傳遞函數才能進行設計的前提得到滿足， 大部分數字直 流調速控制器就是建立在此基礎上的。 然而， 在實際的傳動系統(tǒng)中， 電機本身的 參數和拖動負載的參數并不如模型那樣一成不變， 尤其對于中小型電機， 在某些 應用場合隨工況而變化 ; 同時，直流電機本身是一個非線性的被控對象，許多拖 動負載含有彈性或間隙等非線性因素， 因此，被控對象的參數變化與非線性特性， 使得線性常參數 PID 調節(jié)器顧此失彼，不能使系統(tǒng)在各種工況下都能保持設計時 的性能指標， 往往使得控制系統(tǒng)的魯棒性差， 特別是對于模型參數大范圍變化且 具有

22、較強非線性環(huán)節(jié)的系統(tǒng)， 常規(guī) PID 調節(jié)器難以滿足高精度、 快響應的控制要 求，常常不能有效克服負載、 模型參數的大范圍變化以及非線性因素的影響。 在 工程上，這種控制器就很有可能滿足不了生產的需求，如 : 軋鋼工業(yè)同軸控制系 統(tǒng)、回轉窯傳動裝置、 軋輥磨床拖板電控系統(tǒng)等都需要在生產過程中保持穩(wěn)定的 轉速要求，而生產負載參數卻是隨著工況變化的。 7模糊控制不要求被控對象的精確模型且適應性強， 為了克服常規(guī)數字直流調 速裝置的缺點，可將模糊控制與 PID 調節(jié)器結合，形成 fuzzy-PID 復合控制方案， 設計能在負載、模型參數的大范圍變化以及非線性因素的影響下均可以滿足控制 穩(wěn)定轉速精度要

23、求的直流電機控制器。 52直流電機的硬件設計及描述2.1直流電機的結構直流電機由定子和轉子兩部分組成。在定子上裝有磁極（電磁式直流電機磁極由繞在定子上的磁繞提供），其轉子由硅鋼片疊壓而成，轉子外圓有槽，槽內嵌有電樞繞組，繞組通 過換向器和電刷引出。圖2.1圖2.22.2直流電機的工作原理直流電機電路模型，磁極 N S間裝著一個可以轉動的鐵磁圓柱體，圓柱體 的表面上固定著一個線圈。當線圈中流過電流時，線圈受到電磁力作用，從而產 生旋轉。根據左手定則可知，當流過線圈中電流改變方向時， 線圈的受方向也將 改變，因此通過改變線圈電路的方向實現改變電機的方向。2.3電磁關系直流電機的主要額定值有:額定功

24、率Pn：在額定電流和電壓下，電機的負載能力。額定電壓Ue：長期運行的最高電壓。額定電流Ie :長期運行的最大電流。額定轉速n：單位時間內的電機轉動快慢。以r/min為單位。勵磁電流If :施加到電極線圈上的電流。2.5直流電機的類型直流電機可按其結構、工作原理和用途等進行分類，其中根據直流電機的用 途可分為以下幾種：直流發(fā)電機（將機械能轉化為直流電能）、直流電動機（將 直流電能轉化為機械能）、直流測速發(fā)電機（將機械信號轉換為電信號）、直流 伺服電動機（將控制信號轉換為機械信號）。下面以直流電動機作為研究對象。 2.6直流電機的特點通過電刷間的電流與導體電流的性質不同；通過電刷電流為直流電流，導

25、體電流為交變電流；電樞電勢與電流反方向，稱為反電勢。電磁轉矩的方向與電機 的轉向相同，為驅動轉矩。作為電動機運行：在直流電機的兩電刷端上加上直流 電壓，電樞旋轉，拖動生產機械旋轉，輸出機械能；作為發(fā)動機運行：用原動機 拖動直流電機的電樞，電刷端引出直流電動勢，作為直流電源，輸出電能。2.7元件介紹（1）DAC0832數模轉換器）DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系 統(tǒng)中得到廣泛的應用。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。a.主要特性參數：分辨率為

26、8位電流穩(wěn)定時間1us ；可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；只需在滿量程下調整其線性度；單一電源供電（+5V+15V ）;低功耗，200mW。b 芯片結構：D0D7： 8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于 90ns（否則鎖存器的數據會出錯）；ILE :數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；CS:片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；WR1數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS WR1的邏輯組合產生 LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態(tài) 隨輸入數據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；XFER數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈

27、寬應大于500ns）有效；WR2 DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由 WR1XFER的邏輯組合產生 LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨 寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。IOUT1 :電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；IOUT2:電流輸出端 2，其值與IOUT1值之和為一常數；Rfb :反饋信號輸入線，改變 Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度；Vcc:電源輸入端， Vcc的范圍為+5V+15V;VREF基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND模擬信號地 DGND數

