單片機課程設計--單片機控制直流電機的轉動

1、<p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　2012年6月30 日</p><p>　課程設計題目用單片機控制直流電機的轉動</p><p>　功能技術指標1、按鍵控制電源的輸出，輸出電壓為5V2、輸出電流為1.5A3、具有短路、過流保護功能</p><p>　工作量</p><p>　工作計

2、劃6月11日 開題6月12日 查資料，分析原理，列元器件表6月13日—6月20日 畫出原理框圖，設計電路原理圖6月21日 準備答辯6月22日 答辯6月14日～6月1 6 月26日購買元器件3月20日～6月3 6月27日～6月29日焊接電路6月29日作品驗收6月30日 終檢寫說明書</p><p>　指導教師評語</p><p><b>　　目錄</b></p

3、><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2 設計課題及要求1</p><p>　　1.3 設計思路1</p><p>　　第2章 電路框圖2</p><p>　　

4、2.1電路的模塊框圖2</p><p>　　第3章 單元電路的設計及作用3</p><p>　　3.1交流電源變壓器的選擇及作用3</p><p>　　3.2整流濾波電路的設計及作用3</p><p>　　3.3穩(wěn)壓電路的設計及作用4</p><p>　　3.4保護報警電路的設計及作用5</p>

5、<p>　　3.5數(shù)控電路的設計及作用5</p><p>　　第4章 工作原理9</p><p>　　第5章 電路組裝與調試11</p><p>　　5.1電路的組裝11</p><p>　　5.2電路的調試11</p><p><b>　　收獲和心得12</b><

6、/p><p><b>　　致謝13</b></p><p>　　附錄 元器件清單15</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無疑是人

7、們追求的目標之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個很好的典型例子。但人們對它的要求也越來越高,要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設施，就需要從數(shù)字電子技術入手，一切向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。</p><p>　　本文所介紹的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便，電壓穩(wěn)定度高的特點，其輸出電壓大小有固定值，可用于要求電源精度比較高的設備，或科研實驗電源使用，并

8、且此設計，沒有用到單片機，只用到了數(shù)字技術中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，計數(shù)器和一些常用的電子器件，所以該電路具有制作容易，安全性能高等優(yōu)點。</p><p>　　1.2 設計課題及要求</p><p>　　用單片機控制直流電機的轉動：</p><p>　　1號鍵按下后當電動機正傳時 紅燈亮</p><p>　　2號鍵按下時 電機停止轉動 黃燈閃爍&l

9、t;/p><p>　　3號鍵按下時 電動機反轉 綠燈亮</p><p><b>　　1.3 設計思路</b></p><p>　　用單片機AT89C51控制直流電機正反轉。由AT89C51的P1.0和P1.1通過橋式電路控制電機。當P1.0輸出高電平，P1.1輸出低電平時，三極管Q7、Q1、Q5導通，Q6、Q2截止；當P1.1輸出高電平，P1,0

10、輸出低電平，三極管Q8、Q4、Q2導通，Q6、Q5截止。電動機因兩端產生正負電壓而轉動。由P3.0、P3.1、P3.2 控制電動機的正反停轉。</p><p><b>　　1.4應用軟件： </b></p><p>　　1.Proteus 7 Professional</p><p>　　2.偉福(WAVE 6000)</p>

11、<p>　　3. Keil uVision </p><p>　　4. Masm for Windows </p><p><b>　　1.5使用語言： </b></p><p><b>　　匯編語言 </b></p><p><b>　　1.6使用元件： </b&g

12、t;</p><p>　　MCS51單片機、LED顯示燈、直流電動機、晶振、電阻、電容、橋式電路、開關、電源 。</p><p>　　1.7 MCS-51各引腳功能：</p><p>　　VSS:電源的接地短XTAL1\XTAL2:內部振蕩電路RST\VPD：復位信號輸入端ALE\PROG:地址鎖存允許輸出信號PSEN:外部程序存儲器ROM的讀選通信號輸出端

13、EA\VPP:外部程序存儲器的控制信號P0:8位漏極型雙向I\O口P1：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載P2：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載P3：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載 ,有第二功能。</p><p><b>　　第2章 電路框圖</b></p>&l

