基于单片机的直流电动机控制系统设计.doc

1、摘要电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产、国防、医疗卫生、交通运输和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品中，都大量使用着各种各样的电动机。电动机一般采用继电器控制，对电动机的简单控制应用比较多。本设计实现了对电动机的简单控制，也就是指对电动机进行启动、制动和正反转控制。本设计采用了单片机AT89C52与继电器实现控制电动机正反转，设计中采用AT89C52微处理器及其MAX232通信接口、键盘、LCD162液晶显示器等外围电路。关键词：单片机、直流电机、继电器AbstractMotor as the main m

2、echanical and electrical energy conversion device, its application scope has been in almost every field of national economy and Peoples Daily life. Both in industrial and agricultural production, national defense, medical and health care, transportation and office equipment, or in the daily life of

3、appliances and consumer electronics products, extensive use of all kinds of motor. Motor generally adopts relay control, more for the simple control of the motor applications. This design has realized the simple control of the motor, is refers to the motor starting, braking and positive &negative co

4、ntrol.This design USES the single-chip microcomputer AT89C52 and relay to control motor and reversing, USES AT89C52 microprocessor and MAX232 in the design of communication interface, keyboard, LCD162 liquid crystal displays and other peripheral circuits.Key words: Single chip Microcomputer, DC Moto

5、r,Relay目录摘 要IABSTRACTII1 绪论 1 1.1 电动机的描述 1 1.2 单片机的描述 1 1.3 继电器的描述 1 1.4 课题任务及工作内容 2 2 单片机控制直流电动设计方案 2 2.1 设计的方案 2 2.2 方案论证与比较 2 2.3 设计系统的组成部分 2 3 单片机控制直流电动机电流设计内容 3 3.1 硬件内容的结构组成33.2 硬件电路系统内容组成 3 3.2.1 单片机引脚图 3 3.2.2 单独式按钮键盘 3 3.2.3液晶屏幕显示 4 3.2.4 电源电路 4 3.2.5 芯片的通信的电路 5 3.2.6 电机驱动电路 5 4 单片机控制直流电动机控

6、制软件设计内容 7 4.1 软件系统流程图 8 4.2 软件的系统程序设计内容 8 4.2.1程序初始化的内容部分 8 4.2.2独立式按钮键盘 8 4.2.3屏幕显示流程图的内容 9 4.2.4芯片系统的通信程序的流程 10 5 系统测试 13 5.1 测试准备 15 5.1.1 软件环境 15 5.1.2 测试的项目 20 5.1.3 测试的过程 20 5.1.4测试的结果 20 总结 23 感谢 24 参考文献 25 附录1直流电机控制系统程序 26 附录2直流电机控制系统硬件原理图 31 附录3直流电机控制系统硬件仿真图 32 附录4显示芯片资料 33 1、绪论1.1 电动机的描述直流

7、电动机在生活中和工业中，运用到有很多。直流电动机的作用大多数是把电能转换化机械能的方式。直流电机的控制方法简单使用方便，大部分电气中都在使用电机，在直流电机的控制的方面有很多种，有单片机控制的直流电机实现机械运动、有继电器控制直流电机实现机械运动的、还有plc控制的直流电机实现机械运动的。在工业中直流电机很多用在生产设备中提供动力。比如：电动叉车，工业中用的很多电动工具，机械加工的数控设备中都有使用直流电机等等设备。生活中也有很多使用到的直流电机的电器。像自动洗衣机，电动剃须刀，电风扇，电动车等等。1.2 单片机的描述单片机主要是作为控制的一种芯片，很多方面都已经使用到单片机。并且使用范围很广

8、，因为单片机外形很小，稳定性又很好，在产品的使用中占用体积也很小，控制方面很广泛，所以用到的也很多。单片机芯片加上外部硬件就可以实现简单的运算，可以达到控制功能。单片机是控制方面不错的选择，也可以学习控制原理。像很多使用到的单片机做的产品也方便携带，比如：手机充电器，手机，电脑，电子仪表等等。1.3 继电器的描述继电器（英文名称：relay）是一种电控制的器件，当输入量的变化到规定的要求时，在控制的输出电路中使被控制单元按照规定的动作发生变化的一种电器。继电器具有输入控制系统（又称输入回路的系统）和输出控制系统（又称输出回路的系统）之间的相互关系。通常适用于自动化的控制系统电路中，它的目的是用