28、字信號地圖2.5 DAC0832的引腳圖c.工作方式：根據對DAC0832的數據鎖存器和 DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。（2） 89C51單片機89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM FalshProgrammable and Erasable Read Only Memory 的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器采 用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造， 與工業(yè)標準的 MCS-51 指令集和 輸出管腳相兼容。其主要特性：

29、 1000 次寫/擦循環(huán)；數據保留 10 年；全靜態(tài)工作： 0HZ-24MHZ ；三級程序存儲器鎖存；128*8 位內部 RAM ；32可編程 I/O 線；兩個 16位定時器 /計數器；5個中斷源， 2個中斷優(yōu)先級； 可編程串行口通道； 低功耗的閑置和掉電模式； 片內振蕩器和時鐘電路；引腳功能：VCC :接供電電壓。GND :接地。P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。 當P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存 儲器，它可以被定義為數據 /地址的低八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼 輸入口，當FIASH進

30、行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口: P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接 收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1時”，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作 為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于 內部

31、上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行 存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “ 1時，它利用內部上拉優(yōu)勢，對 外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL 門電流。當P3 口寫入“ 1后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入， 由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表 2.5所示：表2.5 P3

32、 口各位的第二功能P3 口的各位第二功能P3 口的各位第二功能P3.0RXD （串行口輸入）P3.4T0 （定時/計數器0的外部 輸入）P3.1TXD （串行口輸出）P3.5T1（定時/計數器1的外部 輸入）P3.2/INT0 （外部中斷 0輸入）P3.6/WR （片外數據存儲器寫 選通道控制輸出）P3.3/INT1 （外部中斷 1輸出）P3.7/RD （片外數據存儲器讀選 通道控制輸出）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高 電平時間。ALE/PROG :當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于 鎖存地址的

33、地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 然而要注意的是：每當用作外部數據 存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置 0。此時，ALE只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該 引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信 號將不出現。

34、/EA/VPP :當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 （0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內FLASH 編部鎖定為RESET;當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器 程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 :來自反向振蕩器的輸出Pl. J-CCPi.ipo,oPl.2PO.lPl.3PG.2Pl.4PO.3Pl.5PO.4Pl.6PO.5Pl.7PO.6RSTPO.7RXDEAATE ENTO PSEK FMT1P2.7TOP2.6T1P2 嚴WR.P2

35、.4R2DP2.3XTAL2 P2+2 XTAL1 P2 + l GNEP2.0ATS9C51 I I圖2.6 89C51單片機引腳圖253基本原理3.1設計思路1) .通過鍵盤改變脈沖的占空比從而達到改變轉速使得電機轉速從高到低，從低 到高2) .通過改變pwm的極性從而改變電機的轉向，實現正反轉3) .能夠通過數碼顯示管顯示電機的轉速和電機的轉向4) .通過啟動鍵唯一啟動電機，從而達到防止電機誤啟動的目的5) .能夠通過鍵盤快速達到電機預先設定的速度和轉向備注：由于沒有傳感器，所以本課程設計中沒有設計測速模塊，所顯示的速 度為理論速度，并非電機的實際轉速3.2電機正反轉控制原理3.2.1控

36、制線路三相異步電動機接觸器聯鎖的正反轉控制的電氣原理圖如圖3-4所示。線路中采用了兩個接觸器，即正轉用的接觸器 KM1和反轉用的接觸器KM2它們分別 由正轉按鈕SB2和反轉按鈕SB3控制。這兩個接觸器的主觸頭所接通的電源相序 不同，KM1按L1 L2L3相序接線，KM2則對調了兩相的相序?？刂齐娐酚袃蓷l， 一條由按鈕SB2和KM1線圈等組成的正轉控制電路；另一條由按鈕SB3和KM2線圈等組成的反轉控制電路。322控制原理當下正轉啟動按鈕SB2后，電源相通過熱繼電器 FR的動斷接點、停止按鈕 SB 1的動斷接點、正轉啟動按鈕 SB2的動合接點、反轉交流接觸器 KM2的常閉 輔助觸頭、正轉交流接觸

37、器線圈 KM1使正轉接觸器KM1帶電而動作，其主觸頭 閉合使電動機正向轉動運行，并通過接觸器KM1的常開輔助觸頭自保持運行。反 轉啟動過程與上面相似，只是接觸器KM2動作后，調換了兩根電源線U、W相(即 改變電源相序)，從而達到反轉目的。3.3電機的啟動與停止如上圖，按下起動按鈕SB2接觸器KM線圈得電，KM主觸頭及輔助觸頭動 作，電動機運轉并完成自保，按下停車按鈕SB1 KM線圈失電，KM主觸頭及 輔助觸頭復位，電動機停止運轉。3.4直流電機的調速眾所周知，直流電機轉速n的表達式為:U IR(2 - 1)n =K式中:U-電樞端電壓I-電樞電流R-電樞電路總電阻-每極磁通量K-與電機結構有關

