基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计.doc

直流电机转速PID控制系统设计 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 单片机原理课程设计任务书 班级：自动化07 姓名： 指导教师：曹利钢 2010年6月7日 设计题目：基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计 设计任务和要求 1.直流电机型号自选 2.对直流电机转速实时显示 3.对转速实现恒值控制 4.转速控制范围：10％～90％，其中为电机额定转速 5.稳态精度达：±5r/min。：围aosu 设计成果 设计说明书一份 电路图一份 参考资料 1.胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2004 2.陈光东，赵性初.单片机微型计算机原理与接口技术(第2版)[M].武汉：华中科技大学出版社，1999 教研室主任签字： 年 月 日 目 录 第一章 直流电机工作原理 4 1.1 工作原理 4 1.2、直流电机PID控制原理方框图 5 第二章 硬件设计与实现 8 2.1 硬件设计 8 2.2系统面板图 15 第三章 流程设计 17 3.1 软件设计流程图 17 第四章 程序说明 20 4.1 直流电机部分程序 20 4.2 温度检测部分程序 28 第五章 说明及调试 36 6.1 调试过程 36 6.2 运行结果 37 课程设计体会 ………………………………………………39 参考文献…………………………………………………… 39 第一章 直流电机工作原理 1.1 工作原理 本设计中的电子钟的核心是AT89C51。硬件电路主要由六部分构成：PID控制电路、复位电路、键盘电路、显示电路、串行通信电路以及温度检测电路。 PID控制电路是电子钟硬件电路的核心，没有PID控制电路，直流电机无法正常稳定运行。本系统电路采用的晶振11.0592MHz，一号单片机定时器采用的是定时器0工作在方式2定时，用于实现一定时间的计时，定时时间为10ms。复位电路可使单片机回复到初始状态。键盘可实现对直流电机转速的设定及启动的操作。温度检测是通过DS18B20芯片实现，在温度显示中还要注意数的转换。在该设计中还用到定时器1工作在方式2用来产生9600的波特率，用在两片单片机之间串行传送数据。 外部中断INT1 当电机转一圈时向外部中断进行一次中断计数，从而实现电机转速的测量。 一号单片机转速显示 当电机转动时，显示部分可以把电机的设定转速或者是通过通信由温度计算的转速显示出来，同时在右侧部分显示电机当下的转速。 二号单片机的温度显示与之类似。 温度测量 温度测量有专门的芯片DS18B20。DS18B20 可编程温度传感器有 3 个管脚。GND 为接地线，DQ 为数据输入输出接口， 通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD 为电源接口，既可由数据线提供电源，又可 由外部提供电源，范围 3．O～5．5 V。当 DSI8B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以 16 位带 符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的 0，1 字节。单片机可通过单线接口读 到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以 0．062 5℃／LSB 形式表示。 按键选择 一号单片机的键盘采用4×4的按键方式检测按键。P0、P1口不断扫描按键的行和列从而计算出所选择的数值，进而执行相关的程序。 二号单片机原理类似。 直流电机驱动部分 一号单片机根据端口采集到的电机的转速，经过PID计算，通过另一端口发送PWM波，从而使电机改变转速。 1.2、直流电机PID控制原理方框图 图2.2 电路连接图 第二章 硬件设计与实现 2.1硬件设计 直流电机PID控制电路的核心是两块89C51，用两块89C51作控制是为了电机控制和温度检测互不干扰，其中一块控制电机，另一块实现温度检测。 2.1.1 按键电路设计 根据功能需要，本控制电路需要设置一下功能键：按键设定转速。在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线