課程設計（論基于AT89C52單片機的電機設計.doc

2016屆結課論文 基于at89c52單片機的電機設計學生姓名 學 號 所屬學院 信息工程學院 專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 計算機16-2班 指導教師 教師職稱 副教授 目錄目錄1摘要2一、控制器模塊設計方案3二、pwm控制的基本原理32.2 直流電機的pwm控制技術4三、步進電機的概述63.1步進電機的簡介63.2步進電動機動態(tài)指標及術語63.2.1電機的共振點7四、單片機原理74.1單片機原理概述74.2單片機的應用系統(tǒng)7五、at89c52芯片75.1主要性能75.2功能特性描述85.3引腳p1第二功能95.4振蕩器特性95.5芯片擦除9六、對于l298芯片的說明10七對74ls245芯片的簡介11八、系統(tǒng)設計的仿真及分析128.1對proteus軟件簡介128.2對于電機控制模塊的說明128.3晶振模塊的簡介16九、心得體會：17十、參考文獻17附錄19附件一：元件清單19附件二：源程序19摘要 本文是通過單片機對步進電機pwm調速器設計，主要實現對電機的控制。本設計主要是實現pwm調速器的正轉、反轉、加速、減速、停止等操作，并實現電路的仿真。為實現系統(tǒng)的微機控制，在設計中，采用了at89c52單片機作為整個控制系統(tǒng)的控制電路的核心部分，配以各種顯示、驅動模塊，實現對電動機轉速參數的顯示和測量；由命令輸入模塊、及驅動模塊組成。采用帶中斷的獨立式鍵盤作為命令的輸入，單片機在程序控制下，不斷給電路發(fā)送pwm波形，驅動電路完成電機正反轉控制.在設計中，采用pwm調速方式，通過改變pwm的占空比從而改變電動機的電樞電壓，進而實現對電動機的調速。設計的整個控制系統(tǒng)，在硬件結構上采用了大量的集成電路模塊，大大簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使整個系統(tǒng)的性能得到提高。 在電機轉速控制占有至關重要的作用，其控制算法和手段有很多，模擬pid控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，長期以來形成了典型的結構，并且參數整定方便，能夠滿足一般控制的要求，但由于在模擬pid控制系統(tǒng)中，參數一旦整定好后，在整個控制過程中都是固定不變的，而在實際中，由于現場的系統(tǒng)參數、溫度等條件發(fā)生變化，使系統(tǒng)很難達到最佳的控制效果，因此采用模擬pid控制器難以獲得滿意的控制效果。隨著計算機技術與智能控制理論的發(fā)展，數字pid技術漸漸發(fā)展起來，它不僅能夠實現模擬pid所完成的控制任務，而且具備控制算法靈活、可靠性高等優(yōu)點，應用面越來越廣。 本設計以上面提到的數字pid為基本控制算法，以at89c52單片機為控制核心，產生占空比受數字pid算法控制的pwm脈沖實現對直流電機轉速的控制。實現轉速閉環(huán)控制，達到轉速調節(jié)的目的。在系統(tǒng)中采用7esg-mpx4-cc顯示器作為顯示部件，通過按鍵對電機正反轉控制，啟動后可以通過摘要顯示部件了解電機當前的轉速。該系統(tǒng)控制精度高，具有很強的抗干擾能力。關鍵字：at89c52單片機、pid算法、pwm、7esg-mpx4-cc顯示器、步進電機一、控制器模塊設計方案 根據設計任務，控制器主要用于產生占空比受數字pid算法控制的pwm脈沖，并對電機當前速度進行采集處理，根據算法得出當前所需輸出的占空比脈沖。對于控制器的選擇有以下三種方案。方案一：采用fpga（現場可編輯門列陣）作為系統(tǒng)的控制器，fpga可以實現各種復雜的邏輯功能1，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應用eda軟件仿真、調試，易于進行功能控制。fpga采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。通過輸入模塊將參數輸入給fpga，fpga通過程序設計控制pwm脈沖的占空比，但是由于本次設計對數據處理的時間要求不高，fpga的高速處理的優(yōu)勢得不到充分體現，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。方案二：采用at89c52作為系統(tǒng)控制的方案。at89c52單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現各種算法和邏輯控制。相對于fpga來說，它的芯片引腳少，在硬件很容易實現。并且它還具有功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，在各個領域中應用廣泛。方案三：采用傳統(tǒng)的at89c51單片機作為運動物體的控制中心。它和at89c51一樣都具有軟件編程靈活、體積小、成本低,使用簡單等特點，但是它的頻率較低、運算速度慢， ram、rom空間小等缺點。若采用at89c51需要做ram，rom來擴展其內存空間，其硬件工作量必然大大增多。綜合上述三種方案比較，采用at89c52作為控制器處理輸入的數據并控制電機運動較為簡單，可以滿足設計要求。因此在本次設計選用方案二。二、pwm控制的基本原理 在采樣控制理論中有一個重要的結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。這里所說的效果本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。圖1a的電路是一個具體的例子。圖中為窄脈沖，其形狀和面積分別如圖所示的a、b、c、d所示，為電路的輸入。