单片机控制直流电动机正反转

单片机控制直流电动机正反转 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计,论 文, 题目: 单片机控制直流电动机正反转 所属系部: 电子工程系 指导老师: 崔晨耕 职 称: 学生姓名: 杨涛 班级、学号: 10202225 专 业: 电子信息工程技术 西安航空职业技术学院制 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业,论文,任务书 题目: 单片机控制直流电动机正反转 任务与要求: 用单片机控制直流电动机使得直流电动机正反转，实现弱电控制强 电 时间: 2012 年 10 月 15日 至2012 年12 月 15日 共 8 周 所属系部: 电子工程系 学生姓名: 杨涛 学 号: 1020222 专业: 电子信息工程技术 指导单位或教研室: 指导教师: 崔晨耕 职 称: 西安航空职业技术学院制 年 月 日 毕业设计(论文)进度表 指导教师 日 期 工 作 内 容 执 行 情 况 签 字 2012-10-4 领取论文题目 2012-11-1 至收集相关资料 2012-11-7 2012-11-8 至绘制各模块流程图 2012-11-14 2012-11-15绘制整体原理图及编写程序代至 码 2012-11-19 2012-11-20 至撰写论文 2012-12-3 教师对进 度计划实 施情况总 评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 机控制直流电动机正反 【摘要】 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入， 同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统 中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应 根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 本文从硬件和软件两方面来讲述直流电机控制过程,在控制过程中主要应用 80c51、继电器和外接电路，而主要是通过键盘来对电机的运行状态进行控制 ， 以单片机为控制部件，并通过继电器控制电机当前运行的状态。软件方面采用c 语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更 改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件 在软件的控制下协调运转。 关健词: 电动机;控制;正反转 Abstract:in recent years along with computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, led the traditional control test at the same time ever updated. In real-time detection and automatic control of the SCM application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure, as well as the characteristic of the application object of the software, to make perfect. In this paper, from two aspects of hardware and software about DC motor control process, the control process is mainly used 80C51, relay and an external circuit, but mainly through the keyboard to the running state of the motor to control, with single chip microcomputer as control component, and through the relay to control the motor current running state. Software using C language for programming, so that the instruction execution speed, save the memory space. In order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relation of designing program more concise, making hardware under the control of software coordination Key words: motor; control; positive inversion 1 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 目录 1系统概述 ................................................................... 3 1.1课题的背景及其意义 ......................................................... 3 1.2课题的内容及要求 ........................................................... 3 2系统总体设计 ................................................................ 3 2.1 系统设计概述 ............................................................... 3 2.2系统总体设计框图 ........................................................... 4 3设计的理论基础 .............................................................. 4 3.1 8051单片机结构和原理 ...................................................... 4 3.1.1 8051单片机的内部组成 .................................................. 4 3.1.2 8051的信号引脚 ....................................................... 6 3.1.3存储器 ................................................................. 9 3.1.4中断 .................................................................. 11 3.1.5 定时/计数器 ........................................................... 12 3.2电磁继电器的结构与原理 .................................................... 13 3.2.1 概述 .................................................................. 14 3.2.2电磁继电器的工作原理 和特性 ........................................... 