基于AT89S52单片机的电机控制系统设计

分享到:

 引言

  电机控制在监控器材、医疗器械、电动阀门、电动窗帘、家用电器、旋转灯具等方面有着广泛的应用,因此设计一款可控性好、精度高的电机控制系统是一件非常有意义的事。本文介绍的基于AT89S52单片机的电机控制系统的软硬件设计,在按键的操作下对时间进行设定,控制电机的转动,对工作状态及时间进行显示。

  1 设计方案说明

  该系统先通过按键对电机的正、反向(即顺时针、逆时针)转动时间分别设置,时间显示在LCD上,格式为时:分:秒(通过改变程序可以选择不同的格式)。采用倒计时方式,正向时间完毕,立刻开始反向转动时间计时,反向时间结束,自动恢复到初始设定的时间。

  时间设定完成后,按下开始键,正向转动时间开始计时,电机工作指示灯闪烁,正向转动指示灯亮,同时电机正向转动;正向时间完毕,反向时间开始计时,正向转动指示灯熄灭,反向转动指示灯亮,同时电机反向转动。

  按下停止键,时间停止计时,电机停止工作,工作指示灯熄灭。

  系统采用的电机为60TDY-11可逆永磁电机,其内部采用两组绕组,用电容实现定向旋转,通过改变电容和电机输出引线的接法,能够可靠地实现电机定向旋转并控制旋转方向。

  2 硬件电路设计

  整个系统硬件结构如图1所示。

 

  2.1 按键输入和控制电路设计

  按键输入电路采用6个按键分别连接到单片机的P2.0~P2.5口,作为控制信号的输入。按下K0键,系统进入时间设定模式,连续按下K0键可以选择对不同的时间单位进行设置,通过K1,K2键对时间进行加1或减1。按下K3键退出时间设定模式,K4,K5键分别为启动和停止键。

  电机控制电路的控制芯片采用ATMEL公司的AT89S52,它有8 KB FLASH,256 B RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,两个数据指针,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,片内晶振及时钟电路。其内部资源丰富、性价比高,能够满足设计要求。

  PO.O~P0.2作为三个工作指示灯的控制信号输出,需要外接上拉电阻;P1.0~P1.2为液晶显示器的控制信号输出;P3.0~P3.1分别是控制电机正反向转动的控制信号输出。

  2.2 LCD显示电路设计

  显示部分采用的是12864液晶,控制器是ST7920,这种控制器带中文字库,去除了编制字库的麻烦,该控制器的液晶还支持画图方式。该类液晶支持68时序8位和4位并口以及串口。ST7920的时钟SCLK有独立的操作时序,当多个连续的指令需要被送入时,需要考虑指令执行时间。

  一个完整的串行传输周期由以下部分组成:首先送入启动字节,送入五个连续的“1”用来启动一个周期,此时传输计数被重置,并且串行传输被同步。紧接的两个为制定传输方向(RW,确定读还是写)和传输性质(RS,确定是命令寄存器还是数据寄存器),最后的第八位是一个“O”。

  本设计中PSB引脚接地,选择串口工作模式,CS高电平有效,只用两根线SID和SCLK即可完成数据传输。

  2.3 电机及驱动电路设计

  60TDY-11电机工作电压为220 V交流电,而单片机的输出高电平为5 V,因此电机需要一个驱动电路,采用继电器来作为较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

  本次设计中继电器采用的是HUIGANG HRS2H-S-DC-12V型,SN74LS07N作为继电器的驱动电路,低电平输入有效,继电器还需要并联二极管电路,主要是为了保护SN74LS07N。当流经继电器线圈的电流迅速减小时,线圈会产生很高的自感电动势使晶体管被击穿,并联上二极管后,即可将线圈的自感电动势钳位于二极管的正向导通电压。P3.0低电平时,继电器1常闭触点断开,常开触点闭合,电机正向电路导通,开始正向转动。P3.1同理,P3.0和P3.1不可同时为低电平。

  3 软件设计

  3.1 程序说明

  在KeilμVision 3 IDE中进行程序的设计开发,用C语言编写。KeilμVision 3集成开发环境是Keil Soltware开发的基于80C51内核的微处理器软件开发平台,可以完成从工程建立到管理、编译、链接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程,尤其是C编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平。它支持所有的Keil 80C51的工具软件,包括C51编译器、宏汇编器、链接器器/定位器和目标文件至Hex格式转换器。鉴于此,选择其为程序开发环境。

