概述。直流电机由于调速性能好、起动力矩大。在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。
直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。起动力矩大，是可以均匀而经济地实现转速调节。大家熟悉的录音机、录相机、cd机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
本直流电机的控制课程设计采用mcs-5l单片机设计直流电机控制系统，控制功率为5w，额定电压为24v的直流电动机电动机，实现电动机启动——正转（2min）——停止——反转（2min）——停止的过程。本设计的该控制过程由c语言编程实现。
主要元器件介绍。
直流电机。直流动机电机是将直流电能转换成机械能的装置，其结构由定子和转子两大部分组成。当其运行时，静止不动的部分成为定子，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。直流电动机的结构是由直流电源、直流电机、控制开关和调速器组成。
图2.1 电动机。
stc89c52单片机。
本系统采用的是stc89c52单片机作为控制核心，stc89c52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能：
8k字节flash，节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，内置4kb eeprom，max810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35mhz，6t/12t可选。该单片机的20和40脚分别是gnd和vcc。
18和19脚接的是11.0592mhz的晶振，在加上两个30p的瓷片电容接地。晶振是给单片机提供脉冲的。
本系统使用p1口的三个管脚作为输出控制端，用来控制l298n的运行。单片机是整个实验板的核心部件，通过它编写程序，写入到单片机内部，控制其它部件实现其自身的功能。
图2.2 stc89c52芯片引脚。
硬件电路模块。
电机控制模块。
由于单片机输出的电流较小，无法驱动电机正常运行，所以使用l298n驱动集成电路，它属于h桥集成电路，与l293d的差别是其输出电流增大，功率增强。其输出电流为2a，最高电流4a，最高工作电压50v，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，电磁阀等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可以直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。
为了避免电机对单片机的干扰，本模块加入光耦，进行光电隔离，从而使系统能稳定可靠的工作。所以本系统使用l298n用来控制直流电机的正转、反转。它的使能端ena接到单片机的p1.
5管脚。使能端是高电平有效。输入控制端in1、in2接到单片机的p1.
6、p1.7管脚。输出端out1、out2接到电机的两端，分别给in1、in2不同的高低电平就可以控制电机的正传反转。
图3.1 电机控制模块。
定时器模块。
51单片机16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即：t0由th0和tl0构成；t1由th1和tl1构成。其访问地址依次为8ah-8dh。
每个寄存器均可单独访问。这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。此外，其内部还有一个8位的定时器方式寄存器tmod和一个8位的定时控制寄存器tcon。
这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。
16位的定时器/计数器实质上就是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1,直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。
因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。如果晶振为12mhz,则计数周期为： t=1/（12×106）hz×1/12=1μs，这是最短的定时周期。
若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度。当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚t0和t1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的s5p2期间采样引脚输入电平。
所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。
图3.2 定时器模块。
控制寄存器定时器／计数器t0和t1有2个控制寄存器-tmod和tcon,它们分别用来设置各个定时器／计数器的工作方式，选择定时或计数功能，控制启动运行，以及作为运行状态的标志等。其中，tcon寄存器中另有4位用于中断系统。
定时器方式控制寄存器tmod在特殊功能寄存器中，字节地址为89h,无位地址。tmod的高4位用于t1,低4使用于t0,4种符号的含义如下： gate:
门控制位。gate和软件控制位tr、外部引脚信号int的状态，共同控制定时器／计数器的打开或关闭。 c／t:
定时器／计数器选择位。c/t＝1,为计数器方式；c／t＝0,为定时器方式。 m1m0:
工作方式选择位，定时器／计数器的4种工作方式由m1m0设定。
表3-1 定时器/计数器工作方式设定。
定时器/计数器方式控制寄存器tmod不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义为定时器0,高半字节定义为定时器1。复位时，tmod所有位均为0。
复位电路模块。
复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5v±5%，即4.75～5.
25v。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当vcc超过4.75v低于5.
25v以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。单片机复位电路主要有四种类型：（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。
isa总线的复位信号到南桥之间会有一个非门，跟随器或电子开关，常态时为低电平，复位时为高电平。vcc上电时，c充电，在10k电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，c充满，10k电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下s，c放电。
s松手，c又充电，在10k电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。
图3.3 复位电路。
程序设计。主程序流程图。
图4.1 主程序流程图。
主程序源**。
根据流程图，设计主程序**如下：
#include<>
#include <>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit en1=p1^5;
sbit s1=p1^6;
sbit s2=p1^7;
uint t=0;
void delayms(unsigned int ms) /延时ms
unsigned char i;
while(ms--)
if(t==2400||t==4800)//定时两分钟到延时。
void timer1() interrupt 1 //定时器中断。
th1=(65536-50000)/256;
tl1=(65536-50000)%256;
t++;总结。
经过系统调试，电机工作正常，可完成设计预期的电动机启动——正转（2min）——停止——反转（2min）——停止的过程。本设计主要优点是利用单片机做主控芯片，电路功能容易扩展，硬件电路相对比较简单，用c语言编程，直观高效，效果比较理想。
经过本次的单片机课程设计，我巩固了以前所学的51单片机课程理论知识，进一步深入了l298n驱动集成电路的工作原理，并结合c语言编程知识，完成了本次课程设计。。在设计过程中，我对以前所学习的知识查缺补漏，并结合设计题目，学习了一些新的相关知识，最后完成了本次课程设计。但是，在这个过程中，也发现了我身上存在的如部分知识点掌握得不够清晰，专业软件操作不够熟练等的不足，在以后的课程设计过程中我会注重提高和完善。
参考文献。1] 单片微型计算机与接**术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；
2] 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；
3] 51系列单片机及c51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；
4] 单片机原理及接**术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社。
#include<>
#include <>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit en1=p1^5;
sbit s1=p1^6;
sbit s2=p1^7;
uint t=0;
void delayms(unsigned int ms) /延时ms
unsigned char i;
while(ms--)
if(t==2400||t==4800)//定时两分钟到延时。
void timer1() interrupt 1 //定时器中断。
th1=(65536-50000)/256;
tl1=(65536-50000)%256;
t++;
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