14 3.2.3主要技术参数 .......................................................... 15 3.3直流电动机的结构与原理 .................................................... 15 3.3.1概述 .................................................................. 15 3.3.2直流电机的结构 ........................................................ 16 3.3.3直流电机的工作原理 .................................................... 16 3.3.4直流电机主要技术参数: ................................................. 16 四 硬件设计及描述 ........................................................... 16 4.1 设计思路 .................................................................. 16 4.2设计原理图 ................................................................ 17 4.3程序流程图 ................................................................ 18 结束语 ...................................................................... 21 谢辞 ........................................................................ 22 参考文献: .................................................................. 23 2 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1系统概述 1.1课题的背景及其意义 当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。 本文设计开发了一套基于单片机的直流电机正反转控制器，作为其配套的 试验装置。论文根据系统的要求完成了整体设计和系统选型，针对所设计的控制方案对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以80c51单片机为核心的硬件构成，对直流电动机正反转电路作了详细阐述。论述了软件的设计思想和方法;实现了对直流电动机正反转功能。利用80c51芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。针对直流电机运行环境恶劣、干扰严重的特点，从系统的硬件设计、软件设计等多方面进行抗干扰的综合考虑，并利用多种软件和硬件技术来提高和改善系统的抗干扰能力，有效地提高了系统的可靠性和实用性。 1.2课题的内容及要求 本设计将介绍一种基于单片机的直流电机正反转控制系统。该系统采用以单片机为核心，通过控电磁制继电器来控制电路中开关闭合，从而使得电动机实现正反转功能。对电动机的控制可分为正转控制和反转控制两种工作状态，以及电动机停止工作的状态。本次设计可的主要内容是通过按键来控制直流电动机的运行状态。 2系统总体设计 2.1 系统设计概述 由于直流电机的转向和流入电流的方向有关，则可以搭接外部电路，通过开关控制使得电流从直流电动机的正负级之间切换，然而要实现弱电控制强电的要 3 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 求和，以确保人员的安全。要实现控制外部电路开关可以通过80c51芯片来控制电磁继电器，电磁继电器来控制外部电路中的开关实现人员不直接接触强电的要求 2.2系统总体设计框图 图2-1 系统总体框图 3设计的理论基础 本设计系统的基本组成单元包括单片机80c51、继电器、直流电动机，本章将逐一进行 3.1 8051单片机结构和原理 3.1.1 8051单片机的内部组成 8051内部有4 KB ROM，基本组成如图3-1所示。 4 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 T0T1 时钟电路ROMRAM定时/计数器 CPU 并行接口串行接口中断系统 P0P3P1TXDRXDINT0INT1P2 图3-1 8051 单片机结构框图 1) 中央处理器(CPU) 中央处理器是单片机的核心,完成运算和控制功能。8051的CPU能处理8位二进制数或代码。 2) 内部数据存储器(内部RAM) 8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。 3) 内部程序存储器(内部ROM) 8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部ROM。 4) 定时/计数器 8051共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。 5) 并行I/O口 MCS-51共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3)，以实现数据的并行输入/输出。 6) 串行口 8051单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。 7) 中断控制系统 8051单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源，即外中断两个，定时/计数中断两个，串行中断一个。全部中断分为高级和 5 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 低级共两个优先级别。 8) 时钟电路 8051芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为6 MHz和12 MHz。 从上述内容可以看出，MCS-51虽然是一个单片机芯片，但作为计算机应该具有的基本部件它都包括，因此，实际上它已是一个简单的微型计算机系统了。 3.1.2 8051的信号引脚 8051是的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚如图3-2所示。 图3-2 80c51引脚图 1)信号引脚介绍 (1)主电源引脚 ? VCC:+5 V电源 ? VSS:地线。 (2)时钟电路引脚 XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 (3)控制信号引脚 ? RST/VPD:复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作;当单片机掉电时，此引脚上可接备用电源，由VPD向片内RAM提供备用电源，一保持片内RAM中的数据不丢失。 ? ALE/PROG:地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以 6 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。对于EPROM型单片机，在EPRAM编程期间，此引脚接收编程脉冲。 ? PSEN:片外程序存储器读选通信号输出端。 ? EA/VPP:访问程序存储控制信号。当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器;当EA信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPRAM编程期间，此引脚接上加21V EPROM编程电源VPP。 (4)I/O引脚 P0.0 , P0.7: P0口8位双向口线。 P1.0 , P1.7 :P1口8位双向口线。 P2.0 , P2.7 :P2口8位双向口线。 P3.0 , P3.7 :P3口8位双向口线。 (5)P3口线的第二功能 P3的8条口线都定义有第二功能，详见表3-1。 表3-1 P3口各引脚与第二功能表 引第二功信号名称 脚 能 P3.RXD 串行数据接收 0 P3.TXD 串行数据发送 1 P3.INT0 外部中断0申请 2 P3.INT1 外部中断1申请 3 P3.T0 定时/计数器0的外部输入 4 P3.T1 定时/计数器1的外部输入 5 P3.WR 外部RAM写选通 6 P3.RD 外部RAM读选通 7 以上把8051单片机的全部信号引脚分别以第一功能和第二功能的形式列 7 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 出。对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号。对于9、30和31三个引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾。但是P3口的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此，在实际使用时，都是先按需要选用第二功能信号，剩下的才以第一功能的身份作数据位的输入/输出使用。 2) 并行输入/输出口电路结构 单片机芯片内还有一项主要内容就是并行I/O口。8051共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。每个口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。实际上，它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O端口使用。 8051单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点。 3) 时钟电路 (1)内部方式时钟电路 在8051芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路，如图3-3所示。 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。请读者特别注意时钟脉冲与振荡脉冲之间的二分频关系，否则会造成概念上的错误。一般地，电容C1和C2取30pF左右，晶体的振荡频率范围是1.2,12MHz。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。8051在通常应用情况下，使用振荡频率为6MHz或12MHz。 8051 XTAL1 C1晶振1 C2 XTAL2至内部时钟电路 图3-3 时钟振荡电路 (2)外部方式时钟电路 8 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时，外部的脉冲信号是经XTAL2引脚注入，其连接如图3-4所示。 VCC 8051 TTL 1外部时XTAL2钟信号 XTAL1 VSS 图3-4 外部时钟源接法 (3) 时序 时序是用定时单位来说明的。8051的时序定时单位共有4个，从小到大依次是:节拍、状态、机器周期和指令周期。它们之间的关系如下: ?一个振荡脉冲的周期为节拍; ?一个状态就包含两个节拍; ?一个机器周期的宽度为6个状态; ?一条指令周期由若干个机器周期组成。 4) 单片机的复位电路 单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，复位后PC=0000H，使单片机从第一个单元取指令。单片机复位的条件是:必须使RST/VPD 或RST引脚加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。若时钟频率为12 MHz，每机器周期为1 μs，则只需2μs以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。 (1) 复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H 开始执行，这一点在实训中已介绍。 (2) SP值为07H，表明堆栈底部在07H。一般需重新设置SP值。 (3) P0~P3口值为FFH。P0~P3口用作输入口时，必须先写入“1”。单片机在复位后，已使P0~P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。 3.1.3存储器 1)8051内部数据存储器 8051单片机的芯片内部有RAM和ROM两类存储器，即所谓的内部RAM和内部ROM，首先分析内部RAM。 (1)内部数据存储器低128单元 9 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8051的内部RAM共有256个单元，通常把这256个单元按其功能划分为两部分:低128单元(单元地址00H,7FH)和高128单元(单元地址80H,FFH)。 低128单元是单片机的真正RAM存储器，按其用途划分为寄存器区、位寻址区和用户RAM区三个区域。 ?寄存器区 8051共有4组寄存器，每组8个寄存单元，各组都以R0,R7作寄存单元编号。寄存器常用于存放操作数中间结果等。由于它们的功能及使用不作预先规定，因此称之为通用寄存器，有时也叫工作寄存器。4组通用寄存器占据内部RAM的00H,1FH单元地址。 在任一时刻，CPU只能使用其中的一组寄存器，并且把正在使用的那组寄存器称之为当前寄存器组。到底是哪一组，由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0位的状态组合来决定。通用寄存器为CPU提供了就近存储数据的便利，有利于提高单片机的运算速度。此外，使用通用寄存器还能提高程序编制的灵活性，因此，在单片机的应用编程中应充分利用这些寄存器，以简化程序设计，提高程序运行速度。 ?位寻址区 内部RAM的20H,2FH单元，既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作，因此把该区称之为位寻址区。位寻址区共有16个RAM单元，计128位，地址为00H,7FH。MCS-51具有布尔处理机功能，这个位寻址区可以构成布尔处理机的存储空间。这种位寻址能力是MCS-51的一个重要特点。 ?用户RAM区 在内部RAM低128单元中，通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，剩下80个单元，这就是供用户使用的一般RAM区，其单元地址为30H,7FH。对用户RAM区的使用没有任何规定或限制，但在一般应用中常把堆栈开辟在此区中。 (2)内部数据存储器高128单元 内部RAM的高128单元是供给专用寄存器使用的，其单元地址为80H,FFH。因这些寄存器的功能已作专门规定，故称之为专用寄存器(Special Function Register)，也可称为特殊功能寄存器。 2) 8051内部程序存储器 8051的程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。8051片内有4 KB的ROM。051的片外最多能扩展64 KB程序存储器，片内外的ROM是统一编址的。如端保持高电平，8051的程序计数器PC在0000H,0FFFH地址范围内(即前4 KB 10 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 地址)是执行片内ROM中的程序，当PC在1000H,FFFFH地址范围时，自动执行片外程序存储器中的程序;当保持低电平时，只能寻址外部程序存储器，片外存储器可以从0000H开始编址。 