《用单片机控制直流电》.doc

目录 第一章 引言 1 1.1 选题背景 1 1.2 研究目标与意义 1 第二章 方案设计与论证 3 2.1 直流调速系统 3 2.1.1 静止可控整流器 3 2.1.2 直流斩波器或脉宽调制变换器 4 2.2 电机驱动 6 2.2.1 设计目标 6 2.2.2 设计方案 6 2.2.3 LG9110简介 7 2.3 单片机的选择 7 2.3.1 设计目标 7 2.3.2 设计方案 7 2.3.3 AVR单片机简介 8 2.4 温度检测 9 2.4.1 设计方案 9 2.4.2 DS18B20简介 9 2.5 电子时钟 10 2.5.1 设计方案 10 2.5.2 DS1302简介 10 2.6显示系统 10 2.6.1 设计方案 10 2.6.2 ST7920简介 10 2.7系统框图 11 第三章 硬件设计 12 3.1 ATmega16L单片机硬件结构 12 3.1.1 引脚配置 12 3.1.2 综述 13 3.1.3 时钟源 13 3.1.4 晶体振荡器 14 3.1.5 标定的片内RC 15 3.1.6 8位有PWM与异步操作的定时器/计数器2 15 3.1.7 相位修正PWM 模式 15 3.2 LG9110电机驱动芯片电路设计 16 3.2.1 引脚配置 16 3.2.2 电路图 17 3.3 4*4矩阵键盘电路设计 17 3.3.1 工作原理 17 3.3.2 电路图 18 3.4 DS18B20温度芯片电路设计 18 3.4.1 引脚配置 18 3.4.2 内部结构 19 3.4.3 电路图 19 3.5 DS1302时钟电路设计 20 3.5.1 引脚功能及结构 20 3.5.2电路图 20 3.6 LCD12864显示电路设计 21 3.6.1 ST7920与MCU的接口 21 3.6.2 电路图 21 第四章 软件设计 22 4.1 4X4矩阵键盘驱动设计 22 4.1.1 键码识别 22 4.1.2注意事项 23 4.2 ST7920显示驱动设计 23 4.2.1 串口时序图 23 4.2.2 指令说明 24 4.2.3 初始化流程 24 4.3 DS18B20 DS1302驱动设计 25 4.3.1 DS18B20温度芯片 25 4.3.2 DS1302时钟芯片 26 4.4 主程序设计 27 4.4.1 主程序界面 27 4.4.2 流程图 27 4.5 调速子程序 28 程序清单 28 4.6 显示界面 29 第五章 结束语 30 致谢 31 参考文献 32 附录A 部分程序清单 33 主程序清单 33 菜单程序清单 35 4*4矩阵键盘驱动 38 附录B 硬件原理图 41 附录C PCB原理图 42 附录D 硬件实物图 43 外文资料原文 44 翻译文稿 48 第一章 引言 1.1 选题背景 电机是一种能量转换的装置，在国民经济中起着重要作用，无论是在工农生产、交通运输、国防宇航、医疗卫生、商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器，都大量的使用着各种各样的电机，如汽车、电视机、电风扇、空调等等也离不开电机。同时，在越来越多的应用场合，只能旋转的电机己无法满足要求，而是要求能够实现快速加速、减速或反转以及准确停止等功能。必须寻找新的电机控制器来适应时代的发展。传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。 直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，其主要特点是： (1)常规的晶闸管直流调速系统中大量硬件可用软件代替，从而简化系统结构，减少了电子元件虚焊、接触不良和漂移等引起的一些故障，而且维修方便； (2)动态参数调整方便； (3)系统可以方便的设计监控、故障自诊断、故障自动复原程序，以提高系统的可靠性； (4)可采用数字滤波来提高系统的抗干扰性能； (5)可采用数字反馈来提高系统的精度； (6)容易与上一级计算机交换信息； (7)具有信息存储、数据通信的功能； (8)成本较低。 此次课题设计一个直流调速系统 随着微电子技术,微处理机以及计算机软件的发展,使调速控制的各种功能几乎均可通过,借助软件来实现。即从过去的模拟控制向模拟-数字混合控制发展,最后实现全数字化。 在数字化系统中,除具有常规的调速功能外,还具有故障报警,诊断及显示等功能,同时,数字系统通常具有较强的通信能力,通过选配适当的通信接口模板,可方便地实现主站(如上一级PLC或计算机系统)和从站(单机交,直流传动控制装置)间的数字通信,组成分级多机的自动化系统。为易于调试,