直流電機(jī)PWM波調(diào)速的設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告直流電機(jī)PWM波調(diào)速的設(shè)計(jì)與制作要求：一、功能要求1、實(shí)現(xiàn)利用PWM波控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；2、用數(shù)碼管顯示PWM波的輸出占空比；3、用數(shù)碼管顯示直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速標(biāo)志；4、實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的速度調(diào)制；二、設(shè)計(jì)過(guò)程要求1、查閱資料確定設(shè)計(jì)方案；2、對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證；3、選擇合適的元器件，搭建電路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證效果；4、畫出PCB圖；5、書寫設(shè)計(jì)報(bào)告；6、答辯。三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求設(shè)計(jì)報(bào)告主要包括：題目、內(nèi)容和要求、總體方案和設(shè)計(jì)思路、仿真電路圖、軟件設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試效果、實(shí)驗(yàn)測(cè)試效果圖、PCB圖、心得體會(huì)。姓名： 譚德兵學(xué)號(hào)： 專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：

2、10級(jí)01班 成績(jī)：評(píng)閱人： 安徽科技學(xué)院理學(xué)院物電系一、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的 1、掌握脈寬調(diào)制的方法；2、用程序?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制，并對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制；3、學(xué)習(xí)用LM339內(nèi)部四個(gè)電壓比較器產(chǎn)生鋸齒波、直流電壓、PWM脈寬；4、掌握脈寬調(diào)制PWM控制模式；5、掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法；6、培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力；7、掌握常用元器件的識(shí)別和測(cè)試，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法進(jìn)一步掌握制版、電路調(diào)試等技能。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)備單片機(jī)開發(fā)板，單片機(jī)最小系統(tǒng) ，驅(qū)動(dòng)器，直流電機(jī)，連接導(dǎo)線等三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理1) 設(shè)計(jì)總體方案 總體設(shè)計(jì)模塊1、 STC89C52本設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)芯片ST

3、C89C52，通過(guò)控制單片機(jī)輸出引腳P1.7輸出的高低電平的延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)達(dá)到控制電機(jī)的目的,運(yùn)用單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1對(duì)光電編碼盤產(chǎn)生的沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將所得到的數(shù)值送到P0口顯示。 8051單片機(jī)引腳描述電源引腳Vcc和Vss : Vcc：電源端，接5V，Vss：接地端。 時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2： XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳為外部時(shí)鐘的輸入端。地址鎖存允許ALE：系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制

4、地址鎖存器鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN：PSEN是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。 程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端EA /VPP ： 當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng) PC中的值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。復(fù)位信號(hào)RST：該信號(hào)高電平有效，在輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位操作。 輸入/輸出端口引腳P0，P1，P2和P3：P0口（P0.0P0.7）：該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向口，它為外部低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線復(fù)用端口

5、，驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LSTTL負(fù)載。P1口（P1.0P1.7）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P1口的驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)LSTTL負(fù)載。P2口（P2.0P2.7）：它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P2口的驅(qū)動(dòng)能力也為4個(gè)LSTTL負(fù)載。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，作為高8位地址線。P3口（P3.0P3.7）：為內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向 I/O口，P3口除了作為一般的I/O口使用之外，每個(gè)引腳都具有第二功能。2、 驅(qū)動(dòng)電路(1) 、本實(shí)驗(yàn)用的是達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器ULN2803; ULN2803: 達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器。(元件圖) ULN2803: 達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器八路NPN達(dá)林頓連接晶

6、體管陣系列特別適用于低輯電平數(shù)字電路（諸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)用和消費(fèi)類產(chǎn)品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負(fù)載中。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容，而ULN2804最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。主要特點(diǎn)：達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)器包含8個(gè)NPN達(dá)林頓管高耐壓，大電流器件編號(hào):ULN2803封裝類型:AP=DIP18,AFW=SOL18無(wú)鉛/RoHS認(rèn)證輸出擊穿電壓: 50(V)輸出電流: 500(mA)輸入電阻 :2.7k()推薦輸入電壓:5(V)溫度

7、范圍:-40+85包裝規(guī)格:AFW:Tape&Reel|不要超過(guò)每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的電流的限制13鎖存器連接及數(shù)碼管顯示電路（1）、74HC573鎖存器本實(shí)驗(yàn)利用此鎖存器控制數(shù)碼管的位選和段選；74HC573: 八進(jìn)制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器OE120VCC1D2191Q2D3182Q3D4173Q4D5164Q5D6155Q6D7146Q7D8137Q8D9128QGND1011LE1腳三態(tài)允許控制端低電平有效1D8D為數(shù)據(jù)輸入端1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端LE為鎖存控制端 74HC573 74HC573引腳圖特性：高性能硅門 CMOS 器件SL74HC573 跟 LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是