38、的常數由上式可知，直流電機轉速n的控制方法有三種：(1) 調節(jié)電樞電壓U。改變電樞電壓從而改變轉速，屬恒轉矩調速方法，動態(tài)響應快，適用于要求大范圍無級平滑調速的系統(tǒng)；(2) 改變電機主磁通中只能減弱磁通，使電動機從額定轉速向上變速，屬恒功率調速方法，動態(tài)響應較慢，雖能無級平滑調速，但調速范圍?。?3) 改變電樞電路電阻R在電動機電樞外串電阻進行調速，只能有級調速， 平滑性差、機械特性軟、效率低。改變電樞電路電阻的方法缺點很多，目前很少采用：弱磁調速范圍不大，往 往與調壓調速配合使用；因此，自動調速系統(tǒng)以調壓調速為主，這也是論文中設 計系統(tǒng)所采用的方法。改變電樞電壓主要有三種方式 : 旋轉變流機

39、組、靜止變流裝置、脈寬調制(pwm變換器(或稱直流斬波器)。(1) 旋轉變流機組用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組以獲得可調直流電壓，簡稱G-M系統(tǒng)，國際上統(tǒng)稱 Ward-Leonard系統(tǒng)，這是最早的調壓調速系統(tǒng)。 G-M系統(tǒng)具有很好的調速性能，但系統(tǒng)復雜、體積大、效率低、運行有噪音、維 護不方便。(2) 20 世紀 50 年代，開始用汞弧整流器和閘流管組成的靜止變流裝置取代旋轉變流機組，但到 50 年代后期又很快讓位于更為經濟可靠的晶閘管變流裝置。 采用晶閘管變流裝置供電的直流調速系統(tǒng)簡稱 V-M 系統(tǒng)， 又稱靜止的 Ward-Leonard系統(tǒng)，通過控制電壓的改變來改變晶閘管觸發(fā)控制角a。

40、進而改變整流電壓Ud的大小，達到調節(jié)直流電動機轉速的目的。V-M在調速性能、可靠性、經濟性上都具有優(yōu)越性，成為直流調速系統(tǒng)的主要形式。(3) 脈寬調制(PWM)變換器又稱直流斬波器，是利用功率開關器件通斷實現 控制，調節(jié)通斷時間比例，將固定的直流電源電壓變成平均值可調的直流電壓， 亦稱DC-DC變換器。絕大多數直流電動機采用開關驅動方式。 開關驅動方式是使半導體功率器件 工作在開關狀態(tài)，通過脈寬調制 PWM 來控制電動機電樞電壓，實現調速。4程序流程圖圖4.1程序流程圖5控制電路圖5.1程序電路圖Ad2；T&T/、M-aElTT-Jlps-H -M-Is161 卩 惻PJV瞬尬加砧阿耐由ngr

41、awrg為-rrg-Is*31 山 “ 2. TJ L. 5- MsU2q-協nrnrlrlalnvlnflglIIMac1nn恥BIABlclED3晰+D3tEo3clc7匚IT rn1IF |C1UlL fC2REITrE門.価:ran 紺 E?圖5.1程序電路圖R2R1ni*丹TMk31T 卜5.2程序運行結果圖C1t(1:”顧isUiC2mu恤膻PD.I/AMPDAEPEUAE3POkAh解恥PDAKRETPZDISawep酬口wpmiiMEPt酬EP悩畑p喚p訂惦FilmP3JFRX5n F12P7加鬥FiJPlMITffli陰Fi5P3fmPI斤p頤Pt.?3遇尋一35丁衛(wèi)3_21

42、P衛(wèi)山Z2E商更丄-L1:亙JiliiDBDE 1 VM VS垃cun訂OUT：ENAENBCUT：狛離MT*匪耀 GIO圖5.2程序運行圖DIUDE :T肋6 程序設計圖#include reg52.h#define unint unsigned int #define unchar unsigned charunsigned char dispbuf4=0,0,0,0; unsigned char dispbitcnt;unint mstcnt;unint i;sbit a0=P3A0; sbit a仁卩3八1； sbit e=P3A7;unint count=0； unchar tp=0； void keyscan()； void delay()； void just()； void turn()； void motorstop()； void speedup()； void speeddown()；void main(void)a0=1； a1=0； dispbuf0=16；TMOD=0x02；TH0=0x06； TL0=0x06；TR0=1；ET0=1；EA=1；while(1)keyscan()；/ 鍵盤掃描/延時10ms程序void delay()unsigned char i,j;for(i=20;i0;i-)for(j=248;j0;j