（论基于at89c52单片机的电机设计 本科论文.docVIP

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 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 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 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AT89