14、t;p>　　2.1電路的模塊框圖</p><p>　　第3章 單元電路的設計及作用</p><p>　　3.1 MCS-51各引腳功能：</p><p>　　VSS:電源的接地短XTAL1\XTAL2:內部振蕩電路RST\VPD：復位信號輸入端ALE\PROG:地址鎖存允許輸出信號PSEN:外部程序存儲器ROM的讀選通信號輸出端EA\VPP:外部程

15、序存儲器的控制信號P0:8位漏極型雙向I\O口P1：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載P2：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載P3：帶內部提升電阻的8位準雙向I\O口，它能驅動4個LS型TTL負載,有第二功能</p><p>　　圖3-1 MCS-51單片機芯片引腳圖</p><p>　　3.2橋式電路的設計及作用<

16、;/p><p>　　橋式電路的作用，是將變換后的交流電壓轉換為單方向的脈動電壓。由于這種電壓存在著很大的脈動成分，因此一般還不能直接用來給負載供電，否則，文波的變化會嚴重影響負載電路的性能。濾波部分的作用是對整流部分輸出的脈動直流電進行平滑，使之成為含交變很小的直流電壓。也就是說，濾波部分實際上是一個性能較好的低通濾波器，且其截至頻率一定低于整流輸出電壓的基波頻率。整流電路是將變壓器交換的后的交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動直流

17、電壓。</p><p>　　圖3-2橋式電路原理圖</p><p>　　3.3晶振和復位電路的設計及作用</p><p>　　這是一個諧振電路，產生一個特定的時鐘頻率，使AT89C51能正常的工作。晶振片用于產生時鐘頻率，該晶振能產生11.0591MHz的頻率。兩個旁路電容，有頻率微調作用主要是讓電路更容易起振，兩個電容的只要求一樣，至少要非常接近否則容易造成寫真的

18、不平衡，容易造成停真或干脆不起振。本設計中采用的是30pf的電容。AT89C51的RST引腳接上一個高電平使其處于一個頻繁復位狀態(tài)。單片機的P1.0引腳接電機驅動芯片的EA引腳，用于啟動橋式電路的正常工作。</p><p>　　元器件說明：X1是晶振頻率為11.0592的晶振片，R1為10K電阻，C1、C2為30pf的無極性電容，C3為10uf的有極性電容。</p><p>　　圖3-3

19、晶振與復位電路原理圖</p><p>　　3.4按鍵及LED的設計及作用</p><p>　　圖3-4按鍵及LED原理圖</p><p><b>　　第4章 工作原理</b></p><p>　　1.Proteus電路設計：</p><p><b>　　（1）選取元器件：</b&g

20、t;</p><p>　　單片機：AT89C51</p><p><b>　　電阻：RES</b></p><p>　　三極管：NPN、PNP</p><p><b>　　電容：CAP</b></p><p>　　晶振：CRYSTAL</p><p>

21、<b>　　按鍵：BUTTON</b></p><p>　　電動機：DCMOTOR</p><p><b>　　二極管：DIODE</b></p><p>　　(2) 放置元器件、電源和地、連線，設置元件屬性。</p><p><b>　　2.程序流程圖：</b></p&

22、gt;<p>　　3．匯編語言源程序及程序說明：</p><p>　　ORG 0000H </p><p>　　AJMP MAIN 跳入主程序 </p><p>　　ORG 0030H </p><p>　　MAIN:MOV P0,#

23、0FFH 初始化P0 </p><p>　　MOV P1,#00H 初始化P1 </p><p>　　KEY:JNB P3.0 判斷按鍵1是否被按下</p><p>　　MOV P0,#0FFH 初始化P0</p><p>　　

24、JNB P3.1,J2 判斷按鍵2是否被按下 </p><p>　　KEY1:JNB P3.2,J3 判斷按鍵3是否被按下 </p><p><b>　　AJMP KEY </b></p><p>　　J1:MOV P1,#02H 設置電動機正傳 <

25、/p><p>　　MOV P0,#06H 設置紅燈亮</p><p><b>　　AJMP KEY </b></p><p>　　J2:CPL P0.1 P0取反，設置電動機停轉</p><p>　　ACALL YS 調用延時，設置黃燈