8051的程序存储器中有些单元具有特殊功能，使用时应予以注意。其中一组特殊单元是0000H,0002H。系统复位后，(PC)=0000H，单片机从0000H单元开始取指令执行程序。如果程序不从0000H单元开始，应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，以便直接转去执行指定的程序。 还有一组特殊单元是0003H,002AH，共40个单元。这40个单元被均匀地分为5段，作为5个中断源的中断地址区。其中: 000AH 外部中断0中断地址区 0003H, 000BH,0012H 定时/计数器0中断地址区 0013H,001AH 外部中断1中断地址区 001BH,0022H 定时/计数器1中断地址区 0023H,002AH 串行中断地址区 中断响应后，按中断种类，自动转到各中断区的首地址去执行程序，因此在中断地址区中理应存放中断服务程序。但通常情况下，8个单元难以存下一个完整的中断服务程序，因此通常也是从中断地址区首地址开始存放一条无条件转移指令，以便中断响应后，通过中断地址区，再转到中断服务程序的实际入口地址。 3.1.4中断 1) 中断源 中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。8051单片机的中断源共有5个，其中2个为外部中断源，3个为内部中断源: (1) INT0:外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。 (2) INT1:外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。 (3) T0:定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。 (4)T1:定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。 (5)串行中断:包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。 2) 中断入口地址 8051的五个中断入口地址: INT0:0003H; T0:000BH; INT1:0013H T1:001BH; 11 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 串行口:0023H 3) 中断优先控制和中断嵌套 (1) 中断优先控制 8051中断优先控制首先根据中断优先级，此外还规定了同一中断优先级之间的中断优先权。其从高到低的顺序为:INT0、INT1、T0、T1、串行口。 (2) 中断嵌套 当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行的低优先级中断,转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先级也不能相互“中断”。 3.1.5 定时/计数器 1) 定时/计数器控制寄存器， (1) 定时/计数器控制寄存器TCON T1 T1 T0 T1 INT1 INT1INT0 INT0 中断 运行 中断 运行 中断 触发中断 触发TCON 标志 标志 标志 标志 标志 方式 标志 方式 位名称 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TCON低4位与外中断、有关。 高4位与定时/计数器T0、T1有关。 ? TF1:定时/计数器T1溢出标志。 ? TF0:定时/计数器T0溢出标志。 ? TR1:定时/计数器T1运行控制位。TR1=1,T1运行;TR1=0,T1停。 ? TR0:定时/计数器T0运行控制位。TR0=1,T0运行;TR0=0,T0停。 TCON的字节地址为88H，每一位有位地址，均可位操作。 (2) 定时/计数器工作方式控制寄存器TMOD TMOD用于设定定时/计数器的工作方式 低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。 高四位控制T1 低四位控制T0 12 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 计数/定时方工作方计数/定时方工作方门控位 门控位 式选择 式选择 式选择 式选择 G C/T M1 M0 G C/T M1 M0 ? M1、M0:工作方式选择位 M1 M0 工作方式 功能 00 方式0 13位计数器 01 方式1 16位计数器 10 方式2 两个8位计数器，初值自动装入 11 方式3 两个8位计数器，仅适用T0 ? C/T:计数/定时方式选择位 C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。 C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。 ? GATE:门控位 ，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。 GATE=0 GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。 TMOD字节地址89H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。 2) 定时/计数器工作方式 (1) 工作方式0 13位计数器，由TL0低5位和TH0 8位组成，TL0低5位计数满时不向TL0第6位进位，而是向TH0进位，13位计满溢出，TF0置“1”。最大计数值213 = 8192。 (2) 工作方式1 16位计数器，最大计数值为216 = 65536。 (3) 工作方式2 8位计数器，仅用TL0计数，最大计数值为256，计满溢出后，一方面进位TF0，使溢出标志TF0 =1;另一方面，使原来装在TH0中的初值装入TL0。 (4) 工作方式3 方式3仅适用于T0，T1无方式3。 3 计算定时/计数初值 8051定时/计数初值计算公式: 3.2电磁继电器的结构与原理 13 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.2.1 概述 电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流。较低的电压去控制较大电流。较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 3.2.2电磁继电器的工作原理 和特性 电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静出点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点” 图3-2-2 电磁继电器工作原理图 14 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3.2.3主要技术参数 1).额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 2)(直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量 3)(吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 4)(释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 5)(触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流 的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 3.3直流电动机的结构与原理 3.3.1概述 直流电机就是将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 为了推广直流电机在化工领域的使用，由于直流电机的功能已得到很大提 高，因此更为人性化的设计势必在操作和显示方面。