基于51单片机的温度控制直流电动机转速系统设计 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/6/16 21:33:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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第一章 系统方案设计

1.1系统的设计要求及主要技术指标

本论文要求使用单片机进行电路设计,同时单片机部分应带有显示功能。单片机对某个位置进行温度监控,当外部温度≥45℃时,电动机加速正转,当温度≥75℃时,电动机全速正转;当外部温度≤10℃时,电动机加速反转,当温度≤0℃时,电动机全速反转;当温度回到10℃~45℃之间时电动机逐渐停止转动。

1.2系统总体方案

系统总体方案设计,如下图1.1

单 片 机 PWM输出 温度显示 电机驱动 L298 温度采集 DS18B20 直流电动机 系统供电

图1.1 系统总体方案图

1.3总体方案论述

该系统采用AT89C51单片机为核心,通过DS18B20进行温度采集,送入单片机,经过软件编程进行温度的比较和范围划定,然后通过程序控制由单片机产生不同的PWM(脉冲宽度调制)信号,送给电机驱动芯片L298的使能端口,通过L298驱动芯片来控制直流电机的启动、速度、方向的变化;单片机将温度数据传送给LM016L显示温度。整个电路设计包括温度采集模块,单片机控制模块,温度显示模块,和电机及电机驱动模块。

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第二章 硬件电路设计

2.1单片机的选择

2.1.1 AT89C51单片机

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS 8位单片机,片内含4Kbytes的可反复檫写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM), 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MSC-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。

2.1.2单片机晶振电路

单片机系统里都有晶振,如图2.1所示(左图为内部振荡方式,右图为外部振荡方式)在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。

图2.1 晶振电路

在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

当采用内部时钟时,片外连接石英晶体(或陶瓷振荡器)和微调电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。虽然没有十分严格的要求但电容容量的大小会轻微影响振荡频率

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的高低、振荡工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性,如果使用石英晶体,推荐使用30pf±10pf,而如使用陶瓷振荡器最好选择40pf±10pf,产生原始的振荡脉冲信号。

采用外部时钟时, XTAL1输入即内部时钟发生器的输入端外部时钟脉冲信号, XTAL2悬空。仿真如图2.1所示。 2.1.3单片机复位电路

复位是单片机的初始化操作。单片机启运运行时,都需要先复位,其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。因而,复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的,必须配合相应的外部电路才能实现。

当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。

根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式:上电复位和手动复位。 上电复位:上电瞬间,电容充电电流最大,电容相当于短路,RST端为高电平,自动复位;电容两端的电压达到电源电压时,电容充电电流为零,电容相当于开路,RST端为低电平,程序正常运行。

手动复位:首先经过上电复位,当按下按键时,RST直接与VCC相连,为高电平形成复位,同时电解电容被短路放电;按键松开时,VCC对电容充电,充电电流在电阻上,RST依然为高电平,仍然是复位,充电完成后,电容相当于开路,RST为低电平,正常工作,仿真如图2.2所示。

图2.2 Protues仿真的晶振及复位图

2.2温度采集模块设计

温度是一种最基本的环境参数,在工农业生产及日常生活中对温度的测量及控

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