8、和標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。u36755X出能直接接到 CMOS，NMOS 和 TTL 接口上u25805X作電壓范圍：2.0V6.0V;u20302X輸入電流：1.0uACMOS 器件的高噪聲抵抗特性（2）、數(shù)碼管顯示 本實(shí)驗(yàn)用的是7SEG-MPX6-CC型號(hào)數(shù)碼管； 數(shù)碼管的第一位顯示的是電機(jī)轉(zhuǎn)速標(biāo)識(shí)，第二、三位顯示的是PWM波的占空比；4. 按鍵電路加速按鍵、減速按鍵分別接單片機(jī)的P3.6和P3.7口以達(dá)

9、到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；兩按鍵接到單片機(jī)上都是低電平有效；2) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路（1）PWM波PWM(Pulse Width Modulation)簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。即通過(guò)改變輸出脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。PWM 一種按規(guī)律改變的脈沖序列的脈沖寬度，調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平（VH）持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期內(nèi)的百分比。控制電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，速度越快,占空比達(dá)到100%，速度最快。通過(guò)控制單片機(jī)上輸出不同占空比的PWM波信號(hào)來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)線路圖：3) 實(shí)驗(yàn)元器件AT89C52、74HC573鎖存器

10、、ULN2803達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器、直流電機(jī)、電阻、電源（VCC）、數(shù)碼管（7SEG-MPX6-CC）四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序 (一)、程序流程圖（二）、程序源代碼（C語(yǔ)言）#include#define uchar unsigned charsbit dula=P26; /數(shù)碼管顯示段選i/0口定義sbit wela=P27; /數(shù)碼管顯示位選I/O口定義sbit dianji=P17; /控制電機(jī)I/O口定義sbit jia_key=P36; /加速鍵sbit jian_key=P37; /減速鍵uchar num=0,show_num=1,gao_num=1,di_num=3;uchar cod

11、e table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)表void delay(uchar i) /延時(shí)程序 uchar j,k; for(j=i;j0;j-) for(k=500;k0;k-); void display() /數(shù)碼管顯示函數(shù) dula=0;P0=tableshow_num;dula=1;dula=0;P0=0xfe;wela=1;wela=0;delay(5);P0=tablegao_num;dula=1;dula=0;P0=0xfd;wela=0;wela=1;delay(5);P0=table

12、di_num;dula=1;dula=0;P0=0xfb;wela=0;wela=1;delay(5);P0=table0;dula=1;dula=0;P0=0x3f;wela=0;wela=1;delay(5);void key() /按鍵檢測(cè)處理函數(shù) if(jia_key=0) delay(5); /消抖 if(jia_key=0) num+; /加速鍵按下速度標(biāo)志加1if(num=4)num=3; /已經(jīng)達(dá)到最大3，則保持while(jia_key=0); /等待按鍵松開 if(jian_key=0) delay(5); if(jian_key=0) if(num!=0) /減速鍵按下，

13、速度標(biāo)志減1 num-;else num=0; /已經(jīng)達(dá)到最小0，則保持 while(jian_key=0); void dispose() /根據(jù)速度標(biāo)志進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 switch(num) case 0: show_num=1; /數(shù)碼管第一位顯示數(shù)據(jù) gao_num=1; /PWM信號(hào)中高電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志1 di_num=3; /PWM信號(hào)中低電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志3，此時(shí)速度最慢 break; case 1: show_num=2; gao_num=2; di_num=2; break; case 2: show_num=3; gao_num=3; di_num=1; break; case

14、 3: show_num=4; gao_num=4; di_num=0; /此時(shí)速度最快 break; void qudong() /控制電機(jī)程序 uchar i;if(di_num!=0) for(i=0;idi_num;i+) dianji=0; /實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)低電平輸出 display(); /利用顯示函數(shù)其延時(shí)作用，也不影響數(shù)碼管 for(i=0;igao_num;i+) dianji=1; /實(shí)現(xiàn)PWM高電平輸出 display(); void main() while(1) dianji=0; key(); dispose(); qudong(); 五、 實(shí)驗(yàn)操作（1）、利用實(shí)驗(yàn)時(shí)提供的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板，編制控制程序?qū)崿F(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速控制。（2）、連接實(shí)驗(yàn)電路，觀察PWM調(diào)控速度控制，實(shí)現(xiàn)加速、減速調(diào)速控制。實(shí)驗(yàn)硬件連接圖（ISIS 7 Professional）在單片機(jī)上驗(yàn)證的實(shí)物連接圖 實(shí)驗(yàn)PCB圖六、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)一學(xué)期的單片實(shí)驗(yàn)，學(xué)到了很多有用的東西。特別是單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)單片機(jī)和c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)都有了新的理解。 首先，對(duì)MCS-52單片機(jī)的工作原理和具體的功能實(shí)現(xiàn)有了一個(gè)更高的認(rèn)識(shí)。對(duì)于硬件電路，以前只是大概了解，實(shí)驗(yàn)后，對(duì)單片機(jī)的各個(gè)端口，寄存器都有了一個(gè)