毕业设计论文_基于at89s52单片机直流电机pwm控制系统

毕业设计论文_基于at89s52单片机直流电机pwm控制系统内容摘要：

TTL 负载，若将端口 2 的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。 P2 除了当做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节 A8～ A15，这个时候 P2 便不能当做 I/O 来使用了。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4个 LS TTL 负载，同样地若将端口 1 的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。 如果是使用 8052 或是 8032 的话， 又当做定时器 2的外部脉冲输入脚，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中断输入的触发脚位。 PORT3（ ～ ）： 端口 3 也具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个TTL 负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。 其引脚分配如下： ： RXD，串行通信输入。 ： TXD，串行通信输出。 ： INT0，外部中断 0输入。 ： INT1，外部中断 1输入。 ： T0，计时计数器 0输入。 ： T1，计时计数器 1输入。 ： WR：外部数据存储器的写入信号。 ： RD，外部数据存储器的读取信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE的输出 可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保 持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 4． AT89S52 的内部资源 AT89S52 有 6 个中断源：两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、 2）和一个串行中断。 这些中断每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器 IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。 IE 还包括一个中断允许总控制位 EA，它能一次禁止所有 中断。 AT89S52 内部具有看门狗定时器及 3个 16 位可编程定时器 /计数器。 16 位是指他们都是由 16 个触发器构成，故最大计数模值为 1216。 可编程是指它们的工作方式由指令来设置，或者当计数器用，或者当定时器用，并且记数（定时）的范围也可以由指令来设置。 这种控制功能是通过定时器方式控制器 TMOD 来完成的。 存储器结构： MCS51 器件有单独的程序存储器和数据存储器。 外部程序存储器和数据存储器都可以 64K 寻址。 程序存储器：如果 EA 引脚接地，程序读取只从外部存储 器开始。 对于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序读写先从内部存储器（地址为 0000H～ 1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为： 2020H~FFFFH。 数据存储器： AT89S52 有 256 字节片内数据存储器。 高 128 字节与特殊功能寄存器重叠。 也就是说高 128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。 当一条指令访问高于 7FH 的地址时，寻址方式决定 CPU 访问高 128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。 直接寻址方式访问特殊功能寄存器（ SFR）。 例如，下面的直接寻址指令访问 0A0H（ P2口）存储单元 MOV 0A0H , data 使用间接寻址方式访问高 128 字节 RAM。 例如，下面的间接寻址方式中， R0 内容为 0A0H，访问的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2 口（它的地址也是 0A0H）。 MOV @R0 , data 堆栈操作也是简介寻址方式。 因此，高 128 字节数据 RAM 也可用于堆栈空间。 4. 3 L298 电机驱动模块 4. L298 电机驱动简介 L298 是 SGS 公司的产品， L298N 为 15 个管角的单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用 L298N 来接 收 DTL 或者 TTL 逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达 )和开关电源晶体管。 内部包含 4通道逻辑驱动电路，其额定工作电流为 1 A，最大可达 A， Vss 电压最小 V，最大可达 36 V； Vs 电压最大值也是 36 V。 L298N 可直接对电机进行控制，无须隔离电路，可以驱动双电机。 4. L298 内部的原理图 I N 1I N 2E N AO U T 1O U T 2O U T 3O U T 4I N 3I N 4E N B6 V 动 力 电 源4. L298 引脚符号及功能 引 脚 功 能 SENSA、 SENSB 分别为两个 H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地 ENA 、 ENB 使能端，输入 PWM信号 IN IN IN IN4 输入端， TTL 逻辑电平信号 OUT OUT OUT OUT4 输出端，与对应输入端同逻辑 VCC 逻辑控制电源 ， ~7V VSS 电机驱动电源，最小值需比输入的低电平电压高 GND 地 4. L298 的逻辑功能 IN1 IN2 ENA 电机状态 X X 0 停止 1 0 1 顺时针 0 1 1 逆时针 0 0 0 停止 1 1 0 停止 当使能端为高电平时，输入端 IN1 为 PWM 信号 ,IN2 为低电平信号时 ,电机正转；输入端 IN1 为低电平信号， IN2 为 PWM 信号时 ,电机反转。 