微机电流电机控制(第三组).doc

09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 湖湖南南人人文文科科技技学学院院 课程设计报告 课课 程程 名名 称 称 微机接口技术与应用课程设计 设设 计计 题题 目目 微机直流电机控制 系系 别 别 计算机科学技术系 专专 业 业 计算机科学与技术专业 组组 别 别 09 级本科二班第三组 组组 员员 吴通 朱韬 周思亮 杨晨 杨金 学学 号 号 09408214 16 15 13 12 起起 止止 日日 期期 2012 6 15 2012 6 28 指指 导导 教教 师师 刘庆 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 课程设计题目微机直流电机控制 组号第三组班级09 计科二班 系别计算机科学技术系专业计算机科学与技术专业 组长吴通 09408214 组员朱韬 09408216 周思量 09408215 杨晨 09408213 杨金 09408212 指导教师刘庆 课程设 计目的 通过直流电机 学习直流电机的控制原理与方法 课程设 计环境 1 PC 兼容机 2 Windows 2000 3 MFID 多功能微机实验平台 含 PCI 总线驱动板 4 MF2KI 集成开发环境 5 VC 6 0 课程 设计 要求 1 掌握接口硬件开发平台的使用方法 利用现有的实验平台和 PC 机 组成一个微 机模拟应用系统 结合一个实际的接口技术问题在实验台上编程模拟实现 2 由一个主控机监控和若干个下位机组成 主控机负责数据处理 下位机负责访问 接口 3 掌握基本接口电路的综合应用 4 掌握接口电路的驱动程序和界面软件的设计与编制 学会调试与测试接口软件的 一般方法 5 微机接口技术及接口芯片的综合应用 日期工 作 内 容 2012 6 15 6 18 搜集相关的设计资料 确定选题 20012 6 19 6 20 搜集并熟悉相关课题资料 整理出设计思路 20012 6 21 将整体思路模块化 并对本组成员进行工作分组 2012 6 22 6 23 整理思路 画出工作流程图和设计原理图 2012 6 24 2012 6 25 着重编写和调试运行程序 2012 6 26 6 27 结合硬件配置系统环境 并进行系统验证 课程 设计 工作 进度 计划 2012 6 28 整理所有资料撰写电子文档 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 目目 录录 一 课程设计目的和要求 一 课程设计目的和要求 3 二 课程设计题目 二 课程设计题目 4 三 课程设计平台环境 三 课程设计平台环境 4 四 实现功能及特色 四 实现功能及特色 4 五 任务分配 五 任务分配 4 六 客户端程序设计内容分析 六 客户端程序设计内容分析 4 1 总电路功能介绍 4 2 原理图 流程图 6 3 实验资源配置 8 4 直流电机运行及方向控制程序 8 七 感想体会 七 感想体会 14 八 参考文献八 参考文献 14 课程设计任务书及成绩评定课程设计任务书及成绩评定 15 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 一 课程设计目的和要求 一 课程设计目的和要求 1 掌握接口硬件开发平台的使用方法 利用现有的实验平台和 PC 机 组成一个微 机模拟应用系统 结合一个实际的接口技术问题在实验台上编程模拟实现 2 由一个主控机监控和若干个下位机组成 主控机负责数据处理 下位机负责访问 接口 3 掌握基本接口电路的综合应用 4 掌握接口电路的驱动程序和界面软件的设计与编制 学会调试与测试接口软件的 一般方法 5 微机接口技术及接口芯片的综合应用 二 课程设计题目 二 课程设计题目 第 3 题 微机直流电机控制 设计一直流电机控制系统 实现对电机的正转 反转和速度控制 三 课程设计平台环境 三 课程设计平台环境 Windows 2000 实验台 VC 6 0 四 实现功能及特色 四 实现功能及特色 采用 MFID 实验平台和直流电机模块进行硬件的连接及编写软件控制方向 使直流电 机可以进行正反方向运转 五 任务分配 五 任务分配 1 画出工作流程图和设计原理图 吴通 2 着重编写和调试运行程序 吴通 朱韬 3 结合硬件配置系统环境 并进行系统验证 周思亮 杨晨 4 整理所有资料撰写电子文档 朱韬 杨金 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 ra Ea n T0 T2 I U T1 Rc 说明 U 电压 Ea 电枢电动势 n 转速 I 电枢电流 ra 电枢回路电阻 Rc 外在电枢电阻 T1 T2 负载转矩 T0 空载转矩 磁通量 六 客户端程序设计内容分析 六 客户端程序设计内容分析 1 总电路功能介绍 总电路功能介绍 1 直流电机 PWM 调制控制系统具有加速 减速 正转 反转 停止控制功能 操作 开关通过中断控制直流电机的加速 减速 正转 反转 停止控制功能 并通过 LCD 液晶 显示 振荡 时钟电路和复位电路由 80C51 单片机内部给出 直流电机转动速度由 LCD 液 晶显示 操作开关状态由液晶显示器显示 2 直流电机转速 直流电机的数学模型可用下图表示 电机的电枢电动势 Ea 的正方向与电枢电流 Ia 的 方向相反 Ea 为反电动势 电磁转矩 T 的正方向与转速 n 的方向相同 是拖动转矩 轴 上的机械负载转矩 T2 及空载转矩 T0 均与 n 相反 是制动转矩 直流电机的数学模型 根据基尔霍夫第二定律得 U Ea Ia Ra Rc 