基于Proteus仿真的直流电机控制

前言 (1)

正文 (1)

2.1 设计目的和意义 (1)

2.1.1 设计目的 (1)

2.1.2 设计意义 (1)

2.2 设计方法 (1)

2.3设计内容 (2)

2.3.1 89C51单片机介绍 (2)

2.3.2内容概要 (3)

2.4电路分析 (3)

2.4.1程序流程图 (3)

2.4.2元件清单 (4)

2.4.3程序电路图 (5)

2.4.4程序运行结果 (5)

2.4.5 Proteus调试与仿真 (5)

结论 (6)

总结 (7)

参考文献 (8)

直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂．功能单一，而且系统非常不灵活、

调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

正文

2.1 设计目的和意义

2.1.1 设计目的

作为理工科的学生应该在学习与动手实践中提高自己的专业技能知识，通过课程设计使我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用AT89C52单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握protues和Wave以及各种仿真软件的使用。现在的学习都是为以后的发展而做铺垫，通过课程设计提高自己的动手能力。

2.1.2 设计意义

加深理解直流电机在单片机上的运用，增进对电路仿真的兴趣。

2.2 设计方法

定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。本课程设计利用0832D/A转换，用程序改变0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。

同时涉及到晶振时钟电路、上电复位电路、运放转变电流与电压转换电路。本设计中 D/A 输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。

DAC 0832是8位分辨率的数-模转换器芯片。建立时间 1μs，单电源供5V～15V。DAC 0832的内部功能框图和引脚连线见图2.1。DAC 0832 芯片的引脚有20个,芯片内部有一个8位输入锁存器、一个8位DAC寄存器、一个8位的D/A转换器和控制电路等

DAC083输出是电流型的，但实际应用中往往需要电压输出信号，所以电路中采用运算放大器来实现电流转换为电压。当数字量输入在00H—FFH范围时电压输出量为0-- +X V，或0-- -X V，这种方式称单极性输出，若电压输出为±X V，则称为双极件输出。实际应用中需要单极性输出，也需要双极性输出，所以电路中应用一片双运放NRC4558来实现两种极性输出。电路中运放第7端输出为单极性0—5V，1端输出为双极性±5V。

实验接口电路如图2.2所示，XFER和WR2同时接DGND，WRl与80C51的WR连接，这样8位DAC存器始终处于导通状态。当CS后8位数据输入寄存器时，便直接通过8位AC寄存器，并由8位D／A转换器进行D／A转换。因此，此电路为异步输出结构方式。

图2.1 DAC0832引脚和内部功能框图

图2.2 DAC0832与89C51连接接口电路

2.3设计内容

2.3.1 89C51单片机介绍

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。其引脚如图2.3所示。89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造

技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁

存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案.

图2.3 AT89C51引脚图

2.3.2内容概要

完成89C51应用系统设计(晶振电路，上电复位电路等)，掌握直流电机的驱动原理，了解直流电机调速的方法。

编制程序改变0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。本实验中 D/A 输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。并完成主程序的设计及对应的子程序设计。选择适合的芯片, 元件并检查设计的原理图。按设计连线将其连接好，完成子程序调试，再完成总程序的调试。

PWM是单片机常用的模拟量控制方式，本例通过外接的A/D转换电路，对应外部不同的电压值，利用AT89C51单片机产生占空比不同的控制脉冲，驱动直流电动机以不同的转速转动。并通过外接的单刀双掷开关，控制电动机的正转与反转。

2.4电路分析

2.4.1程序流程图

图2.4程序流程图

图2.5元件清单

元件全部添加后，在Proteus ISIS的编辑区域中按图3.33所示的原理图连接硬件电路。