基于单片机的转速控制系统设计1.doc

目 录 1单片机作息时间控制钟的功能规划 1 2 方案设计 2 2.1硬件方案设计 2 2.2 软件设计方案 3 2.2.1 程序实现的基本功能 3 2.2.2 程序操作流程设计方案 3 3 硬件电路设计与分析 3 3.1 单片机最小系统电路 3 3.2数码管显示电路 4 3.3 按键接口电路 5 3.4 LED指示电路 6 3.5 蜂鸣器接口电路 6 3.6 RS-232接口电路 7 4 软件设计 7 4. 1 主控模块程序 7 4. 2 中断调用程序 9 4. 3数码管时间显示刷新程序 10 4. 4 按键修改北京时间、打铃时间程序 11 4. 5 打铃子程序 12 5调试与测试 12 6 技术小结 13 7 单片机作息时间控制钟的使用说明 14 8 心得体会 14 9参考文献 15 附录1 电路原理图 16 附录2 程序清单 17 摘要 本课程设计是一个基于单片机的转速控制系统设计，以STC89C51芯片为核心，硬件系统包括电源、主控模块、按键模块和LCD显示模块和霍尔传感器测电机转动等四大模块。系统软件部分由主函数控制模块、定时中断和外部中断模块、初值定义模块、按键修改部分、LCD初始化模块、PID控制转速模块、回路控制转速模块等组成。其设计的目的是实现实时控制电机转速，并用LCD液晶显示器显示出设定转速、当前采集电机转速、占空比和PID控制参数。设计原理是根据LCD显示原理、按键线反转法识键和译键动态扫描显示原理、单片机的定时中断原理、外部中断直接将霍尔传感器所检测的脉冲进行计数原理。通过硬件和软件设计最后实现实验要求的功能：按键设定并显示转速、实时显示采集转速，按键控制电机停转，PWM转速闭环控制。 关键字：STC89C51芯片 转速 PWM控制 1 转速控制系统的基本功能设计规划 本课程设计单片机选用STC89C51单片机。根据系统功能要求，系统核心为单片机，其外设由电机、LCD液晶显示和4*4矩阵按键四模块组成。其中各模块的具体功能如下：单片机控制PWM实时占空比来控制电机的转速，通过外部中断计数霍尔传感器检测的脉冲数，经过软件设计计算在一分钟内的转速显示在LCD上，4*4矩阵按键修改设定速度、PID控制参数以及选则回路控制转速的模式。在规定4*4矩阵键盘时，设定16个按键一次为1—16；1—10为数字按键，修改具体某一位时，按键按下的值减一位显示的值，按键13为回路控制模式选择按键，按下奇数次为PID控制，偶数次为分控制档对占空比进行控制；按键14为修改设定速度按键，按下1次修改速度百位，按下2次修改速度十位，按下3次修改个位，按下4次，修改千位，然后一次循环；按键15为修改PID参数按键，依次对P、I、D进行修改；按键16为电机转动启停键，按下奇数次为停止，偶数次为启动。LCD液晶显示，分四行，第一行显示设定速度，第二行显示采集速度，第三行显示PWM占空比，第四行显示PID控制参数。 其中功能详细如下: ①按键设定并显示转速，实时显示实际转速； ②按键控制电机起停； ③PWM转速闭环控制。 其系统组成结构图如下： 2 方案设计 2.1硬件方案设计 本设计中，单片机STC89C51为整个系统的控制部件，是转速控制系统的核心控制部件。其中振荡电路采用外接晶体的接法，靠单片机利用内部时钟方式来完成。它是系统的主频率，为单片机执行服务时的基准，其晶振采用频率为11.0592MHZ和1.5pF电容。单片机的基本结构中还包括复位电路，采用外部复位电路，是上电复位及按键复位的一种实用电路。对于显示电路，采用LCD液晶显示的方式，对设定转速、采集转速、占空比、PID进行实时显示。电机转速通过霍尔传感器采集脉冲，其霍尔传感器的FR接在P14口控制电机的占空比，FC接在P32口，直接外部中断采集脉冲；LCD显示器的CS接P10，SID接P11，SCLK接P12，3个LED指示灯分别接在P15、P16、P17上，按键接在P2口上。 其具体接线原理图如下： 图2 转速控制系统连接原理图 2.2 软件设计方案 2.2.1 程序实现的基本功能 1)、LCD显示设定速度、采集速度、PWM占空比、PID参数; 2)、按键修改设定速度、PID参数； 3)、按键控制电机启停; 4)、PWM转速闭环自动控制。 2.2.2 程序操作流程设计方案 本设计是基于单片机的转速控制系统的设计，所以核心内容是单片机控制，通过不断地脉冲计数、计算速度、PWM占空比的调节、刷新显示。以及按键扫描和执行相应的按键功能，按照设计功能，先写LCD显示和按键扫描程序设计和调试，然后转速检测程序设计及调试，再进行PWM占空比的回路控制调节电机转速程序设计及调试，在各个功能都调试好后，整体下载到实验箱中进行调试与测试，最后达到实验预期的功能。 3 硬件