該輸入加在可以看成慣性環(huán)節(jié)的r-l電路上，設其電流為電路的輸出。圖1b給出了不同窄波時的響應波形。從波形可以看出，在的上升段，脈沖形狀不同時的形狀也略有不同，但其下降段幾乎完全相同。脈沖越窄，各波形的差異也越小。如果周期性的施加上述脈沖，則響應也是周期性的。用傅立葉級數分解后將可看出，各在低頻段的特性非常接近，僅在高頻段有所不同2。 圖2 沖量相同的各種脈沖的響應波形2.2 步進電機的pwm控制技術步進電動機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現頻繁的無級快速起動、制動和反轉；能滿足生產過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動系統(tǒng)領域中得到了廣泛的應用。步進電動機的轉速調節(jié)主要有三種方法：調節(jié)電樞供電的電壓、減弱勵磁磁通和改變電樞回路電阻。針對三種調速方法，都有各自的特點，也存在一定的缺陷。例如改變電樞回路電阻調速只能實現有級調速，減弱磁通雖然能夠平滑調速，但這種方法的調速范圍不大，一般都是配合變壓調速使用。所以在直流調速系統(tǒng)中，都是以變壓調速為主。其中，在變壓調速系統(tǒng)中，大體上又可分為可控整流式調速系統(tǒng)和直流pwm調速系統(tǒng)兩種。直流pwm調速系統(tǒng)與可控整流式調速系統(tǒng)相比有下列優(yōu)點：由于pwm調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩(wěn)的直流電流，低速特性好、穩(wěn)速精度高、調速范圍寬。同樣，由于開關頻率高,快速響應特性好,動態(tài)抗干擾能力強，可以獲得很寬的頻帶；開關器件只工作在開關狀態(tài)，因此主電路損耗小、裝置效率高；直流電源采用不可控整流時，電網功率因數比相控整流器高。正因為直流pwm調速系統(tǒng)有以上優(yōu)點，并且隨著電力電子器件開關性能的不斷提高，脈寬調制( pwm) 技術得到了飛速的發(fā)展。下面主要介紹步進電機pwm調速系統(tǒng)的算法實現。根據pwm控制的基本原理可知，一段時間內加在慣性負載兩端的pwm脈沖與相等時間內沖量相等的直流電加在負載上的電壓等效，那么如果在短時間t內脈沖寬度為,幅值為u，由圖3可求得此時間內脈沖的等效直流電壓為： 圖3 pwm脈沖，若令，即為占空比，則上式可化為： (u為脈沖幅值) （1.19）若pwm脈沖為如圖1.7所示周期性矩形脈沖，那么與此脈沖等效的直流電壓的計算方法與上述相同，即 （為矩形脈沖占空比） （1.20）圖4 周期性pwm矩形脈沖 由式1.20可知，要改變等效直流電壓的大小，可以通過改變脈沖幅值u和占空比來實現，因為在實際系統(tǒng)設計中脈沖幅值一般是恒定的，所以通常通過控制占空比的大小實現等效直流電壓在0u之間任意調節(jié)，從而達到利用pwm控制技術實現對直流電機轉速進行調節(jié)的目的。三、步進電機的概述3.1步進電機的簡介步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗點講：當步進驅動器接受到一個脈沖信號，他就有驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。也可以通過控制脈沖的個數來控制角位移量，從而達到調速的目的。一般的步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。步進電機是將電脈沖信號轉化為角位移或線位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置值取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機及則轉過一個步距角。這一線性關心的存在，加上步進電機只有周期性的誤差二無積累誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進機來控制變得非常的簡單。正常情況下，步進機轉過的總角度和輸入的脈沖數成正比；連續(xù)輸入一定頻率的脈沖數時，電動機的轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓脈動和變化的影響。由于步進電動機能直接接受數字量的輸入，所以特別適合微機控制。本次的設計采用是步距為1.8度的四相八拍永磁式步進電機。3.2步進電動機動態(tài)指標及術語步距角精度：步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%，不同運行拍數氣質不同，四拍運行時應在5%之內，八拍運行時應在15%以內。失步：電機運轉時運轉的步數，不等于理論上的步數。稱之為失步失調角：轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉比存在失調角，有失調角產生的誤差，采用細分驅動是不能解決的。 最大空載起動頻率：電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。最大空載的運行頻率：電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高運轉速頻率。運行矩頻率特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據。電機一旦選定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬，要使平均電流大，盡可能提高驅動電壓，使采用電感打電流的電機。