内容发布更新时间 : 2024/12/24 2:17:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于单片机和DAC0808的直流电机调速器设计方案 绪论

在现代电子产品中，自动控制系统、电子仪器设备、家用电器、电子玩具等方面，直流电机都得到了广泛的应用。直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式环流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机。

直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑，经济的调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。电子技术的高速发展，促使直流电机的调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，是直流电机的调速技术进入了一个新阶段。传统的晶闸触发器多数还是采用分立元件组成的，这使得控制回路的硬件设备极其复杂，安装调试困难，相对故障率较高。而采用单片机控制的调速系统，其控制方案是依靠软件实现的，控制器由可编程功能模块组成，配置和参数调整简单方便，工作稳定。本设计使用价格低廉应用广泛的MCS—51系列单片机AT89C51作为控制芯片，以PI（比例—积分）调节控制算法为基础，完成对直流电机转速的调节，达到了较好的控制性能，而且成本低廉。

现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。

随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分。

在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，

宜于在广泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如：军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的打印机、传真机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、空调等的控制。

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。本课程设计所使用的是AT89C51型号的单片机。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8为单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。

由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。本次课程设计用于直流电动机的控制，同时与DAC0808配合使用。

长期以来，自动调速电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。

第1章 课程设计的方案

1.1 概述

本次课程设计主要是综合运用所学知识，设计小型直流电机的调速器，并在实践中对自己所学的知识进行一次全面的检查，全面的了解各个电子器件的引脚、原理与作用，并锻炼自己的设计能力跟动手实践的能力。

（1）根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心控制器件，并编写相应控制程序。

（2）D/A转换采用DAC0808实现，与单片机的接口为P0口，采用运放电路输出电压模拟量对直流电动机调速。

（3）直流电动机有6挡转速，分别由6个按键通过连接单片机的P1口控制，6个按键K1-K6，转速依次升高，K1按键转速最大，其中K6按键为直流电动机停转键。

（4）直流电动机的转速由LED数码管显示。

1.2 设计要求及技术指标

1.2.1 设计要求

1、分析设计要求，明确性能指标，确定设计方案； 2、完成单片机最小系统电路设计；

3、完成键盘电路、数码管显示、DAC0808电路、电机驱动电路的设计； 4、编写系统工作流程图和相应程序，并加注释；

1.2.2 技术参数

1、电机参数：型号GW31ZY、额定电压DC12V、空载转速1400r/min、输出扭矩30Kg.cm、额定电流：1.7A、重量0.38Kg；

2、精度误差小于2%。

1.3 系统组成总体结构

直流电机调速系统硬件以AT89C51单片机为控制核心，包括电源电路、键盘