单片机课程设计PWM调速Word下载.docx
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第三章设计程序………………………………………………...8
第四章Proteus仿真…………………………………………….12
第五章硬件制作………………………………………………...14
收获与体会……………………………………………………….17
附录.……………………………………………………….18
参考文献……………………………………………………….16
概述
单片机是一门技术性,应用性、实践性很强的技术。
课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节,课程设计的目的和任务就是配合单片机的教学和平时实验,以达到巩固消化课程的内容,进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练,启发创新思维,使之具有独立单片机产品和科研的基本技能,是以培养学生综合运用所学知识的过程,是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。
在实际生活中有好多地方都用到了单片机,因此学习好这门课程有着十分重要的意义。
Ø
一、设计要求题目:
基于PWM调速的电机调速器
自制一个单片机最小系统,包括串口下载、复位电路,采用单片机内部模拟产生一路PWM调制波,用以驱动电机调速,波形采用示波器观测,占空比和频率能显示在四位一体数码管上。
二、设计方案
本设计采用以AT89C51为核心的单片机控制方案。
利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口。
利用单片机定时器功能产生PWM波,利用动态扫描驱动数码管。
利用了键盘控制占空比。
其原理如图1-2所示。
89C52
最小系统
键盘
控制
显示驱动
PWM输出(LED模拟)
串口通信电路
图1-2单片机控制方案
三、硬件设计
1.最小系统设计
如图此为最小系统的,硬件电路原理图。
由几个部分组成:
1)串口下载电路
串口通信电路主要由MAX232芯片TTL电平转换芯片和一些外围电源,跟一个九孔串口接口组成。
上图为MAX232芯片的引脚封装图:
1、符合所有的RS-232C技术标准
2、只需要单一+5V电源供电
3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压V+、V-
4、功耗低,典型供电电流5mA
5、内部集成2个RS-232C驱动器
2)复位电路键盘电路
上电复位电路键盘模块
3)数码管驱动显示电路
四位数码管8个断码段先通过排阻上拉,再接到74LS244芯片驱动数码管段位。
而位选位通过4个9013三极管驱动。
74LS244芯片内部结构图
4)单片机主芯片电路
包括晶振起振电路,和四个端口的排针扩展
2.设计总体电路图如下图所示:
四、程序设计
1.模块介绍
该计程计价系统的软件设计分为以下几个模块:
主程序模块
///////////////主函数定义///////////////
voidmain()
{
Init_all();
P1=0XFF;
while
(1){
KeyScan();
Trans();
Display();
}
///////////////初始化函数定义///////////////
voidInit_all()
TMOD=0X02;
TH0=0X00;
TL0=0X00;
ET0=1;
EA=1;
TR0=1;
//
///////////////显示函数定义///////////////
voidDisplay(void)//函数定义
P2=0XFE;
//选通P2^0
P0=segment[Seg[0]];
//输出相应显示值
Delay(200);
//显示延时
P2=0XFD;
//选通P2^1
P0=segment[Seg[1]];
P2=0XFB;
//选通P2^2
P0=segment[Seg[2]];
P2=0XF7;
//选通P2^3
P0=segment[Seg[3]];
}
///////////////定时器1中断函数定义///////////////
voidTimer0_ISR(void)interrupt1
statici=0;
i++;
if(i<
Duty)PWM=1;
//Duty=占空比(0-99);
elsePWM=0;
if(i>
99)i=0;
2.程序流程图
主程序流程图:
定时器中断1程序流程图:
五、Proteus仿真
ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;
有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有:
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。
在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;
同时支持第三方的软件编译和调试环境,如KeilC51uVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。
