《单片机》课程设计：基于单片机的电动机电压调节器设计与制作

1、单片机课程设计说明书 jiangsu teachers university of technology 单片机课程设计说明书 设计题目：基于单片机的电动机电压调节器设计与制作 学院名称： 机械与汽车工程学院 专 业： 汽车服务工程 班 级： 08汽服2zw 姓 名： 祁 平 学 号： 08323205 指导老师： 张 兰 春 2011年6月摘 要摘要：本文分析了电动机电压调节器的功能和特点，阐述了单片机电动机电压调节器的组成和原理，介绍了该系统在控制汽车电动机电压上的应用。论述了如何利用a/d转换器将模拟信号转换为数字信号，再将信号送至单片机与设定电压对比确定，利用七段数码管显示出来。关键词

2、：at89c51 adc0809 数码管目 录第一章 系统的设计说明.41.1 系统的设计目的. 41.2 系统的设计思路.4第二章 元器件介绍.52.1 at89c51.52.2 adc0809.62.3 七段发光显示器.82.4 其他元件说明.9第三章 硬件设计.103.1 系统硬件设计.10第四章 软件设计.114.1 程序分析.114.2 程序设计流程图.114.3 程序设计.11小结 .15谢词 .16参考文献.17第一章 系统的主要功能说明1.1系统的设计目的电压的变化对电动机的影响：1、对力矩的影响 电压愈低，力矩愈小。由于电压减低，启动力矩减小，会使启动时间增长，如当电压减低2

3、0%时，启动时间将增加3.75倍。要注重的是，当电压降落槽到某一数值时，电动机的最大力矩小于阻力力矩，于是电动机会停转。而在某些情况下（如负载是水泵，有水压情况下），电动机还会发生倒转。2、对转速的影响电压减低，转速也减低，因为电压减低使电磁力矩减小。3、对效率的影响 若电压减低，机械损耗实际上不变，铁耗差不多与电压平方成正比减少；转子绕组的损耗和转子电流平方成正比增加；定子绕组的损耗决定于定子电流的增加还是减少，而定子电流又决定于负载电流和空载电流间的互相干系。总的来说，电动机在负载钟头（40%），效率增加一些，而然后开始很快地下降。4、对发热的影响在电压变化范围不大的情况下，由于电压减低，

4、定子电流升高；电压升高，定子电流减低。在一定的范围内，铁耗和铜耗可以相互赔偿，温度保持在容许范围内。因此，当电压在定额值5%范围内变化时，电动机的容量仍可保持不变。但当电压减低超过定额值的5%时，就要限制电动机的出力，否则定子绕组可能过热，因为此时定子电流可能已升到比力高的数值。当电压升高超过10%时，由于磁通密度增加，铁耗增加，又由于定子电流增加，铜耗也增加，故定子绕组温度将超过允许值。 由于电压的变化对电动机有以上等影响，因此必须对电动机的电压进行调节，使电动机保持在正常电压范围内工作。1.2系统的设计思路系统设计思路如下：电动机的电压，通过与12v进行比较，之后通过电压调节器进行调整。在

5、本设计中，通过改变输入的阻值，与设定的值进行比较，而后通过a/d转换器将之转变为数值信号输出。来实现电动机电压调节器的作用。第二章 元器件介绍2.1单片机at89c512.1.1 at89c51的主要特性：与mcs-51 兼容 4k字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0hz-24mhz 三级程序存储器锁定 1288位内部ram 32可编程i/o线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 21.2 单片机芯片引脚描述图2.1为at89c51单片机的引脚配置图。（1）主电源引脚vcc（2）外接

6、晶振引脚xtal1和xtal2（3）复位引脚rst，输入高电平是at89c51复位（4）输入/输出引脚p0、p1、p2、p3（共32根）（5）程序存储器选择信号引脚ea（6）外部程序存储器读选通信号引脚psen（7）外部存储器低8位地址锁存信号引脚ale 图2.1单片机引脚图2.2 adc08092.2.1 adc0809主要性能（1）分辨率为8位；（2）精度：adc0809小于1lsb（adc0808小于1/2lsb）；（3）单+5v供电，模拟输入电压范围为05v；（4）具有锁存控制的路输入模拟开关；（5）可锁存三态输出，输出与ttl电平兼容；（6）功耗为15mw；（7）不必进行零点和满度调

7、整；（8）转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频率范围：101280khz。典型值为时钟频率640khz，转换时间约为100s。2.2.2 adc0809结构adc0809（简称0809）是8路8位逐次逼近式ad转换器，适用于精度要求不高（分辨率1256）的多路ad转换，具有三态数据总线，可以直接和mcu接口。0809由8路模拟开关、通路地址锁存器、8位ad转换器和三态数据缓冲器等组成。图2.2为0809的结构框图。8位ad转换器三态输出锁存器缓冲器通路转换开关通路地址锁存译码器in0in7abcale18vccgndoev- v+startclk图2.2 adc0809结构框图2.2.3

