基于单片机的直流电机控制系统设计毕业设计论文说明书(编辑修改稿)

基于单片机的直流电机控制系统设计毕业设计论文说明书(编辑修改稿)内容摘要：

有该功能。 ④ ：设置故障处理情况，一般为故障是封锁输出，防止过流损坏功率管，故障一般有比较器或 ADC 或 GPIO 检测。 ⑤ ：设定同步功能，该功能在多桥臂，即多 PWM 模块协调工作时尤为重要。 设置相应的中断，编写 ISR，一般用于电压电流采样，计算下一个周期的占空比，更改占空比，这部分也会有 PI 控制 的功能。 使能 PWM 波形发生。 课题任务及工作内容 本题目要求设计一个单片机应用系统可以通过串行线在上位机中进行控制操作。 可以通过上位机对单片机进行控制直流电机正转、反转、停止、加速、减速等功能。 另外，为增加其实用性还增加了显示、键盘控制、按键蜂鸣等功能。 本课题要 完成 以下研究工作： 研究直流电机控制系统并 仔细推敲各方面的细节，比如速度的控制等等。 进行系统软硬件的设计。 制作硬件，并对硬件进行调试以及优化。 广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 4 2 单片机直流电机控制系统 总体 设计 方案 设计思路 本题要求设计 一个上位机直流电机控制系统。 利用键盘作为输入设备，输入电机控制信号；液晶显示器件作为显示，与用户进行人机交互；利用串行通信接口与上位机进行通信，接收上位机发送过来的控制命令。 从 PC 机发来的控制命令经单片机系统接收后，产生电机控制信号，并提供给电机驱动电路控制直流电机正常运转并正常显示转速。 方案论证与比较 (1)主控制器的选择与比较 采用台湾宏晶科技有限公司生产的 STC89C52 系列的 8 位单片机作为本系统的主控制芯片，该处理器芯片内置有 8K 的 Flash 存储器，内置的 UART 全双工异步通信接口，减少外 围接口电路。 具有可在线编程、使用方便、价格低廉等优点。 运算速度内满足系统的要求，性价比高。 (2)显示电路选择与比较 方案一：采用数码管显示电路，该硬件电路简单，编程也比较简单。 视角范围大，亮度高，显示是效果好，但是只能显示简单数字字母等有限的字符，不能满足本设计要求。 故，不采用数码管显示电路。 方案二：采用 1602 液晶显示，硬件电路简单，编程容易。 可以显示字母和数字，以及一下简单的图像。 能满足本设计要求，显示清晰度可以通过调节偏压端电压来改变对比度，从而实现清晰度调整。 显示效果较好，还可以滚动显示等，显示 灵活。 方案三：采用 12864 液晶显示，硬件电路简单，编程容易。 可以显示复杂的图案、字符、标点、英文、汉字等。 能满足本设计要求，显示清晰度可以通过调节偏压端电压来改变对比度，从而实现清晰度调整。 显示效果较好，还可以滚动显示等，显示灵活。 综上所述，数码管显示电路不能满足本设计的要求； 1602 显示只能显示字母和数字，要显示汉字和图像编程复杂，效果不好； 12864 液晶显示可以显示数字、英文、汉字、图片等能满足本设计要求。 故，采用 12864 液晶显示电路作为本设计的显示电路模块。 (3)键盘电路选择与比较 方案一： 独立式键盘，独立式键盘硬件电路极为简单，程序也非常简单。 容易开发，开发周期短，使用方便简单。 方案二：矩阵式键盘，矩阵式键盘硬件电路也比较简单，编程较为复杂。 不容易开发，在按键较多的时候，与独立式键盘相比较经济，占用 IO 端口较少，但编程较独立广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 5 式键盘难的多，由于本设计要求的键盘按键数量较少，采用独立式键盘较方便，开发难度大大降低，开发周期缩短，也比较经济。 故在本设计中采用独立式键盘。 经上述比较后采用独立式键盘作为本设计的键盘电路模块。 系统组成 经过方案论证，最终确定系统的组成框图如图 所示。 系统 由 STC89C52 微处理器核心模块、电源模块、独立式键盘模块、 12864 液晶显示模块、蜂鸣器电路模块、 RS232串口通信模块、电源指示电路模块等组成。 其中，独立式键盘由微动开关连接到 IO 口与地线之间组成。 注意，由于 P0 口内部没有上拉电阻，在作为输入时，需要外接上拉电阻。 串口通信电路由 MAX232 电平转换芯片与 9DB 串口插座等构成，用于下载程序和实现与上位机通信。 蜂鸣器电路主要由蜂鸣器和三级管组成，用于实现按键声音等。 液晶显示电路主要由 12864 液晶显示模块及少量外围电阻等构成，主要用于实现人机界面的交互功能。 图 系统组成框图 单片机 STC89C52 12864 液晶显 示电路 电路 独立式 键盘 蜂鸣器 电路 RS232 串口 通信电路 电源 电源指示 电路 电机驱 动电路 电机 控制 广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 6 3 单片机直流电机控制系统 硬件设计 系统硬件结构 本设计硬件结构由单片机最小系统、键盘模块、 12864 液晶显示模块、蜂鸣器驱动模块、电源指示模块、串口通信模块、电机驱动模块等组成。 系统单元电路设计 单片机最小系统电路 单片机最小系统电路由 STC89C52 主控芯片、时钟振荡电路和复位电路等构成。 其中，时钟振荡电路主要由外接 晶振、两个 30pF 的起振电容和内部反相器构成。 复 位电路采用简单的容阻式复位电路。 单片机最小系统电路原理图如图 所示。 