基于DAC0808的直流单相电机调速器器

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淘豆网网友近日为您收集整理了关于-【毕业论文】基于单片机和DAC0808的直流电机调速器的设计与开发的文档,希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍:JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计(论文)题目:基于单片机和DAC0808的直流电机调速器设计院(系): 电气工程学院专业班级:学号:学生姓名:指导教师: (签字)起止时间: ~JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院教研室:自动化注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计(论文)题目基于单片机和DAC0808的直流电机调速器设计课程设计论文任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能设计一个直流电机调速器。具体实现的功能为:直流电机有 6 个速度档位,每个速度档位用键盘来选择,当按下一个档位的按键时,直流电机以相对应的速度运转,且速度值在 LED 数码管上显示出来。设计任务及要求1、分析设计要求,明确性能指标,确定设计方案;2、完成单片机最小系统电路设计;3、完成键盘电路、数码管显示、DAC0808电路、电机驱动电路的设计;4、编写系统工作流程图和相应程序,并加注释;6、要求认真独立完成所规定的全部内容;所设计的内容要求正确、合理。7、撰写、打印设计说明书一份;设计说明书应在4000字以上。技术参数:1、电机参数:型号 GW31ZY、额定电压 DC12V、空载转速 1400r/min、输出扭矩30Kg.cm、额定电流:1.7A、重量 0.38Kg;2、精度误差小于 2%。进度计划1、布置任务,查阅资料,确定系统的控制方案。(1 天)2、确定系统主控芯片,完成单片机最小系统设计。(1 天)3、绘制键盘电路、数码管显示、DAC0808、电机驱动电路硬件原理图(2 天)4、编写系统流程图、软件。(2 天)5、调试程序。(1 天)6、撰写、打印设计说明书(2 天)7、答辩(1 天)指导教师评语及成绩平时: 论文质量: 答辩:总成绩: 指导教师签字:年月日JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS摘要随着电力电子技术、计算机技术和微控制技术的发展,直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能,已广泛运用于机械制造、电力、冶金等领域。由于伺服驱动系统不断朝着数字化智能化方向发展,因此转速的控制成为在工业测控系统实现的关键环节。本文设计了用 DAC0808 设计直流电动机调速器的基本方案,阐述了该调速器系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。本系统用 LED 数码管显示电机转速,用单片机输出数字信号通过 DAC0808 芯片实现数模转换,从而输出模拟电压来控制调节直流电动机的转速。本设计主要研究利用单片机及 DAC0808 实现数模转换调速,直流电机的控制和测量方法,从而对直流电机的调速控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。关键词:DAC0808;单片机;直流调速JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS目录第 1 章绪论................................................................................................................. 1第 2 章课程设计的方案..........................................................................................3 2.1 概述...................................................................................................................3 2.2 设计要求及技术指标.......................................................................................3 2.2.1 设计要求.................................................................................................3 2.2.2 技术参数.................................................................................................3 2.3 系统组成总体结构...........................................................................................3第 3 章硬件设计........................................................................................................5 3.1 单片机系统.......................................................................................................5 3.1.1 AT89C51 简介..........................................................................................5 3.1.2 AT89C51 各引脚功能..............................................................................5 3.2 复位电路和时钟电路.......................................................................................7 3.2.1 复位电路设计.........................................................................................7 3.2.2 时钟电路设计.........................................................................................8 3.3 按键电路及 LED 数码管显示......................................................................... 9 3.3.1 按键电路的设计.....................................................................................9 3.3.2 LED 数码管显示设计............................................................................. 9 3.4 DAC0808 及直流电机的控制........................................................................10 3.4.1 DAC0808 简介......................................................................................10 3.4.2 直流电机的控制................................................................................... 11第 4 章软件设计......................................................................................................13 4.1 主程序流程图.................................................................................................13 4.2 系统程序.........................................................................................................14第 5 章课程设计总结.............................................................................................18参考文献...................................................................................................................... 19附录................................................................................................................................20JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS第 1 章绪论在现代电子产品中,自动控制系统、电子仪器设备、家用电器、电子玩具等方面,直流电机都得到了广泛的应用。直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机大体上可分为四类:几相绕组的步进电机、永磁式环流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机。