单片机课程设计

方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件**比较昂贵。

更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。

方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。

方案三：采用由达林顿管组成的h型pwm电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。

这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；h型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的pwm调速技术。

兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。

方案一：双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。

方案二：单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出pwm信号，两口的输出切换和对pwm的占空比调节决定电动机的转向和转速。

由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。

调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生pwm脉冲的软件实现上比较方便。

方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。

方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。

总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。

图。一、整体框图。

电动机pwm驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图二。本电路采用的是基于pwm原理的h型桥式驱动电路。

图。二、驱动电路图。

pwm电路由四个大功率晶体管组成h型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。

在实验中的控制系统电压统一为5v电源，因此若达林顿管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5v，再加上三极管本身压降，加到电动机两端的电压就只有4v左右，严重减弱了电动机的驱动力。电动机驱动部分通过外接12v电源驱动。

在电动机驱动信号方面，我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。脉冲频率对电动机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带带负载能力差脉冲频率低则反之。经实验发现，脉冲频率在40hz以上，电动机转动平稳，但加负载后，速度下降明显，低速时甚至会停转；脉冲频率在10hz以下，电动机转动有明显跳动现象。

实验证明，脉冲频率在15hz-30hz时效果最佳。而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。通过a输入信号，b输入低电平与a输入低电平，b输入信号分别实现电动机的正转与反转功能。

通过对信号占空比的调整来对车速进行调节。速度分4档控制，从高电平（第4档）到低电平（第0档）中间占空比以20%逐极递减。速度微调方面，可以通过对占空比以1%的跨度逐增或逐减分别实现对速度的逐加或逐减。

原理图说明。

p3口接4*4的矩阵键盘，这里只用到三个，键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过p1.0与p1.1其中一口输出与转速相应的pwm脉冲，另一口输出低电平，驱动h型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。

电动机的运转状态通过led显示出来。led通过p0口控制，电动机所处速度级数码管显示。数码管由p2口控制。

原理图见附图1

图。三、程序流程图。

流程说明。本设计是采用扫描按键的方式来实现电机的启动、正转、反转，通过调节pwm低电平时间来控制电机的速度。通过扫描按键，按键一按下则进入定时器一正转并进行调速，按键二是反转，按键三是停止按键。

当调速时，数码管指示各个档位。

#include <>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit key1=p3^0启动正转按键。

sbit key2=p3^1启动反转按键。

sbit key3=p3^2停止按键。

sbit keyon=p3^4;

sbit pwm1=p1^0定义直流电机的控制端口。

sbit pwm2=p1^1;

uchar cycle定义周期

uchar pwm_off,pwm_off1定义低电平时间。

void delay(uint z延时函数。

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--)

void init初始化函数。

tmod=0x11设置两个定时器工作在方式1

th0=(65536-1000)/256;

tl0=(65536-1000)%256定时1ms

th1=(65536-1000)/256;

tl1=(65536-1000)%256定时1ms

ea=1;et0=1打开中断。

et1=1;

p2=0x81数码管显示0

cycle=20时间可以调整这个是20步调整周期20ms

keyon=0

void main主函数。

uchar pwm_num,pwm_num1;

init初始化。

while(1大循环。

if(key1==0)

delay(10按键按下消抖。

if(key1==0)

while(!key1); 按键松手消抖。

tr1=0;

pwm2=1;

tr0=1;

p0=0xfe;

pwm_num按一下key1，就给直流电机换一个档位。

if(pwm_num==5)

pwm_num=0;

switch(pwm_num)

case 0:p2=0x81; pwm_off=0;break; /不同的占空比调节速度。

case 1:p2=0xf3; pwm_off=15;break数码管显示档位变化。

case 2:p2=0x49; pwm_off=12;break;

case 3:p2=0x61; pwm_off=8;break;

case 4:p2=0x33; pwm_off=2;break;

default:break;

delay(10);

if(pwm_off==0)

if(pwm_off1==0)

void time1() interrupt 1

uchar count;

th0=(65536-1000)/256;

tl0=(65536-1000)%256定时1ms

if(count==pwm_off)

count++;

if(count ==cycle)

void time2() interrupt 3

uchar count1;

th1=(65536-1000)/256;

tl1=(65536-1000)%256定时1ms

if(count1==pwm_off1)

count1++;

if(count1 ==cycle)

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