直流电机直流电动机调速控 制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进 行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制容易实现，并可通单片机，直 流电机驱动芯片和开关元件来实现，所以本课题采用此法。 直流电机的主要功能非常广泛，例如:军事 和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得 跟踪等控制;工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制;计算机外围设备和办 15 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制;音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。 3.3.2直流电机的结构 直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极(电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供)，其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出。 图3-3-2直流电动机示意图 3.3.3直流电机的工作原理 直流电机电路模型，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈。当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受方向也将 改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向 3.3.4直流电机主要技术参数: 1)直流电机的主要额定值有: 2)额定功率Pn:在额定电流和电压下，电机的负载能力。 3)额定电压Ue:长期运行的最高电压。 4)额定电流Ie:长期运行的最大电流。 5)额定转速n:单位时间内的电机转动快慢。以r/min为单位。 6)励磁电流If:施加到电极线圈上的电流。 四 硬件设计及描述 4.1 设计思路 16 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 要实现本次设计，可以通过开关控制80c51芯片的输出来控制电磁继电器，使得通过直流电统计外部电路中的电流可以被电磁继电器控制，从而实现本次设计的目地。 现在要实现电动机的正反转功能，则只需要搭接外部电路，而且流经外部电路中的电流方向需要被电磁继电器控制，这可以用完全用继电器组成驱动电路如图4.1构成 图4. 1外围继电器电路 如图中所示，通过电磁继电器的作用，当k10吸和时，k9吸和电动机正转，k9不吸和时电动机反转;当k10不吸和时，无论开关k9吸和与否电动机都不运转。 4.2设计原理图 Protuse仿真图 图4.2 仿真图 当开关k1按下时，CH1给高电平，CH0给低电平，电磁继电器RL2被导通，右边开关被吸合，RL1保持断开，直流电动机正转(顺时钟);当按下开关K2，CH0给高电平，CH1给低电平，电磁继电器RL1被导通，左边的开关被吸合，RL2保持断开，直流电动机反转(逆时钟);当按下K3时，CH0、CH1都给高电平，电磁继电器RL1RL2都吸和，直流电动机停止。 17 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4.3程序流程图 开始 置系统初 值 是K1是否 闭合, 否 是电动机K2是否电动机 反转闭合,正转 否 否K3是否闭合 是 电动机停 止转动 返回 图4. 3程序流程图 18 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 程序代码: #include sbit CH0=P2^0; sbit CH1=P2^1; sbit KEY1=P1^0; sbit KEY2=P1^1; sbit KEY3=P1^2; void Delay(unsigned int i); void main() { P1=0xff; CH0=1; CH1=1; while(1) { if(KEY1==0) { Delay(1000); if(KEY1==0) { CH0=1; CH1=0; } } if(KEY2==0) { Delay(1000); if(KEY2==0) { CH0=0; CH1=1; } } if(KEY3==0) { Delay(1000); if(KEY3==0) { CH0=0; CH1=0; } } } 19 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 } void Delay(unsigned int i) { while(i--); } 20 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 结束语 这次课程设计是一次非常好的锻炼机会,历时一个月，通过这一个月的学习，发现了自己的很多不足，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。也明白学习是一辈子的事情，不是我们在学校的时间结束而结束。 通过完成本次课程设计，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，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。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。虽然在这次设计中遇到了各种问题，但是在老师和同学的帮助下最终还是完成了这次设计，让我深有感触。 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 21 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 谢辞 通过这一阶段的努力，我的毕业论文终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。 在本论文的写作过程中，我的导师崔晨耕老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。 22 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 参考文献: [1] 李全利 单片机原理及应用技术 高扥教育出版社 2011 [2] 谭浩强 C程序设计 清华大学出版社 2005 [3]张伟等编.Protel DXP 入门与提高.北京:人民邮电出版社 [4]高吉祥等编.电子技术基础-实验与课程设计.北京:电子工业出版社 23 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计,论文,审 查 意 见 书 指导教师对学生 所完成的题目为 的毕业设计,论文,进行情况、完成质量的审查意见: 成绩: 指导教师: 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计,论文,评 阅 意 见 书 评阅人对学生 所完成的题目为 的毕业设计,论文,评阅意见为: 成绩: 评阅人: 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕 业 设 计,论文,答 辩 结 果 毕业设计,论文,答辩委员会对学生 所完成的题目为 的毕业设计,论文,及答辩评语为: 经答辩委员会研究～确定成绩为: 毕业设计,论文,答辩委员会主任: 答辩委员会委员: 年 月 日 该生毕业设计,论文,最终成绩评定: 审阅成绩,权重评阅成绩,权重答辩成绩,权重最终成绩 0.4, 0.4, 0.2,