总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。
本课程设计在做完方案设计和程序编辑后后就是利用Proteus进行硬件仿真,先把需要的元器件从元件库里面调出来,再按照接线原理图把线连接好,检查线路准确无误后再把用KELL生成的HEX程序文件导入单片机里,一切就绪后开始进行联调,若仿真结果与设计的不同,则先找有无硬件设置错误,再检查程序,不断检查,直至仿真成功。
仿真联调过程如下:
1、KeilC51v7.50软件和Proteus7.7SP软件,分别进行安装。
2、把Proteus安装目录下VDM51.dll(C:
\ProgramFiles\LabcenterElectronics\Proteus6
Professional\MODELS)文件复制到Keil安装目录的\C51\BIN目录中。
3、编辑C51里tools.ini文件,加入TDRV1=BIN\VDM51.DLL("
PROTEUSVSMMONITOR51DRIVER"
)
4、Keil里设置:
project-->
optionsforproject-->
debugtab
5、选中useProteusVSMmonitor51
6、载入Proteus文件
7、KeilC与Proteus连接仿真调试
单击仿真运行开始按钮,我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化,红色代表高电频,蓝色代表低电频。
在LED显示器上,循环显示1-4。
8、若联调失败,则返回重新检查再进行调试。
系统仿真图如下:
示波器显示输出占空比和频率
加了直流电机驱动电路的仿真电路
六、硬件制作
在软件仿真成功交老师检查后,就可以去领取器件做硬件设计了。
硬件制作所要求的就是细心,再就是经验。
硬件制作过程如下:
1、领取元器件,检查元器件是否是自己所需要的;
2、规划,综合考虑各个器件的引脚及接电源和节点的情况,对接线路径进行规划,尽量避免线路的重叠,要求做的美观、使用;
3、焊接固定座槽,注意不要短路和段路;
4、连接各条线路,不要错漏,也不要重复,这里尤其要小心;
5、接线完毕进行检查,再把芯片装上去;
6、下载程序
7、接通电源,测试
8、测试成功则交老师检查,否则返回5重做。
七、心得
单片机一门实用很强的技术,要完全掌握它很难,也需要花很多的时间。
而单片机课程设计不仅是对单片机掌握程度的一个测试,而且对于我们学会单片机,加深对单片机的了解有很大的作用。
这个设计用到了单片机,电路等方面的知识,通过这次课程设计,使我对单片机及其附属电路有了一定的了解,对课本上的知识有了近一步的掌握,也深刻明白了自己的不足。
完成本次课程设计的过程,是一个从无到有的过程,经历了兴奋、自信、失落、奋发、所悟、完成几个过程。
刚做做课程设计时,仔细阅读设计的题目和要求,以为没什么困难的,所用的知识书上都有。
可是当我动手开始做的时候,才发现其中的算法,设计是那么繁琐。
经过一天的努力,毫无结果。
失落的心情油然而生。
于是,再到图书馆和网上查找资料,在经过借鉴很多类似的资料,文献后,总算是有点眉目了。
埋头苦干的过程是痛苦的,尤其是在思考算法和程序框架时,迷茫,烦躁,特别是当苦思出来一个结果,又被自己推翻,心痛的无法言绘。
在痛苦中挣扎,建立推翻,参考别人的思路,建立,再次在推翻,获的喜悦,不懂付出怎么能知道回报的快乐,一分耕耘一分收获,有付出才会有回报,就在这样的痛与快乐的交换中,我学到了知识,学到了做人的道理。
通过这短短一周的实践,我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。
最少很多元器件根本不知道有什么功效,在仿真仪器中是什么代码。
有的知识,自己感觉已经掌握得差不多了,但是实际操作起来就有问题出现了。
我遇到了不少问题,花费了很多的时间。
这让我重新反思我们的学习,深刻领悟到我们这个专业动手,实践的重要性。
理论不经过实践考验,是没法实施的,就像我们编的程序,很多方面考虑的都不够,几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。
这次的课程设计,让我学到了很多书本上学不到的东西,学到了实际应用
时,是取用成本的最小化,做设计不仅要考虑大的方面,小的方面也必须做到完
美。
在遇到困难时,有时我们几个一组的同学还需要一起讨论问题的源头在哪里,怎么样去解决才是一种最优化的解决方案。
在这样的一个过程中,也加深了我们对于团队精神的了解。
附录
主要使用到的器件有:
C51芯片,74LS244,发光二极管,LED显示管,键盘、导线等。
参考文献
[1]杨恢先单片机原理与应用国防科技大学出版社2002.7
[2]张友德MCS-51单片机实验指导复旦大学出版社1993.4
[3]张毅刚MCS-51单片机原理及应用哈尔滨工业大学出版社2004
[4]
刘守义.单片机应用技术.西安:
西安电子科技大学出版社,2002
[5]
胡
键.单片机原理及接口技术实践教程.北京:
机械工业出版社,1998
[6]
张洪润.单片机应用技术.北京:
清华大学出版社,1997
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- 单片机 课程设计 PWM 调速