11223344D DC CB BA AT i t l eN um ber R evi si onS i z eA4D at e: 20 12 / 5/30 S hee t ofF i l e: S hee t 1. Sc hD oc D raw n B y :E A / V P P31X T A L 119X T A L 218R ST9P (R D )17P (W R )16P (IN T 0)12P (IN T 1)13P (T 0)14P (T 1)15P (T 2)1P (T 2E X )2P 3P 4P 5P 6P 7P 8(A D 0)P 39(A D 1)P 38(A D 2)P 37(A D 3)P 36(A D 4)P 35(A D 5)P 34(A D 6)P 33(A D 7)P 32(A 8) P 21(A 9) P 22(A 10 )P 23(A 11 )P 24(A 12 )P 25(A 13 )P 26(A 14 )P 27(A 15 )P 28P SE N29A L E / P R O G30(T X D )P 11(R X D )P 10G N D20V C C40U1单片机 89 C 5212Y1X T A LG N DC3S1R1G N DP P P P P P P P P P P P V C CG N DP P P P P P V C CS T C 89 C 52 单片机最小系统C133 P FC233 P F1234567891011121314151617181920P71234567891011121314151617181920P8P P P P P P P P P EAP P X1X2R STA L EP SE NP P P P P P P P P SE NA L EEAP P P P P P P P V C CG N DX1X2P P P P P P P P R STP P P P P P P P P P P 图 单片 机 最小系统电路 广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 7 独立式键盘电路 键盘电路采用比较简单的独立式键盘便能满足设计要求，成本低廉，编程相对简单。 4个独立按键，分别与单片机 相连，由于 P1 口上各位内部均接有上拉电阻，故，外接按键的时候，我们不再接上拉电阻。 键盘电路如图 所示 11223344D DC CB BA AT i t l eN um ber R evi si onS i z eA4D at e: 20 12 / 5/30 S hee t ofF i l e: S hee t 1. Sc hD oc D raw n B y :G N D键盘电路S2S3S4S5P P P P 图 独立式键盘电路 液晶显示 模块 (1)12864 液晶模块概述 12864 液晶显示电路主要由基于 ST7920 控制器的 12864 液晶和外部电位器等组成。 12864 具有 128 列 64 行共 128*64 个像素点，可以显示中文、日文、数字、英文、特殊字符、图片等。 内置国标 GB2312 码简体中文字库 (16*16)， 128 个字符 (8*16)及 64*256点阵显示 RAM(GDRAM)。 可以与 CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理器： 8位并行及串行两种连接方式。 具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。 (2)12864 液晶显示电路原理图 液晶显示电路主要由 12864 液晶显示模块和外围电位器等组成。 可以通过调节电位器 R2，调节 12864 偏压端 电压，改变显示对比度，提高显示效果，改变显示清晰度。 控制口线 RS、 RW、 EN分别连接到单片机的 、 、 ， 8 位数据总线与 P2 口相连，实现 8位数据，并行传输。 12864 液晶显示电路图如图 所示 广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 8 11223344D DC CB BA AT i t l eN um ber R evi si onS i z eA4D at e: 20 12 / 5/30 S hee t ofF i l e: S hee t 1. Sc hD oc D raw n B y :1234567891011121314151617181920P1B O T3T O P1TAP22KR2VADJVADJP0.6P0.5P0.4P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7V C CVCCGND GND12864 显示电路 图 12864 液晶电路原理图 蜂鸣器电路 蜂鸣器电路主要是利用 S9012（ PNP）三极管驱动蜂鸣器，实现按键发声。 S9012 三级管属于 PNP 管，发射极串接蜂鸣器线圈接至 +5V，集电极直接接地，基极通过一个 限流电阻接至单片机 口。 当 S9012 基极为低电平时，三 极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，当 S9012 三极管基极为高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止蜂鸣。 其详细原理图如图 所示 11223344D DC CB BA AT i t l eN um ber R evi si onS i z eA4D at e: 20 12 / 5/30 S hee t ofF i l e: S hee t 1. Sc hD oc D raw n B y :Q1N PNL S1V C CGNDR 22P 蜂鸣电路 图 蜂鸣器驱动电路原理图 电源电路 电源电路包括开关电路和指示电路。 指示电路采用发光二极管进行指示，放光二极管串联上一个 1K 的限流电阻，正常工作时，取发光二极管上电压为 3V，流过发光二极广西科技大学（筹）毕业设计（论文） 基于单片机的直流电机控制系统设计 9 管上的电流为 10mA，故 R=（ 53） /10=2K。 当选择的电阻过大时，发光二极管不够亮，指示不明。