毕业论文：基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计1.doc

基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计 摘要 本文主要研究了利用Quick51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用8051单片机自制了一个摘要 1 目录 2 第一章 概述 3 1.1 概述 3 1.2 Quick51的技术简介和发展前景 3 1.2.1 SmartSOPC与Quick51 3 1.2.2 Quick51特性 4 第二章 总体方案设计 5 2.1 8051单片机简介 6 2.2 PWM信号发生电路设计 12 2.2.1 PWM的基本原理 12 2.3 128*64液晶显示 13 第三章 硬件设计与连接 14 3.1传感器电路设计 14 3.2 信号处理电路设计 16 3.3存储器电路设计 17 3.3.1 I2C总线概述 17 3.3.2 存储器电路 18 3.4 显示电路设计 18 3.5 PWM信号发生电路设计 19 第四章 软件设计 20 4.1系统软件总流程图 20 4.2程序清单 21 第五章 结论与展望 31 附录 32 附一 速度控制子程序 32 附二 电路图 35 参考文献 36 答辩问题 37 概述 概述 本文主要研究了利用Quick51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。 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。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。 PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。 1.2 Quick51的技术简介和发展前景 1.2.1 SmartSOPC与Quick51 SmartSOPC教学实验开发平台集众多功能于一体，是SOPC、DSP、EDA、ARM、ARM7 SOC以及8051教学实验、科研开发的最佳选择。开发平台采用“主板＋核心板”的模式，更换不同的核心板即可实验不同平台的功能。 Quick51正是跟SmartSOPC相配套的8051单片机核心板。Quick51是一款自由的、开放全部系统资源的单片机实验板。单片机芯片采用Philips必威体育精装版推出的拥有64KB Flash的增强型8052内核单片机P89LV51RD2，工作电压3.3V（3V逻辑是大趋势）。Quick51与SmartSOPC配合，可以做各种单片机教学实验，如LED点阵扫描显示、键盘检测、动态数码管、液晶屏、电机驱动、I2C总线、红外收发、蜂鸣器、数字温度计、电子钟，等等。 1.2.2 Quick51特性 采用Philips半导体新型单片机P89LV51RD2，增强型Intel 8052 CPU内核。具有许多增强功能，如内置64KB用户程序Flash，8KB引导Flash（用来支持ISP和IAP功能），1KB片内静态RAM，双倍速模式，双DPTR，4个中断优先级，进入掉电模式后外部中断可唤醒（8052只有复位，不方便），硬件SPI，增强型UART，等等。 配备的P89LV51RD2单片机支持ISP（在系统可编程）方式下载用户程序。Quick51只需要一根普通电脑RS-232通信电缆（该电缆已经随SmartSOPC实验箱标配）就能实现ISP下载，不需要制作专门的下载线。 配备1片专门的仿真芯片。在目前最流行的8051内核单片机Windows环境软件开发工具Keil C51的支持下，能够方便地进行硬件在线仿真，而且并不需要安装特别的驱动程序。该仿真芯片能够全面支持单步、全速、断点、跳出、变量观察、外围设备访问等仿真功能。 晶振（默认11.0592MHz）采用插座式安装，为用户替换成其它频点的晶振来做实验提供了方便。