得直流电机的转速公式 n Ua IR Ce 推出 n Ea Ce 可以看出 对于一个已经制造好的电机 当励磁电压和负载转矩恒定 时 它的转速由回在电枢两端的电压 Ea 决定 电枢电压越高 电机转速就越快 电枢电 压降低到 0V 时 电机就停止转动 改变电枢电压的极性 电机就反转 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 2 原理图 流程图 原理图 流程图 1 整个工程的原理接线图 直流电机实原理图 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 2 流程图 开始 初始化8255 PC口输出 有键按下 结束 正转 反转 Y Y N N Y N 结束 实验框图 3 实验平台与扩展板用 26 芯排线相连 MPID 实验平台 20 芯 排 线 26 芯 排 线 20 芯 排 线 26 芯 排 线 T 型板信号线 T 型 板 T 型板实验区 T 型板实验区 直流电机实验框图 J3 J5 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 3 实验资源配置 实验资源配置 1 电源 机内供电 将平台的电源开关拔到 内 的位置上 2 本实验所涉及的资源 8255 直流电机 4 只 TIP122 1K 电阻 6 只 500 电阻 2 只 5 红色发光二极管 1 只 5 绿色发光二极管 1 只 C1815 三极管 4 只 IN4004 二极管 4 只 3 I O 端口地址 8255 的 4 个端口地址为 300H 303H 其中 A 口 300H B 口 301H C 口 302H 命令口 303H 4 4 软件资源 MF2KI 集成开发环境软件提供了丰富的汇编语言和 C C 语言程序开发工 具 4 直流电机运行及方向控制程序 直流电机运行及方向控制程序 include include include include include define PA XBYTE 0 x1FFF A 口地址 define PB XBYTE 0 x3FFF B 口地址 define PC XBYTE 0 x5FFF C 口地址 define CON XBYTE 0 x7FFF 控制字地 uchar key 0 定义 key 为全局变量 uint a 100 uchar n 5 单次增加的步长 用于输出脉冲占空比控制 uint k1 0 mn 10 设置 mn 为转向标志位 uchar bai shi ge uintseg code 11 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x98 0 xff 0 9 的七段显示代 码 THE MAIN PROCESS void main CON 0 x80 P1 5 0 使电机停转 TMOD 0 x15 定时器 1 工作在模式 1 TH1 0 xFF 定时器 1 的溢出中断时间为 50ms 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 TL1 0 xb0 ET1 1 TR1 1 while 1 key GetKey case 1 case 9 是预先设定的速度 方便电机直接调节到该速度 避免通过 键调节 switch key case 1 a 10 break case 2 a 25 break case 3 a 40 break case 4 a 55 break case 5 a 70 break case 6 a 90 break case 7 a 110 break case 8 a 130 break case 9 a 150 break case P1 4 0 control break 电机加速 case control break 代表减速 case P1 7 0 P1 6 1 mn 0 control break 电机顺时针 转 case c P1 7 1 P1 6 0 mn 1 control break 逆时针 转 case control 键按下时 电机开始转动 default break 不影响电机运行 THE END OF MAIN PROCESS THE INTERRUPTION FUNCTION void time interrupt 3 中断号为 3 即是定时器 1 溢出中断 此处是计时 50ms 中断一次 TR1 0 此函数用于显示速度 k1 TL0 display a 100 a 100 10 a 10 mn if count 51 sprintf s 04d k1 1000 注意 sprintf 的用法 确保有四位输出 count 1 k1 0 display a bai shi ge 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 TH1 0 x3c TL1 0 xb0 TH0 0 x00 TL0 0 x00 TR1 1 THE INTERRUPTION FUNCTION THE GETKEY FUNCTION WHICH WAS USED TO GET THE INFORMATION FROM THE KEY 行信号从 P1 口的低四位读进 列信号从 P2 口的高四位读进 uchar GetKey P1 0 0 P1 1 1 P1 2 1 P1 3 1 P2 0 1 P2 1 1 P2 2 1 P2 3 1 nop nop 适当的延时以便消除抖动 if P2 0 return 7 if P2 1 return 8 if P2 2 