IN1 与 IN2 相 同时 ,电机快速停止。 当使能端为低电平时 ,电动机停止转动。 在对直流电动机电压的控制和驱动中，半导体功率器件 (L298)在使用上可以分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式在线性放大驱动方式。 半导体功率器件工作在线性区 优点是控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小，缺点为 功率器件工作在线性区，功率低和散热问题严重。 开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉调制（ PWM）来控制电动机的电压，从而实现 电动机转速的控制。 4. 4 LED 数码管显示 4. LED 简介 LED（ Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。 LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。 半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子。 但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个 “PN 结 ”。 当电流通过导线作用于这个晶 片的时候，电子就会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 发光的原理。 而光的波长也就是光的颜色，是由形成 PN光器外，当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。 严格地讲，术语 LED应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管（ IRED,Infrared Emitting Diode）；发射峰值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二极管统称为发光二极管。 4. LED 七段数码管的结构 共阴极 共阳极 管脚图 其中：图（ a）为共阴极结构， 8 断发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，要使哪根发光二极管，则对应的阳极端接高电平。 图（ b）为共阳极结构， 8 端发光二极管的阳极端连接在一起，阴极端分开控制，使用时公共端接电源。 要使哪根发光二极管，则对应的阴极端接地。 其中7 段发光二极管构成 7 笔的字形“ 8” ,1 根发光二极管构成小数点。 图“ c”为引脚 图，从 ag 引脚输入不同的 8 位二进制编码，可显示不同的数字或字符。 通常把控制发光二极管的 7（或 8）位二极管编制称为字段码。 不同数字或字符其字段码不一样，对于同一个数字或字符，共阴极连 接和共阳极连接的字段码也不一样，共阴极和共阳极的字段码互为反码。 4. 常见 数字和字符的字段码 显示字符 共阴极字段码 共阳极字段码 显示字符 共阴极字段码 共阳极字段码 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H L 38H C7H 9 6FH 90H 8. FFH 00H A 77H 88H “灭 ” 00 FFH B 7CH 83H „„ „„ „„ 4. LED 数码管和单片机的连接 电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。 即从段选口送出某位 LED的字型码，然后选通该位 LED， 并保持一段延 时时间。 然后选通下一位，直到所有位扫 描完。 4. 简单的程序流程 4. 本系统 中单片机与 LED的连接 独立式 键盘控制模块 键盘的功能及分类 键盘是一种最常用的输入设备 ,它是一组按键的集合，从功能上可分为数字键和功能键两种，作用是输入数据与命令，查询和控制系统的工作状态，实现简单的人机对话。 键盘的分类 （ a）键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类。 这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。 编码 键盘主要是用硬件来实现对键的识别； 非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。 （ b）键盘按照其结构可分为独立式键盘与矩阵式键盘两类。 独立式键盘主要用于按键较少的场合 ,矩阵式键盘主要用于按键较多的场合，也称行列式键盘 独立式键盘 独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根 I/O 口线，一根 I/O 口线上的按键工作状态不会影响其它 I/O 口线的工作状态。 因此，通过检测 I/O 口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下 P 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .38 0 C 5 1V C CK E Y AK E Y DK E Y CK E Y B 独立式键盘与单片机的链接 5 系统 软 件设计 直接应用 AT89S52 的软件方法实现 PWM 信号输出，这比硬件实现 PWM 信号成本低。 限制少。 实现便捷。 其流程图如下所示。 流程图 主程序流程图 图 8 主程序流程图 定时器中断程序流程图 图 9 定时器中断程序流程图 键盘控制流程图 图 10 键盘控制流程图 结论 通过本次 毕业 设计，使我学到了许多书本上无法学到的知识 ,也使我深刻体会到单片机技术应用领域的广泛。 不仅让我对学过的单片机知识有了很多的巩固，同时也对单片机这一门课程产生了更大的兴趣。 在本次课程设计过程中，我学会了在网络上查找有关本设计的各硬件的资源，其中包括：直流电机 PWM 调速、AT89S52 单片机 、 L289 引脚图及其引脚功能等， LED 数码管显示， 为本次 毕业 设计 提供了。