统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪年代，由当时的位为 单片机，发展到现在的位的高速单片机。 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集成在个芯片 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，同时与配合使用。 长期以来，自动调速电动机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。 本科生课程设计论文 第章课程设计的方案 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。 根据设计要求，选择单片机为核心控制器件，并编写相应控制 程序。 转换采用实现，与单片机的接口为口，采用运放电路 输出电压模拟量对直流电动机调速。 直流电动机有挡转速，分别由个按键通过连接单片机的口控制， 个按键，转速依次升高，按键转速最大，其中按键为直流电动机停 转键。 直流电动机的转速由数码管显示。 设计要求及技术指标 设计要求 分析设计要求，明确性能指标，确定设计方案 完成单片机最小系统电路设计 完成键盘电路数码管显示电路电机驱动电路的设计 编写系统工作流程图和相应程序，并加注释 技术参数 电机参数型号额定电压空载转速输 出扭矩额定电流重量 精度误差小于。 系统组成总体结构 直流电机调速系统硬件以单片机为控制核心，包括电源电路键盘 本科生课程设计论文 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。 图系统总体结构框图 复位电路 键盘电路 显示 驱动器 时钟电路 转换执行机构 本科生课程设计论文 第章硬件设计 单片机系统 简介 是种带字节存储器 的低电压高性能位微处理器，俗称单片 机。是美国公司生产的低电压，高性能位单片机，片内含 有的可反复擦写的只读程序存储器和字节的随机存储器。该器件采用 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令集和输出管 脚相兼容，由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的 是种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了种灵活性高且 价廉的方案。 功能性能与成品指令系统完全兼容可编程闪速存储器 寿命次写擦循环数据保留时间年全静态工作三级程 序存储器锁定内部个可编程口线个位定时计数器 个中断源可编程串行通道片内震荡器和掉电模式。 各引脚功能 提供以下标准功能的闪速存储器，内部， 个口线，两个位定时计数器，个向量两级中断结构，个全双工串 行通信口，片内震荡器及时钟电路，同时，可降至静态逻辑操作， 并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止的工作，但允许， 定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存中的内容，但 震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下个硬件复位。采用封 装形式，引脚配置如图所示。 本科生课程设计论文 图引脚图 芯片的各引脚功能为 口这组引脚共有条，为最低位。这个引脚有两种不同的功能， 分别适用于不同的情况，第种情况是不带外存储器，口可以为通用 口使用，用于传送的输入输出数据，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 二种情况是带片外存储器，在访问片外存储器时先传送片 外存储器的低位地址，然后传送对片外存储器的读写数据。口为开漏 输出，在作为通用使用时，需要在外部用电阻上拉。 口这个引脚和口的个引脚类似，为最高位，为最低位， 当口作为通用口使用时，的功能和口的第功能相同，也 用于传送用户的输入和输出数据。 口这组引脚的第功能与上述两组引脚的第功生个负脉冲，作为片外芯片的读选通信号。 复位线，可以使处于复位即初始化工作状态。通常复位 有自动上电复位和人工按键复位两种。 和片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调 电容，即用来连接片内震荡器的定时反馈回路。 复位电路和时钟电路 复位电路设计 单片机在启动运行时都需要复位，使和系统中的其他部件都处于个确定 的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机有个复位引脚,采用施 本科生课程设计论文 密特触发输入。当震荡器起振后，只要该引脚上出现个机器周期以上的高电平即 可确保时器件复位。复位完成后，如果端继续保持高电平，就直处于 复位状态，只要恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位 方式有上电自动复位和手动复位两种，本系统采用的是系列单片机常用的上电 复位和手动复位组合电路，只要上升时间不超过，它们都能很好的工作。 