9、较小的安全电流去控制大电流的运作的一种方式。因此在一些电路中起着自动调节功能、安全保护功能、转换电路功能等等。继电器是具有隔离防干扰的功能的开关元件，在应用于远程遥控、遥控检测、远程通讯、自动控制、机电一体化设备及电力电子工程设备中，是最普通也是重要的控制元件之一。继电器一般都有可以反映一定输入变量（像电流，电压，功率，阻抗，频率，温度，压力，速度等等）的感应控制机构（控制输入部分）；可以对被控电路实现“接通”、“断开”控制系统的执行机构（控制输出部分）；在继电器的控制输入部分和控制输出部分之间，还有对系统输入量进行干扰隔离，系统功能处理和对系统输出部分进行驱动的中间驱动机构（系统驱动部分）。

10、作为系统控制元件，总结起来，继电器可以归纳为几种作用：1）可以扩大控制单元范围；2）放大控制作用；3）综合控制信号；4）系统的远程监测和监控。1.4 课题任务及工作内容1、单片机选用51系列单片机，电动机正反转控制通过继电器实现；2、系统能实现启停控制、正反转控制等；3、设计出电路图、编制相关程序；4、电路、程序应通过proteus仿真软件调试通过；5、撰写符合学校规定的毕业设计说明书；6、将一篇专业相关英文资料翻译成中文。7、相关设计图纸 1套8、软件流程图与程序 1套2 单片机控制直流电动机设计方案2.1 设计的方案用按钮作为输入信号，单片机接收按钮的信号，通过程序控制继电器，继电器的接通

11、来控制电动机的动作（正反转及停止），用显示屏显示电动机的运行状态。2.2方案论证与比较(1) 主控制器的选择 本次毕业设计采用AT89c52系类的单片机作为本次毕业设计系统的主控芯片，AT89C52是一个低电压，数据保存精度高，不易发生丢失数据。(2)显示屏型号的选择显示方案1：使用8段型数码管，8段型数码管只能显示0-9几个数字，不可以选择字母显示。显示方案2：使用lm016l屏显示，这个电路连接简单，可以使用简单的程序。这个显示屏幕可以A-Z这些大写字母，可以满足毕业设计的显示的需要。两种不同的显示屏幕可以显示方案比较，选择“显示方案2”。 (3)控制电路的键盘选择键盘方案1：单独按钮式键

12、盘。这个按钮式键盘接线简单容易操作。键盘方案2：矩阵按钮式键盘。这个种键盘接线复杂，占用芯片的I/O口少，编写程序也比较复杂，键盘个数比较多会有多余按键。因为毕业设计的控制按钮输入比较少，所以使用“键盘方案1”可以满足使用要求。即选择键盘方案2.2.3设计系统的组成部分各个方案的选择，最后选择的系统电动机控制方案如下图2.1所示。电动机控制的系统分别用at89c52单片机作为中心控制模块，还有高电压转化单片机供电的模块、单独式按钮模块，显示屏lm016l屏幕输出模块、max232串口的通信等模块。单独式按钮键盘接到控制芯片I/O口与上拉电阻之间的连接组成。控制芯片通讯电路由max232芯片与9

13、DB的串口插座等构成，实现与上位机通信。液晶显示电路主要由lm016l显示屏几个电阻构成的，方便控制时观察运行的状态。AT89C52单片机STC89C52LM016L液晶显示电路电路独立式键盘MAX232串口通信电路电源继电器电机控制图2-1系统组成框图3单片机控制直流电动机电路设计内容3.1 硬件内容的结构组成本次毕业设计课题硬件内容结构组成由单片机、键盘、显示屏幕、通信、电源、电动机等构成。3.2硬件电路系统内容组成3.2.1 单片机引脚图单片机的系统由at89c52芯片,振荡器电路和手动复位的电路构成。振荡器电路由外面接12MHz的晶振，30uF的电容器2个构成。手动复位的电路使用比较电

14、容阻式电路复位。如下图3.1图3-1 单片机芯片系统电路3.2.2单独式按钮键盘单独式按钮键盘电路使用相对比较简单的单独式按钮键盘就能满足电路控制需要。3个单独式按钮键，和P1.2-P1.4相连，外接按键的时候，并且接上拉电阻。键盘电路如图3-2所示图3-2 独立式键盘电路3.2.3液晶屏幕显示(1)LM016L液晶模块概述LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。(2)屏幕lm016l电路显示I/O口连接显示屏幕的电路由屏幕lm016l和1个电阻电位器组成。控制屏幕接线RS，RW，EN和单片机的I/O口P2.0，P2.1，P2.2相连。显示屏幕电路图如下图3.3 图 3.3 液晶显示电路3.2.4电源电路用7805系列的三端稳压IC来构成稳压电源需要的元件极少，由4个电容器并联在输入和输出电路中，芯片内部有过载电流保护。输出为5V电压，供单片机工作，在实际电路中应用，应该在三端集成稳压电路元件发热处位置上安装散热器（如果较小功率条件下可以不用散热器）。当稳压管温度很高时，电源转换的稳压性能将会变差，