26、閃爍</p><p>　　CPL P0.1 </p><p>　　ACALL YS </p><p>　　MOV P1,#00H </p><p><b>　　LJMP KEY </b></p><p>　　YS:MOV R6,#5

27、 循環(huán)</p><p>　　DD1:MOV R5,#80H 延時子程序</p><p>　　DD2:MOV R7,DD </p><p>　　DD:DJNZ R5,DD2 </p><p>　　DJNZ R6,DD1 </p><p><b&g

28、t;　　RET </b></p><p>　　J3: MOV P1,#01H 設置電動機反轉</p><p>　　MOV P0,#03H 設置藍燈亮</p><p>　　AJMP KEY1 </p><p><b>　　RET </b><

29、;/p><p><b>　　END </b></p><p>　　圖4-1用單片機控制直流電機的轉動原理圖</p><p>　　第5章 電路組裝與調試</p><p><b>　　5.1電路的組裝</b></p><p>　　用了半天的時間列出器件的清單并完成了采購，由于電路板過

30、小器件太密，難以完成調試導致第一次的失敗。第二次我們采用了大的萬用板，首先對器件的整體布局做了一個策劃，基本根據(jù)兩個原則，縱向按照相同功能模塊歸類的方法將電路劃分為幾個板塊，橫向是按照信號的流向排布的。這樣做可以使信號線的擺布更加整齊，思路更清晰，不至于焊接過程中發(fā)生漏接和重接的情況，另外使的調試也相對容易的多。</p><p><b>　　5.2電路的調試</b></p>&

31、lt;p>　　首先，斷電后進行通路測試，看各高低電平連接是否正常，是不是有虛焊。</p><p>　　接下來，對所連接電路與仿真圖進行初步的對照，看是不是有鏈接錯誤。</p><p>　　隨后通電對電路進行檢查，看是否正常。如果不正常，對芯片進行每根引腳的檢查，檢查引腳高低電平時否與邏輯正常。</p><p>　　電路的調試應該是整個過程中最為艱難的部分了。焊

32、接的過程是按照模塊逐步完成的，每完成一個模塊就對信號進行測試，在保證前面電路工作正常的基礎上才進行下一個模塊的焊接。</p><p>　　按照圖連接之后，我們調節(jié)滑動變阻器的阻值，獲得了要求的穩(wěn)定的輸出，取得了我們要求的電路。</p><p><b>　　收獲和心得</b></p><p>　　通過本次設計, 作為一名自動化專業(yè)的大二學生，我覺

33、得做單片機課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學的專業(yè)基礎課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設計就為我們提供了良好的實踐平臺。 這次單片機課程設計我們歷時三個星期，單片機作為我們的主要專業(yè)課之一， 在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料了。為了讓自己的設計更加完善，

34、查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做單片機課程設計，但我們不是藝術家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法升級為設計。 其次，在這次課程設計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，如：CAD制圖、匯編語言、模擬和數(shù)字電路知識等。雖然過去從未獨立應用過它們，但在學習的過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設計的又一收

35、獲。后，要做好一個課程設計，就必須做到：在設計程序之前，對所用單片機的</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先感謝學校開設這門課程，讓我們對本專業(yè)的知識更有了深刻的了解，使我們的能力不止局限于課本上，鍛煉了我們自主學習的能力，增強了動手的能力，同時提供了所要的工具，和實驗地點，并且報銷我們的費用，解決了我們很多的問題，向學院表示感謝。<

36、;/p><p>　　感謝老師的支持和鼓勵，沒有老師的幫助我想我們的工作不能這么的圓滿，感謝我們一組人的積極配合，最后為老師鼓掌，為母校鼓掌，為自己鼓掌。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].《常用數(shù)字集成電路原理與應用》、出版社：人民郵電出版社、作者:卿太全，李蕭，郭明瓊 編著；</p><

37、p>　　[2].《模擬電子技術》、出版社：高等教育出版社、作者:清華大學電子學教研組；</p><p>　　[3].《數(shù)字電子技術》、出版社: 高等教育出版社、作者: 余孟嘗；</p><p>　　[4].《MCS-51單片機原理及應用技術教程》、出版社: 人民郵電出版社、作者: 高洪志、孫平、關曉東、孟祥蓮；</p><p>　　[5].《一天一個好電路》、