3.2.1電機的共振點步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應子式步進電機的共振區(qū)一般在180-250pps之間火災400pps左右，電機驅動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低一般工作均為偏移共振區(qū)較多。當電機繞組通電時序為a-ab-b-bc-c=cd-d-da時為正轉，通電時序為da-d-cd-c-bc-b-ab-a時為反轉。四、單片機原理4.1單片機原理概述單片機是吧微型計算機主要部分集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機。圖中表示為單片機的典型結構圖。由于單片機的高度集成化?？s短了系統(tǒng)內的信號距離，優(yōu)化了結構配置，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性以及運行速度，同時它的指令系統(tǒng)又很適合于工業(yè)控制的要求，所以單片機在工業(yè)過程及設備控制中得到了廣泛的應用。4.2單片機的應用系統(tǒng)單片機在進行實時控制和實時數據處理事，需要與外界交換信息。人們需要通過人機對話，了解系統(tǒng)的工作情況和進行控制。單片機芯片與其他cpu比較，功能雖然要強的多，由于芯片結構、引腳數目的限制，片內rom、ram、i/o口等不能很多，在構成實際的應用系統(tǒng)時需要加以擴展，以適應不同工作情況。單片機應用系統(tǒng)的構成基本上如圖所示：單片機應用系統(tǒng)根據系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置的狀況，可以分為最小應用系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)。本設計是設計一款最小應用系統(tǒng)，最小應用系統(tǒng)是指維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結構簡單，常常用來簡單的控制系統(tǒng)，如開關量的輸入、輸出控制，時序控制等。對于片內rom/eprom芯片來說，最小應用系統(tǒng)除了配置上述的晶振、復位電路和電源外，還應該配置errom或eerom來作為程序儲存器使用。五、at89c52芯片 5.1主要性能與mcs-51單片機產品兼容 、8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器、 1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0hz33hz 、三級加密程序存儲器 、 32個可編程i/o口線、三個16位定時器/計數器八個中斷源、全雙工uart串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數據指針、掉電標識符 。5.2功能特性描述at89c52 是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80c51 產品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程flash，使得at89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89c52具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，at89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash。如下圖所示：圖5 at89c52單片機p0 口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下， p0具有內部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1 口：p1 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個 ttl 邏輯電平。對p1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（p1.0/t2）和時器/計數器2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。 在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。5.3引腳p1第二功能p1.0 t2（定時器/計數器t2的外部計數輸入），時鐘輸出p1.1 t2ex（定時器/計數器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）p1.5 mosi（在線系統(tǒng)編程用）p1.6 miso（在線系統(tǒng)編程用）p1.7 sck（在線系統(tǒng)編程用）p2 口：p2 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個 ttl 邏輯電平。對p2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執(zhí)行movx dptr） 時，p2 口送出高八位地址。在這種應用中，p2 口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如movx ri）訪問外部數據存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3 口：p3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個 ttl 邏輯電平。