  系统程序由主程序、中断处理子程序、按键处理程序以及显示子程序等组成。对时间计时采用定时器定时中断产生,没有选择用软件延时的方式,这样不占用CPU的时间。定时器T0产生50 ms定时中断,在中断服务程序中有一个计数器,每产生20次中断,有一个1秒计数。按键扫描采用单个按键的扫描,有相应的按键处理子程序,程序中包括按键去抖动,按键的键后处理,去抖动采用延时去抖法。显示子程序在主程序中被调用对时间进行实时显示。

        3.2 主程序流程图

  主程序流程图如图2所示,主要完成系统的初始化、按键扫描、显示程序及其他子程序调用等功能。

 

  初始化时关闭定时中断,P0.O~P0.2口输出高电平,状态指示灯熄灭,P3.0~P3.1口输出高电平电机停止转动,对LCD初始化显示,显示4行信息,2行显示时间,格式为时:分:秒,另外2行为时间的说明文字。将所有的初始化功能写成一个子程序,主程序只需调用它即可完成系统初始化。初始化完成之后,扫描按键,如有按键按下,调用相应的处理程序。时间设定键按下时,被选中的时间单位将会不断的闪烁,区别于其他没有被设置的时间单位,通过K1,K2键对时间进行改动,按下K3键退出时间设定。开始键被按下时,开启定时中断,LCD显示时间开始倒计时,PO.1口输出低电平,正向转动指示灯亮,P3.0输出低电平,电机开始正向转动,在中断服务程序中控制PO.0口输出电平,使正常工作指示灯1 s闪烁一次。停止键被按下时,P3.O~P3.1输出高电平,电机停止转动,P0.0~P0.2输出高电平,状态指示灯熄灭,关闭定时中断,停止计数。正向转动时间结束时,反向转动开始倒计时,P3.O输出高电平,P3.1输出低电平,电机反向转动,P0.1输出高电平,PO.2输出低电平,正向转动指示灯熄灭,反向转动指示灯亮。显示程序实时将时间的变化在LCD上显示。

  4 结语

  该系统经实际运行,可以满足在功能键的操作下对时间进行设定,控制电机的启动、正反向转动、停止,状态指示灯正确显示工作状态,LCD正常的显示了时间。

  本系统将应用于一个阀门的自动打开闭合装置,正向转动时阀门打开,反向转动时,阀门关闭,实现对液体流量的控制,具体应用时还需要对阀门打开闭合的状态进行检测。
 

继续阅读
项目分享:基于Microchip PIC32MM开发板的电机控制

PIC32MM系列是Microchip功耗最低且最具成本效益的32位PIC32微控制器系列,选用PIC32MM 板卡,来进行这次电机控制项目

Microchip PIC32单片机专为电机控制和通用应用

Microchip最新推出的PIC32单片机(MCU)系列,集成模拟外设、双USB功能,可支持多达4个CAN 2.0端口,用于高精度双电机控制应用。

传感器融合增强设备性能解析

传感器融合是一种创新的工程技术,通过整合来自各种系统传感器的数据,来保证更加精确、完整和可靠的传感器信号或感知信息。要想实现始终精确的传感器融合,工程师在决定如何优化整合来自这些传感器的数据之前,深入理解传感器的优缺点很重要。

一种基于AT89S52和CAN总线的家居安防系统设计

现在,人们对工作和生活环境不仅要求舒适健康、可靠便利, 而且更加看重安全性,并利用安防系统来提高家庭抵御各种意外情况的能力。现在的安防系统可借助计算机技术、IC 卡技术、通信技术等来实现,CAN总线应用于安防系统对家居智能化发展起到了良好的促进作用。CAN总线是一种应用较为广泛的现场总线, 它支持多主节点, 有完善的错误处理机制, 通信速率快, 传送距离远, 可挂接控制设备多 。而把DTMF 技术应用于安防系统, 不需要专门的布线, 不占用无线电频率资源, 没有电磁污染。文中设计了一种基于CAN 总线和D

基于AT89s52的温湿度测量系统设计

系统使用SHT11温湿度传感器实时采集温湿度数据;同时采用AT 89s52单片机进行数据的存储和计算等处理;并通过扩展外围电路设计了一个集多种应用功能于一体的温湿度值检测系统。

©2019 Microchip Corporation
facebook google plus twitter linkedin youku weibo rss