直流电机具有良好的启动性能和调速特性,它的特点是启动转矩大,最大转矩大,能在宽广的范围内平滑,经济的调速,转速控制容易,调速后效率很高。与交流调速相比,直流电机结构复杂,生产成本高,维护工作量大。电子技术的高速发展,促使直流电机的调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,是直流电机的调速技术进入了一个新阶段。传统的晶闸触发器多数还是采用分立元件组成的,这使得控制回路的硬件设备极其复杂,安装调试困难,相对故障率较高。而采用单片机控制的调速系统,其控制方案是依靠软件实现的,控制器由可编程功能模块组成,配置和参数调整简单方便,工作稳定。本设计使用价格低廉应用广泛的 MCS—51 系列单片机 AT89C51 作为控制芯片,以 PI(比例—积分)调节控制算法为基础,完成对直流电机转速的调节,达到了较好的控制性能,而且成本低廉。现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化,因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来,而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用,自动化电力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中,自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外,低成本自动化技术与设备的开发,越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业,应用适用技术的设备,不仅有益于获得经济效益,而且能提高生产率、可靠性与柔性,还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分。在如今的现实生活中,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展,其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护,但是它具有良好的起、制动性能,宜于在广泛的范围内平滑调速,所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在电动机的控制从简单走向复杂,并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛,例如:军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制;工业方面的数控机床、工业机器人、印刷机械等设备的控制;计算机外围设备和JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS办公设备中的打印机、传真机、复印机、扫描仪等的控制;音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、空调等的控制。单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit), 单片机芯片常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了 I/O 设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。本课程设计所使用的是 AT89C51型号的单片机。单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域的广泛应用。从上世纪 80 年代,由当时的 4 位、8 为单片机,发展到现在的 32 位 300M 的高速单片机。由于单片机在工业控制领域的广泛应用,单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。本次课程设计用于直流电动机的控制,同时与 DAC0808 配合使用。长期以来,自动调速电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,高效率,优异的动态特性,现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制,有着非常重要的意义。JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS第 2 章课程设计的方案2.1 概述本次课程设计主要是综合运用所学知识,设计小型直流电机的调速器,并在实践中对自己所学的知识进行一次全面的检查,全面的了解各个电子器件的引脚、原理与作用,并锻炼自己的设计能力跟动手实践的能力。(1)根据设计要求,选择 AT89C51 单片机为核心控制器件,并编写相应控制程序。(2)D/A 转换采用 DAC0808 实现,与单片机的接口为 P0 口,采用运放电路输出电压模拟量对直流电动机调速。(3)直流电动机有 6 挡转速,分别由 6 个按键通过连接单片机的 P1 口控制,6 个按键 K1-K6,转速依次升高,K1 按键转速最大,其中 K6 按键为直流电动机停转键。(4)直流电动机的转速由 LED 数码管显示。2.2 设计要求及技术指标2.2.1 设计要求1、分析设计要求,明确性能指标,确定设计方案;2、完成单片机最小系统电路设计;3、完成键盘电路、数码管显示、DAC0808电路、电机驱动电路的设计;4、编写系统工作流程图和相应程序,并加注释;2.2.2 技术参数1、电机参数:型号 GW31ZY、额定电压 DC12V、空载转速 1400r/min、输出扭矩 30Kg.cm、额定电流:1.7A、重量 0.38Kg;2、精度误差小于 2%。2.3 系统组成总体结构直流电机调速系统硬件以 AT89C51 单片机为控制核心,包括电源电路、键盘JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS控制电路、单片机控制、数模转换、电机驱动电路、转速显示等部分。硬件电路设计系统框图如下图所示。89C51复位电路键盘电路显示驱动器时钟电路D/A 转换执行机构图 2.1 系统总体结构框图JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS第 3 章硬件设计3.1 单片机系统3.1.1 AT89C51 简介AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROM—Flash Programmable andErasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器,俗称单片机。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS8 位单片机,片内含有 4KB 的可反复擦写的只读程序存储器和 128 字节的随机存储器。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容,由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器,它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 功能性能:与 MCS-51 成品指令系统完全兼容;4KB 可编程闪速存储器;寿命:1000 次写/擦循环;数据保留时间:10 年;全静态工作:0-24MHz;三级程序存储器锁定;128*8B 内部 RAM;32 个可编程 I/O 口线;2 个 16 位定时/计数器;5 个中断源;可编程串行 UART 通道;片内震荡器和掉电模式。3.1.2 AT89C51 各引脚功能AT89C51 提供以下标准功能:4KB 的 Flash 闪速存储器,128B 内部 RAM,32个 I/O 口线,两个 16 位定时/计数器,一个 5 向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内震荡器及时钟电路,同时,AT89C51 可降至 0Hz 静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作,但允许 RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作,掉电方式保存 RAM 中的内容,但震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下一个硬件复位。AT89C51 采用 PDIP 封装形式,引脚配置如图 3.1 所示。JDFJKDHFKAHGJHLKFHJHAKHFLJKDHFKLJASHDFKJHAKLDFHDLSFHKLDSJDFSGSJDFKGHERUHJKDHKLSHDKJHKSHKFHLKGHDLSFGHDSKLFHGLDKSFHGLKFGDS图 3.1 AT89C51 引脚图AT89C51 芯片的各引脚功能为:P0 口:这组引脚共有 8 条,P0.0 为最低位。这 8 个引脚有两种不同的功能,分别适用于不同的情况,第一种情况是 89C51 不带外存储器,P0 口可以为通用 I/O口使用,P0.0-P0.7 用于传送 CPU 的输入/输出数据,这时输出数据可以得到锁存,不需要外接专用锁存器,输入数据可以得到缓冲,增加了数据输入的可靠性;第二种情况是 89C51 带片外存储器,P0.0-P0.7 在 CPU 访问片外存储器时先传送片外存储器的低 8 位地址,然后传送 CPU 对片外存储器的读/写数据。P0 口为开漏输出,在作为通用 I/O 使用时,需要在外部用电阻上拉。P1 口:这 8 个引脚和 P0 口的 8 个引脚类似,P1.7 为最高位,P1.0 为最低位,当 P1 口作为通用 I/O 口使用时,P1.0-P1.7 的功能和 P0 口的第一功能相同,也用于传送用户的输入和输出数据。P2 口:这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用 I/O 口使用,它的第一功能和 P0 口引脚的第二功能相配合,用于输出片外存储器的高 8 位地址,共同选中片外存储器单元,但并不是像 P0 口那样传送存储器的读/写数据。P3 口:这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同,第二功能为控制功能,每个引脚并不完全相同,如下表 3.1 所示:播放器加载中,请稍候...
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