第1个回答 2012-06-09
附录1 论文格式示例（封皮格式不得改动）
电气化13 届《微机原理与接口》
课程论文
单片机温控直流电机系统
学生姓名 陈小云
学 号 8021209141
所属学院 机械电气化工程学院
专 业 农业电气化与自动化
班 级 电气化13-1
日 期 2011.11
塔里木大学教务处制
基于单片机温控直流电机系统的设计
目录
前言
第1.1节 课题研究的目的及意义……………………………………………..1
第1.2节 直流电机简介………………………………………………………...2
第1.3节 L298芯片简介………………………………………………………..3
第1.4节 DSI8B20温度传感器简介……………………………………………4
第1.5节 主程序设计……………………………………………………………5
第1.6节 仿真结果………………………………………………………………6
第1.7节 仿真分析………………………………………………………………7
1.1 前言
目前，数字技术.计算机技术和永磁材料的迅速发展，推动了步进电机的发展，在当今社会各个领域步进电机无处不在，应用领域涉及机器人.工业电子自动化设备.医疗器材.广告器材.舞台灯光设备.印刷设备.计算机外部应用设备等等。
虽然步进电机已被广泛的应用，但步进电机并不像普通的直流电机.交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号，功率驱动电路等组成控制系统方可以使用。因此，涉及步进电机具有很重要的现实意义和使用价值。
本论文首先分析了步进电机的基本原理和特点，步进电机实现启动.加速.转向.位置控制的方案及L298步进电机驱动电路，综合的阐述了整个系统的涉及思路及组成框图，然后逐步讲解了各模块电路的实现方法，最后设计了控制步进电机正反转程序以完成实现论文。
关键字：单片机89c51,步进电机，L298芯片
1.2电机的基础知识
1.2.1电动机的简介
电动机是把电能转化为机械能的一种设备。它是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机电力系统中电动机大多数是交流电动机，可以使同步电机和异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电机主要有定子和转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关，电机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电机转动。
1.2.2 电动机的分类
1.按工作电源分类 分为直流电机和交流电机
2.按结构及工作原理分类 分为直流电机，异步电机和同步电机，同步电机还可以感应电机和交流换向器电机，感应电机又分为三相异步电机.单相异步电机和罩极异步电机等，交流换向器电机又分为单相串励电机.交直流两用电机和排斥电机。
3.按启动与运行方式分类 分为电容启动式单相异步电机.电容运转式单相异步电机.电容启动运转式单相异步电机和分相异步电机。
1.2.3 步进电机的结构及原理
直流电机由定子和转子两部分组成，在定子上装有磁(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，直流电机的主要技术参数
额定功率：在额定电流和电压下，电机负载能力。
额定电压：长期运行的最高电压
额定电流：长期运行的最大电流。
额定转速：单位时间内的电机转动快慢。，
励磁电流：施加到电极线圈上的电流。
直流电机结构
1.3 L298芯片简介
L298是ST公司生产的一种高电压，大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可以达到46V，输出电流大，瞬时峰值电流可达3A，持续工作电流可达2A，额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电机。继电器线圈等感性负载，采用标准逻辑电平信号控制，具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作，有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作，可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路，使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
我们此次设计的模块采用的为H桥L298，内部包括4通道逻辑驱动电路具有两套H桥电路，下图为L298的内部原理图
下表为L298引脚及功能
1.4 DIS18B20 温度传感器简介
DIS18B20数字温度计的特点：
（1） 只要求一个端口即可实现通信
（2） 在DIS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号
（3） 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温
（4） 测量温度范围在-55到+125之间
（5） 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择
（6） 内部有温度上.下限告警设置
T0-92封装的DIS18B20的引脚排列见下图
1. GND 地信号
2. DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚，当被用着在计生电源下，也可以
3. 向器件提供电源。
4. VDD 可选择的VDD引脚，当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
18B20管脚图
