没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
"基于AT89C52单片机的电机设计" 本文档主要介绍了基于AT89C52单片机的电机设计的原理、结构和应用。单片机是一种微型计算机,具有强大的计算能力和存储能力,广泛应用于各个领域。AT89C52单片机是其中的一种,具有高性能、低功耗和小体积的特点,广泛应用于工业控制、机器人、自动化设备等领域。 控制器模块设计方案是单片机设计的核心部分,主要包括硬件设计和软件设计两个方面。硬件设计主要涉及单片机的选择、电路设计和PCB设计等方面。软件设计主要涉及单片机的编程语言、开发工具和应用软件等方面。 PWM控制技术是电机控制的一种重要技术,主要用于电机的速度调节和扭矩控制。 PWM控制技术可以实现电机的高精度控制,提高电机的效率和可靠性。 步进电机是一种特殊的电机,具有高精度和高可靠性的特点,广泛应用于机器人、自动化设备和医疗设备等领域。步进电机的主要特点包括高精度、低噪音和高可靠性等。 单片机原理是单片机设计的基础,主要包括单片机的结构、工作原理和应用等方面。单片机的结构主要包括中央处理器、存储器、输入/输出接口等几个部分。单片机的工作原理主要包括指令执行、数据存储和输入/输出操作等几个方面。 AT89C52单片机是一种高性能的单片机,具有高速度、低功耗和小体积的特点,广泛应用于工业控制、机器人、自动化设备等领域。AT89C52单片机的主要特点包括高性能、低功耗和小体积等几个方面。 本文档主要介绍了基于AT89C52单片机的电机设计的原理、结构和应用,包括控制器模块设计方案、PWM控制技术、步进电机和单片机原理等几个方面。
资源推荐
资源详情
资源评论
2016 届结课论文
《基于 AT89C52 单片机的电机设计》
学生姓名
学 号
所属学院 信息工程学院
专 业 计算机科学与技术
班 级 计算机 16-2 班
指导教师
教师职称 副教授
第 1 页 共 25 页
目录
目录∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1
摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
一、控制器模块设计方案∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
二、PWM 控制的基本原理∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
2.2 直流电机的 PWM 控制技术∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4
三、步进电机的概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6
3.1 步进电机的简介∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6
3.2 步进电动机动态指标及术语∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6
3.2.1 电机的共振点∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
四、单片机原理∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
4.1 单片机原理概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
4.2 单片机的应用系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
五、AT89C52 芯片∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
5.1 主要性能∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
5.2 功能特性描述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
5.3 引脚 P1 第二功能∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
5.4 振荡器特性 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
5.5 芯片擦除 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
六、对于 L298 芯片的说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10
七.对 74LS245 芯片的简介 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11
八、系统设计的仿真及分析 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
8.1 对 Proteus 软件简介∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
8.2 对于电机控制模块的说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
8.3 晶振模块的简介∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16
九、心得体会:∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17
十、参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17
附录∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
附件一:元件清单∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
附件二:源程序∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
第 2 页 共 25 页
摘要
本文是通过单片机对步进电机 PWM 调速器设计,主要实现对电机的控制。本设计主要
是实现 PWM 调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作,并实现电路的仿真。为实现
系统的微机控制,在设计中,采用了 AT89C52 单片机作为整个控制系统的控制电路的核心
部分,配以各种显示、驱动模块,实现对电动机转速参数的显示和测量;由命令输入模块、
及驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,不断给
电路发送 PWM 波形,驱动电路完成电机正反转控制.在设计中,采用 PWM 调速方式,通过
改变 PWM 的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。设计的整个控
制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件电路,提高了系统的稳
定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。
在电机转速控制占有至关重要的作用,其控制算法和手段有很多,模拟 PID 控制是最
早发展起来的控制策略之一,长期以来形成了典型的结构,并且参数整定方便,能够满足一
般控制的要求,但由于在模拟 PID 控制系统中,参数一旦整定好后,在整个控制过程中都
是固定不变的,而在实际中,由于现场的系统参数、温度等条件发生变化,使系统很难达到
最佳的控制效果,因此采用模拟 PID 控制器难以获得满意的控制效果。随着计算机技术与
智能控制理论的发展,数字 PID 技术渐渐发展起来,它不仅能够实现模拟 PID 所完成的控
制任务,而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点,应用面越来越广。
本设计以上面提到的数字 PID 为基本控制算法,以 AT89C52 单片机为控制核心,产生
占空比受数字 PID 算法控制的 PWM 脉冲实现对直流电机转速的控制。实现转速闭环控制,
达到转速调节的目的。在系统中采用 7ESG-MPX4-CC 显示器作为显示部件,通过按键对电
机正反转控制,启动后可以通过摘要显示部件了解电机当前的转速。该系统控制精度高,具
有很强的抗干扰能力。
关键字:AT89C52 单片机、PID 算法、PWM、7ESG-MPX4-CC 显示器、步进电机
第 3 页 共 25 页
一、控制器模块设计方案
根据设计任务,控制器主要用于产生占空比受数字 PID 算法控制的 PWM 脉冲,并对电
机当前速度进行采集处理,根据算法得出当前所需输出的占空比脉冲。对于控制器的选择有
以下三种方案。
方案一:采用 FPGA(现场可编辑门列阵)作为系统的控制器,FPGA 可以实现各种复杂
的逻辑功能[1],模块大,密度高,它将所有器件集成在一块芯片上,减少了体积,提高了
稳定性,并且可应用 EDA 软件仿真、调试,易于进行功能控制。FPGA 采用并行的输入输出
方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模实时系统的控制核心。通过输入模块将参数
输入给 FPGA,FPGA 通过程序设计控制 PWM 脉冲的占空比,但是由于本次设计对数据处理的
时间要求不高,FPGA 的高速处理的优势得不到充分体现,并且由于其集成度高,使其成本
偏高,同时由于芯片的引脚较多,实物硬件电路板布线复杂,加重了电路设计和实际焊接的
工作。
方案二:采用 AT89C52 作为系统控制的方案。AT89C52 单片机算术运算功能强,软件编
程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。相对于 FPGA 来说,它的芯片
引脚少,在硬件很容易实现。并且它还具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,在
各个领域中应用广泛。
方案三:采用传统的 AT89C51 单片机作为运动物体的控制中心。它和 AT89C51 一样都具
有软件编程灵活、体积小、成本低,使用简单等特点,但是它的频率较低、运算速度慢,
RAM、ROM 空间小等缺点。若采用 AT89C51 需要做 RAM,ROM 来扩展其内存空间,其硬件工作
量必然大大增多。
综合上述三种方案比较,采用 AT89C52 作为控制器处理输入的数据并控制电机运动较为
简单,可以满足设计要求。因此在本次设计选用方案二。
二、PWM 控制的基本原理
在采样控制理论中有一个重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环
节上时,其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果本相同,是指环节的输
出响应波形基本相同。
图 1a 的电路是一个具体的例子。图中
)(te
为窄脉冲,其形状和面积分别如图所示的
a、b、c、d 所示,为电路的输入。该输入加在可以看成惯性环节的 R-L 电路上,设其电流
)(ti
为电路的输出。图 1b 给出了不同窄波时
)(ti
的响应波形。从波形可以看出,在
)(ti
的上升
f(t)
0
t
f(t)
0
t
0
t
f(t)
0
t
f(t)
0
t
0
t
a
b
c
d
剩余24页未读,继续阅读
资源评论
智慧安全方案
- 粉丝: 3807
- 资源: 59万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功