對p3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。 p3口亦作為stc89c52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。5.4振蕩器特性xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，xtal2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。5.5芯片擦除整個perom陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c52設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。六、對于l298芯片的說明恒壓恒流橋式2a驅動芯片l298n，l298n是sgs公司的產品，比較常見的是15腳multiwatt封裝的l298n，內部同樣包含4通道邏輯驅動電路。可以方便的驅動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。l298n芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50v，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的io口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。l298n可接受標準ttl邏輯電平信號vss，vss可接457v電壓。4腳vs接電源電壓，vs電壓范圍vih為2546v。輸出電流可達2a，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。l298n可驅動2個電動機，out1，out2和out3，out4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。ena，enb接控制使能端，控制電機的停轉。如圖是l298n部分符號說明。表1 l298n符號說明如圖為l298芯片內部設計：圖6 l298芯片 七對74ls245芯片的簡介74ls245是我們常用的芯片，用來驅動led或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數據。74ls245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數據。 當at89c52單片機的p0口總線負載達到或超過p0最大負載能力時，必須接入74ls245等總線驅動器。 當片選端/ce低電平有效時，dir=“0”，信號由b向a傳輸;（接收）dir=“1”，信號由a向b傳輸；（發(fā)送）。當ce為高電平時，a、b均為高阻態(tài)。由于p2口始終輸出地址的高8位，接口時74ls245的三態(tài)控制端1g和2g接地，p2口與驅動器輸入線對應相連。p0口與74ls245輸入端相連,e端接地，保證數據線暢通。at89c52的rd和psen相與后接dir，使得rd且psen有效時，74ls245輸入（p0.1d1），其它時間處于輸出（p0.1d1）。如圖為74ls245芯片引腳：圖7 74ls245引腳圖八、系統(tǒng)設計的仿真及分析8.1對proteus軟件簡介通過對系統(tǒng)硬件和軟件兩方面的介紹，為了更好的驗證系統(tǒng)設計的的功能，本設計采用protues進行仿真。該軟件是英國labcenterelectronics公司出版的eda工具軟件。從1989年問世至今已經有20年的歷史，在全球得到廣泛使用。proteus軟件除具有和其他eda工具軟件一樣的原理編輯、印制電路板制作外，還具有交互的仿真功能。它不僅是模擬電路、數字電路、模數混合電路的設計與仿真平臺。更具目前世界上最先進、最完整的的多種型號未處理器系統(tǒng)的設計與仿真平臺，真正實現了在計算機中完成電路原理圖設計、電路分析與仿真、微處理器設計與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成印制電路板的完整電子設計、研發(fā)過程。proteus軟件由isis（intelligentschematicinputsystem）和ares（aduancedroutingandeditingsoftware）兩個軟件構成，其中isis是一款智能電路原理圖輸入系統(tǒng)軟件，可作為電子系統(tǒng)仿真平臺；ares是一款高級布線編輯軟件，用于印制電路板（pcb）8.2對于電機控制模塊的說明 電機控制模塊設計是本設計的重點，作為電梯的運行，關鍵在于對電動機的設計，電動機的運行速度，運行方式，控制方式等。因為電機速度設計的關系到幾個方面：（1）運行速度：電梯的運行快慢也屬于安全問題，當顧客乘坐電梯時，人數較少時，速度是多少；在人數較多時，電梯速度是多少 ，這是要考慮的因素。（2）電梯的運行方式：一般情況下，電梯的運行方式有兩種，即正向運行和逆向運行。在本設計中l(wèi)298做為對電動機的驅動芯片。l298n 芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅動器,其設計是為接受標準ttl 邏輯電平信號和驅動電感負載的。如圖如圖所示：圖8 電機驅動模塊當然，其中根據設計思路，利用模擬信號來對電機控制也是本設計的一個亮點，這是利用波的占空比來給電機一個模擬信號，通過da轉化實現對電機速度的模擬，達到對電動機的控制。