18B20存储控制命令
18B20芯片指令及说明
1.5 单片机实现温度转换流程图
开始
1.6数码管显示的温控电机
（1）使用AT89C51单片机为核心利用单片机设计温控直流电机调速系统，利用温度传感器将温度测出，并把结果传送到单片机，单片机根据测得的温度实时调节直流电机的转速。扩展功能：1、实时显示温度2、速度调节采用PID算法。1) 查阅资料完成系统框图设计。2) 设计调速系统的硬件。3) 温控子系统设计。4) 设计调速系统的软件。5) 系统整体软硬件联调。电机驱动采用L298芯片，使用思维集成式数码管显示当前温度，当前温度在10到45度范围之外时，直流电机开始旋转。
当温度小于10度时电机开始反转，0度时电机达到全速反转
总电路原理图
PCB接线图
1.5编写程序代码
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0003H ;测速中断入口
SETB 00H
RETI
ORG 0013H ;测温中断入口
SETB 01H
RETI
ORG 0050H
MAIN:MOV TCON,#05H ;外部中断边沿触发
MOV IE,#85H ;开外部中断
MOV R3，#80H
DAC:CLR 00H
JNB P1.3,JIA
JNB P1.4,JIAN
LX:MOV A,R3
MOV DPTR,#0F7FFH
MOVX @DPTR,A
MOV 2DH,#0CH ;速度标志
LCALL CSD
MOV A,31H
LCALL BCD
LCALL DISPLAY
JB 01H,ADC
LJMP DAC
ADC:CLR 01H
LCALL MSZH
LCALL BCD
MOV 20H,#0AH;温度标志
LCALL DISPLAY
JB 00H,DAC
LJMPADC
JIA:MOV A, R3 ;加速度
ADD A,#10H
MOV R3,A
LJMP LX
JIAN:MOV A,R3
SUBB A,#10H
MOV R3，A
LJMP LX
;CSD:MOV 31H,#00H
MOV 30H,#5 ;定时0.25秒循环次数
MOV TMOD,#15H ;设定时器1为方式1，计数器0为方式1
MOV TH0，#00H
MOV T10，#00H
MOV TH1，#9EH ;赋初值
MOV TL1,#58H
SETB TR0 ;启动计时器
SETB TR1 ;启动定时器
L1：JBC TF1,L2
SJMP L1
L2：MOV TH1，#9EH
MOV TL1，#58H
DJNZ 30H,L1
CLR TR0
CLR TR1
MOV 31H,TL0 ;测得的转速二进制放入31H单元中
RET
MSZH:MOV DPTR,#0FBFFH;选中ADC0809
MOVX @DPTR,A;启动ADC0809
LP1:JB P1.0,，LP1;等待A/D转换完毕
MOVX A,@DPTR
COMP:MOV B,#0FEH;K=0.4
MUL AB
MOV A,#10;Tc=100
CLR C
SUBB A,B
CJNE A,#20H,COMP1
COMP1:JC COMP4;温度小于20°数码管显示F
CJNE A,#140,，COMP2
COMP2:JC COMP3; 温度大于140°数码管显示F
COMP4:MOV 2AH, #0EH
MOV 2BH, #0EH
MOV 2CH, #0EH
COMP3:RET
;
BCD:MOV R1,#00H;R1为BCD码百位寄存器
MOV R2,#00H ;R1为BCD码十位寄存器
CLR C
CHAN:SUBB A,#64H ;减100
JC CHAN1
INC R1
SJMP CHAN
CHAN1:ADD A,#64H
CHAN2:SUBB A,#0AH
JC CHAN3
INC R2
SJMP CHAN2
CHAN3:ADD A,#0AH
MOV 2AH,R1
MOV 2BH,R2
MOV 2CH,A;此时2CH中个位BCD
RET
DISPLAY:MOV R7,#150 ;扫描150次循环
MOV DPTR,#0FEFFH ;送段码
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A ;关显示
LOOP:MOV R6,#00H
MOV R0,#2AH ;送显示缓冲区首地址
MOV R4，#05H ;数码管扫描个数
MOV R5,#0FEH ;显示第一个数码管
DISP0： MOV A,@R0;取显示缓冲区内容
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0FEFFH ;送段选地址
MOV @DPTR,A ;送段选码
MOV A,R5
MOV DPTR,#0FDFFH ;送位选地址
MOVX @DPTR,A ;选中位
HERE0:DJNZ R6，HERE0 ;延时约一毫秒
MOV DPTR,#0FEFFH
MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A ;送显示
MOV A,R5
RL A
MOV R5,A
INC R0
DJNZ R4,DISP0
DJNZ R7,LOOP
RET
TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DB 63H,39H,1CH,1CH,71H
编译生成HEX文件
1.6 仿真
完成控制电路的绘制，将proteus与keil开发工具结合，搭建了单片机开发平台，实现二者的联调，然后仿真出控制电路。
1.7 仿真结果分析
当仿真开始运行时，各个模块处于初始状态。点击右边的独立键盘加速或是减速按钮。显示模块开始显示数字，然后点击正传反转，电机的驱动模块能够实现电机的正转.反转.加速.减速.停止等操作。且改变PWM脉冲时的占空比电机的工作电压改变。因此，从仿真结果可以看出，本设计可以得到预期的仿真效果。