return 9 if P2 3 return P1 0 1 P1 1 0 P1 2 1 P1 3 1 nop nop if P2 0 return 4 if P2 1 return 5 if P2 2 return 6 if P2 3 P1 4 0 return P1 0 1 P1 1 1 P1 2 0 P1 3 1 nop nop if P2 0 return 1 if P2 1 return 2 if P2 2 return 3 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 if P2 3 return P1 0 1 P1 1 1 P1 2 1 P1 3 0 nop nop if P2 0 return c if P2 1 P1 4 0 return 0 P1 4 和 P1 5 脚通过一个 与 门用来防止误启动 if P2 2 return if P2 3 return return 0 延时程序 THE DELAY FUNCTION void delay uint i uint j k for i 0 i for j 10 j 0 j for k 10 k 0 k THE DISPLAY FUNCTION void display uchar bai uchar shi uchar ge uint mn PB 0 x08 0000 1000 PA seg code ge delay 2 PB 0 x04 0000 0100 PA seg code shi delay 2 PB 0 x02 0000 0010 PA seg code bai delay 2 PB 0 x01 0000 0001 PA seg code mn delay 2 注意这儿的延时越短越好 应为处理终端的时间越短 对电机 的实时性显示就越好 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 THE CONTROL FUNCTION 由于参数 a 是一个全局变量 代表着脉冲的占空比 每次调用函数时 必须注意参数 a 值 如果按键为 加速减速 以及 c 正转反转 时 不需跳出循环 按其他键时 需 要跳出循环 必须需要重新设置占空比 P1 4 和 P1 5 脚通过一个 与 门用来防止误启动 void control EA 1 while 1 if a 150 a 150 设置了 a 的最大值 限定了电机的最高速度 if a 10 a 10 设置了 a 的最小值 限定了电机的最高速度 P1 5 1 与 P1 4 信号形成控制 L298 的控制信号达到控制转速的目的 delay a 调用延时 形成脉宽的调节 P1 5 0 电机逐渐停转 delay 160 a 以下的程序改变 a 的值达到改变脉冲宽度的目的 key GetKey if key 减速 a a n else if key a a n 加速 else if key 如果按下 键 则电机顺时针转 P1 6 1 P1 7 0 mn 0 else if key c 反转 P1 7 1 P1 6 0 P1 4 1 mn 1 else if key key 0 如果按下停止键 或者 0 P1 5 0 P1 4 1 ENA 0 P1 5 0 电机停转 break else if key 0 如果没有按键按下 则继续在此 while 循环中运行 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 switch key case 1 a 10 break case 2 a 25 break case 3 a 40 break case 4 a 55 break case 5 a 70 break case 6 a 90 break case 7 a 110 break case 8 a 130 break case 9 a 150 break default break EA 1 09 计科二班 微机直流电机控制 第三组 七 感想体会 七 感想体会 1 这次课程设计是一次非常好的锻炼机会 历时一个星期左右 通过这一个星期的 学习 发现了自己的很多不足 自己知识的不怎么牢固 看到了自己的实践经验更是比较 缺乏 理论联系实际的能力还急需提高 2 课程设计是培养学我们综合运用所学知识 发现 提出 分析和解决实际问题 锻 炼实践能力的重要环节 是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程 此次直流电机控 制课程设计 我仍体会颇深 从中学到很多的东西 同时不仅可以巩固了以前所学过的知 识 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识 通过这次课程设计使我懂得了理论与 实际相结合是很重要的 只有理论知识是远远不够的 只有把所学的理论知识与实践相结 合起来 从理论中得出结论 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力 在设计的 过程中 难免会遇到过各种各样的问题 同时在设计的过程中发现了自己的很多的不足 自己知识的很多漏洞 对以前所学过的知识理解得不够深刻 掌握得不够牢固 虽然这只 是一次的较简单的课程设计 可是也耗费了我们不少的心血 3 感激学校让我有这次学习设计的机会 让我受益匪浅 这次学习对于我们没有 真正实践经验的同学来说 绝对是一次成长的机会 八 参考文献八 参考文献 1 微型计算机接口技术及应用 刘乐善等 华中科技大学出版社 2000 年 2 计算机控制技术 朱玉玺等 电子