单片机控制直流电机并测速(电压AD、DA转换以及pwm按键调速正转反转)

单片机原理及应用

课程设计报告书

题目：用单片机控制直流电动机并测量转速******

学号：**********

专业：电子信息工程

指导老师：***

设计时间：2014年 11月

信息工程学院

目录

1. 引言 (1)

1.1 设计意义 (1)

1.2 系统功能要求 (1)

2. 方案设计 (1)

3. 硬件设计 (3)

3.1 AT89C51最小系统 (3)

3.2 按键电路 (4)

3.3 A/D转换模块 (4)

3.4. D/A转换模块 (6)

3.5 电机转速测量电路 (7)

3.6 显示电路 (8)

3.7 总电路图 (10)

4. 软件设计 (111)

4.1 系统主程序设计 (12)

4.2 按键扫描程序设计 (12)

4.3 显示子程序 (12)

4.4 定时中断处理程序 (12)

4.5 A/D转换程序 (13)

5. 系统调试 (14)

6. 设计总结 (16)

7. 参考文献 (17)

8. 附录A；源程序 (18)

9. 附录B；电路原理总图、作品实物图片 (23)

用单片机控制直流电动机并测量转速

1 引言

1.1. 设计意义

电动机作为最主要的动力源，在生产和生活中占有重要地位。电动机的调速控制过去多用模拟法，随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制也发生了深刻的变化，本系统利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。

1.2.系统功能要求

单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。

通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电动机的转速。

手动扩展。在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电动机减速减。在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。

用显示器LED或LCD显示数码移动的速度，及时形象地跟踪直流电动机转速的变化情况。

2 方案设计

为了使用单片机对电动机进行控制，对单片机的基本要求应有足够快点速度；有捕捉功能。总体设计方案如图所示

图2.1总体设计方案

（1）键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P3.0口输出信号，该编码通过DAC0832译成相应的模拟电压，经过信号放大实现电动机转向与转速的控制。

（2）可变电阻接ADC0808转变成相应电压的数字信号，单片机通过P1口读取，再由P2口输出与转速相应的8位BCD编码与DAC0832相接。电动机的运转状态则通过四位数码管显示出来。

（3）电机的测速显示，采用光电传感器测量电机的转速，在设计中，在电机转轴末梢上安装纸卡，在纸卡上留出两个孔。电机转轴每转一圈，发射二极管发出的光便通过纸卡的孔到达接受二极管，就可在接受二极管上产生相应的脉冲信号。计算下1s内输出的脉冲信号的个数，把计数的结果取一半，就可得到电动机的转动速度。

（4）通过Max7219驱动器驱动4位共阴极LED灯，这样节省了许多I/O口。

3硬件设计

3.1AT89C51最小系统

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000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AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51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3.1 单片机最小系统的设计

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，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RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

3.2 按键电路

单片机的P3.6和P3。7口分别接一个按键用于控制电机。当按下“叫”键时，电机转速提高，进入加速状态；当按下“减”键时，电机转速减慢，进入减速状态。通过“加”“减”两个按键可以达到键盘控制电机的作用。

3.3 A/D转换模块

（1）ADC0808

ADC0808是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。

主要特性

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个+5V电源供电。

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度。

7）低功耗，约15mW。

ADC0809的工作过程

首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