如圖所示：圖9 模擬信號的設計在這一模塊設計中，還涉及了電機的三個基本控制：電動機的轉動方向控制、電機啟動運行和電動機停止運轉。這些基本功能也是通過l298n體現的。同時，在電動機的轉動方向上加上了一個7404芯片，是一個與非門，簡單的說就是通過控制模擬信號的方向來改變其轉動方向。如圖所示：圖10 電動機轉向設計除此之外，還要利用單片機與按鍵相結合，加上與電機模塊相互配合，才可以達到對電動機的控制。通過單片機，加上程序，會對電動機的速度大小進行控制，這部分關鍵在于對單片機at89c52的引腳的應用，在本設計中則是對p1.0和p1.1兩個引腳的應用。p1.0 t2（定時器/計數器t2的外部計數輸入），時鐘輸出。p1.1 t2ex（定時器/計數器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）。其啟動程序如下所示：uchar i=0;sbit addspeed=p11;sbit subspeed=p12;sbit pwm_fc=p10; / 是對其定義本段函數是實現度電機具體控制的程序void main()systeminit();while(1)setspeed();segrefre();pwmout(); void pidcontrol() /pid偏差計算e=speedset-num;duk=(kp*(e-e1)+ki*e+kd*(e-2*e1+e2)/50; /+kd*(e-2e1+e2)uk=uk1+duk;out=(int)uk;if(out1000)out=1000;else if(out0)out=0;uk1=uk;e2=e1;e1=e;pwmtime=out;其中也包括兩個中斷函數，分別是對電動機的加速，電動機的減速以及停止的請求進行中斷處理，并對速度的大小進行測量。程序如下：void int0() interrupt 0inpluse+;void t0() interrupt 1static unsigned char bit=0;/靜態(tài)變量，退出程序值保留static unsigned int time=0;/static unsigned int aa=0;th0=thc0;tl0=tlc0;/aa+;/if(aa=50)/aa=0;/flag0=1;/ bit+;time+; /轉速測量周期按動加速與減速按鈕則會控制電動機的速度大小，同時可以觀測到，在led的顯示中，有一個為轉速設定值，一個為轉速的實際數值，如下圖所示： 圖11 電動機速度顯示設計8.3晶振模塊的簡介 單片機系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。如下圖所示：圖12 電機晶振模塊設計晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩器（vco）。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。電梯電動機整體設計如圖所示：圖13 電梯電動機升降整體設計九、心得體會： 本次設計課題步進電機控制系統(tǒng)告一段落。步進電機控制系統(tǒng)主要分為硬件設計和軟件設計兩個部分：硬件設計主要是把單片機最小系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、步進電機驅動模塊、數碼顯示模塊、測速模塊各個硬件功能模塊及其它元件合理搭配并連接起來使其能夠為軟件運行提供一個硬件平臺。 軟件設計主要是通過編寫程序代碼，實現對整個系統(tǒng)的控制。在系統(tǒng)上電復位后程序自動運行，通過接受外部的鍵盤操作修改系統(tǒng)參數值，控制步進電機的啟停，以及轉速的增減和轉動方向的改變；根據pid算法實現步進電機轉動速度的顯示。 本系統(tǒng)具有相當的實用功能,兩片單片機分別實現步進電機控制和測速，能基本符合實際應用需求，本次設計由于設計時間較短，個人能力以及精力等因素的限制，加之設計經驗的不足，該系統(tǒng)還有許多不盡如人意的地方。該系統(tǒng)未能完全的實現設計的所有功能。如：動態(tài)設置最低轉速和最高轉速等。 其中整個系統(tǒng)的前期準備是首先必須做到位的，如控制什么、用什么控制、得到什么結果，進而對各部分應選擇具體的芯片作進一步的考慮，以使系統(tǒng)得到最優(yōu)的表現。 通過本次設計，一方面我在查閱資料的基礎上，了解at89c52單片機控制的一些基本技術，掌握其控制系統(tǒng)的分析方法與實現方法,能對單片機外圍電路設計進行系統(tǒng)學習與掌握；另一方面，在設計步進電機控制系統(tǒng)的硬件電路，控制程序和相應的電路圖時，應充分運用說學知識，善于思考，琢磨，分析。十、參考文獻1 孫傳友. 測控系統(tǒng)原理與設計m .北京：北京航空航天大學出版社, 2003：160166，174.2 王兆安. 電力電子技術m.北京：機械工業(yè)出版社, 2006：150152.3 潘松，黃繼業(yè). eda技術實用教程m. 北京：科學出版社, 2003：33.4 陳杰. 傳感器與檢測技術m. 北京：高等教育出版社,2002：201. 5 st. l298n數據手冊db/ol. .2000-7-1/2008-5-9.6 沙占友. 單片機外圍電路設計m. 北京：電子工業(yè)出版社, 2003：21.7 泰繼榮. 現代直流控制技術及其系統(tǒng)設計m. 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/2msunsigned char code duan=0x3f, 0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6