8、adc0809引脚图2.3为adc0809引脚图（1）in0in7，8路模拟量输入端。（2）d7d0，8位数字量输出端。（3）ale， 地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正脉冲时，可将三位地址选择信号a、b、c锁存于地址寄存器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。（4）start，启动a/d转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始a/d转换。（5）clk，时钟信号输入端。（6）eoc，转换结束信号输出端。a/d转换期间eoc为低电平，a/d转换结束后eoc为高电平。（7）oe，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当oe为高电平时，

9、转换结果数据出现在d7d0引脚。当oe为低电平时，d7d0引脚对外呈高阻状态。（8）c、b、a，8路模拟开关的地址选通信号输入端，3个输入端的信号为000111时，接通in0in7对应通道。（9）vr（）、vr（）：分别为基准电源的正、负输入端。 图2.3 adc0809引脚图2.3 七段发光显示器常用的七段显示器的结构如图2.4所示。发光二级管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。1位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管ag控制7个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字形的形状有些失真，但控制简单，使

10、用方便。图2.5为显示器图2.4 七段发光显示器的结构图2.5显示器2.4 其它元器件说明晶振电路使用12mhz的晶体振荡器，30pf的电容。复位电路采用10uf的电容，10k的电阻。显示器电路中除4位7段显示器外还使用了8个5k上拉电阻。第三章 硬件设计3.1系统硬件设计图3.1为系统硬件设计图：图3.1系统硬件设计图第四章 软件设计4.1 程序分析进行a/d转换时，采用查询eoc的标志信号来检测a/d转换是否完毕，若完毕则把数据通过p0端口读入，经过数据处理之后显示出来。4.2 程序设计流程图开始选择adc0809的转换通道道启动a/d转换转换结束？输出转换结果数值转换显示否是图4.2程序

11、设计流程图4.3 程序设计led_0equ 30h ;存放三个数码管的段码led_1 equ 31hled_2 equ 32hclock bit p2.4adcequ35h;存放转换后的数据st bit p3.2oe bit p3.0eoc bit p3.1org 00h sjmp start org 0bh ljmp abcstart: movled_0,#00hmovled_1,#00hmovled_2,#00hmovdptr,#table;送段码表首地址 setbp3.4setbp3.5 clrp3.6 ;选择adc0808的通道3 mov tmod,#02h mov th0,#24 m

12、ov tl0,#00h mov ie,#82h setb tr0wait: clr stsetb stclr st;启动转换 jnb eoc,$ ;等待转换结束setb oe ;允许输出mov adc,p1;暂存转换结果clr oe ;关闭输出mov a,adc;将ad转换结果转换成bcd码mov b,#100div abmov led_2,amov a,bmov b,#10div abmov led_1,amov led_0,blcalldisp ;显示ad转换结果sjmp waitabc: cpl clock retidisp: clr p2.0 mova,led_0;数码显示子程序mov

13、ca,a+dptr setb p2.1 movp0,alcalldelay clr p2.1mova,led_1movca,a+dptr setb p2.2movp0,alcalldelay clr p2.2mova,led_2movca,a+dptr setb p2.3movp0,a lcalldelayclr p2.3retdelay:movr6,#10;延时5毫秒d1:movr7,#250djnzr7,$djnzr6,d1rettable: db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,099h,092h,082h,0f8h,080h,090h end小结通过这次课程设计，我感触颇多，先谈

14、谈单片机方面的，无论做什么事情，都得理论联系实际，理论和实际相结合的重要性在这次的课程设计中体现的淋漓尽致。以前学单片机理论课的时候，不怎么懂，所以这次课程设计对我来讲也是一大考验。买元器件的时候，由于把共阴管买成了共阳管，所以修改程序着实是一大难题，我们天真的以为只要把断码改了就行了，一调试才发现根本行不通。就单单修改程序就花了我们好几天的时间，不行再改再调试。最终在张老师的指导下，在我们的反复修改调试下，皇天不负有心人，终于调试成功。然后谈谈人际关系方面的，俗话说的好，三个臭皮匠凑成个诸葛亮，果然没错，在这次的课程设计中，我们宿舍三个人在修改程序的时候，互相讨论，分工查阅资料，再有不懂就问

15、张老师和班里的其他同学，他们都会耐心的给我们讲解，在张老师和同学们的帮助下最终调试成功。最后谈一下我自己对这门课的看法。通过这次的课程设计，我从中得到很多书本上无法得到的知识。自己今后做任何事都会将理论知识和实际应用结合起来，提高自己的能力。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。谢词在本次课程设计过程中，首先我要特别感谢我们的指导老师张兰春张老师，然后也对给过我帮助的老师们和同学们表示感谢。我们的张老师认真的给我们每一位同学选题，耐心的指导我们制作与设计。不管有多忙总会抽出时间为我们解答难题，我的题目程序有些地方要修改，老师总会耐心的给我讲解，这令我十分的感动。我们班的同学主动给予我帮助，帮助我检查元器件的连接，程序的修改。这次课程设计的顺利完成，多亏了我们的张老师和我们班的同学们。张老师严谨的治学态度、精益求精的工作态