图复位电路 时钟电路设计 单片机中每执行条指令，都必须在统的时钟脉冲的控制下严格按时 间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。执行条 指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。单片机芯片内部有 个高增益反相放大器，用于构成震荡器，为该放大器的输入端， 为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路。 本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部 电路只需要个晶振和个电容即可。设计电路如下图。 图时钟电路 电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考些典型电路的参 数，电路中，电容器和对震荡频率有微调作用，通常的取值范围是， 本科生课程设计论文 在这个系统中选择了石英晶振选择范围最高可选，它决定了单片机 电路产生的时钟信号震荡频率，在本系统中选择的是，因而时钟信号的震 荡频率为。 按键电路及数码管显示 按键电路的设计 在单片机应用系统中，为了控制其运行状态，需要向系统输入些命令或数据， 因此应系统中应设有键盘，这些键包括数字键功能键和组合控制键等。这些按键 或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。此系统共有个按键 控制直流电动机转速，各转速按键控制转动速度依次降低，为直流电动机转动停 止按键。电动机转速通过数码管显示。按键电路如图所示。 图按键电路 数码管显示设计 数码管由多个发光二极管封装在起组成字形的器件，引线已在内 部连接完成，只需引出它们的各个比划，公共电机，数码管实际上是由七个发光 二极管组成字形构成的，加上小数点就是个，这些字段分别由字母 ,来表示。数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发光， 以显示出数。发光二极管的阳极连接到起连接到电源正极的称为共阳数码管， 发光二极管的阴极连接到起连接到电源正极的称为共阴数码管。数码管控制器 可以单独控制，也可以多台联机控制，数码管安排编排方式任意，适合各种复杂 工程需求。此设计中数码管接口，显示电路如下图所示 本科生课程设计论文 图数码管显示电路 及直流电机的控制 简介 的管脚图及各引脚功能 图引脚图 本科生课程设计论文 是分辨率的转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个 芯片以其价格低廉接口简单转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到 广泛的应用。转换器由位输入锁存器位寄存器位转换电 路及转换控制电路构成。 结构 位数据输入线，电平，有效时间应大于否则锁存器的 数据会出错 数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效 片选信号输入线选通数据锁存器，低电平有效 数据锁存器写选通输入线，负脉冲脉宽应大于有效。由 的逻辑组合产生，当为高电平时，数据锁存器状态随输入数 据线变换，的负跳变时将输入数据锁存 数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲脉宽应大于 有效 寄存器选通输入线，负脉冲脉宽应大于有效。由 的逻辑组合产生，当为高电平时，寄存器的输出随寄存器的 输入而变化，的负跳变时将数据锁存器的内容打入寄存器并开始 转换。 电流输出端，其值随寄存器的内容线性变化 电流输出端，其值与值之和为常数 反馈信号输入线，改变端外接电阻值可调整转换满量程精度 电源输入端，的范围为 基准电压输入线，的范围为 模拟信号地。 数字信号地。 直流电机的控制 微型直流电机可以根据负载大小，自动降速，来达到极大的启动扭矩，这 点交流电机就比较困难，另外直流电机比较容易吸收负载大小的突变，电机转速 可以自动适应负载大小。选择转换器时，主要是考虑芯片的性能结构及应 用特性。在性能上必须满足转换器的技术指标要求，在结构和应用特性上应 满足接口方便，外围电路简单，价格低廉等要求。是与微处理器完全兼 容的具有位分辨率的转换集成芯片，具有价格低廉接口简单转换控 制容易等优点，内部还集成了个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。 本科生课程设计论文 它是双列脚封装,晶体管矩阵,最大驱动电压,电流,输入电压 ,适用于,由达林顿管组成驱动电路。 个按键控制直流电动机转速，各转速按键控制转动速度依次降低， 为直流电动机转动停止按键。电动机转速由显示器显示。 图直流电机控制电路图 本科生课程设计论文 第章软件设计 主程序流程图 系统开始运行，先进行系统初始化，然后单片机判断按键是否按下。如果按 下，执行转换，然后再驱动电机转动，并显示档位值，如果没有，直接结束程 序。主程序的流程图如图所示 图主程序流程图 开始 系统初始化 按键是否按下 转换 驱动电机 转速显示 结束 本科生课程设计论文 系统程序 ,