代码收藏家 基于单片机直流电机正反转控制系统
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前言 概要 功能设计 设计思路 软件设计 效果图 程序 文章目录
前言
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概要
基于单片机直流电机正反转控制系统设计概要如下：
一、系统概述
该系统旨在通过单片机实现对直流电机的精确控制，特别是电机的正反转功能。该系统适用于需要精确控制电机转向的自动化设备和系统中，如机器人控制、工业自动化等领域。
二、系统组成
单片机控制器：作为系统的核心控制部件，负责接收输入信号、处理控制逻辑并输出控制信号。可选用适合的单片机型号，如AT89C51、STM32等。
驱动电路：设计合适的驱动电路，用于接收单片机的控制信号并驱动直流电机进行正反转。常见的驱动电路有H桥电路和晶体管驱动电路等，它们可以通过控制电流的方向来实现电机的正反转。
直流电机：选用合适的直流电机作为被控对象，根据实际需求选择电机的型号和规格。
输入设备（可选）：根据实际需求，可以添加输入设备如按钮、旋钮等，用于接收用户的控制指令。
电源模块：为单片机、驱动电路和直流电机提供稳定的电源供应。
三、工作原理
控制逻辑设计：根据系统的需求，设计合适的控制逻辑。当用户通过输入设备输入正转或反转指令时，单片机接收到指令后，根据控制逻辑输出相应的控制信号给驱动电路。
驱动电路工作：驱动电路接收到单片机的控制信号后，通过控制电流的方向来驱动直流电机进行正转或反转。
编程实现：使用C语言或汇编语言等编程语言，根据控制逻辑编写单片机程序。程序需要实现输入信号的读取、控制逻辑的处理和控制信号的输出等功能。
四、系统测试与优化
系统测试：在完成硬件和软件设计后，进行系统测试以验证系统的功能和性能。测试内容包括但不限于电机的正反转功能、控制精度、响应速度等。
优化改进：根据测试结果进行必要的优化和改进。可以针对控制精度、响应速度等方面进行优化，提高系统的性能和稳定性。
五、系统特点
精确控制：通过单片机实现对直流电机的精确控制，可以根据需求实现电机的正反转。
灵活性强：系统可以根据实际需求进行定制开发，支持多种输入设备和控制逻辑。
稳定性好：采用高性能的单片机和稳定的驱动电路，确保系统的稳定性和可靠性。
六、应用领域
该系统可广泛应用于工业自动化、机器人控制、智能家居等领域，为需要精确控制电机转向的设备和系统提供有效的解决方案。
功能设计
Proteus软件采用了电容、电阻、晶振、电动机、LED、开关、电动机等多种元件进行绘图，并基于80C51进行电路图设计，充分展示Proteus软件元件库量大，掌握它的基本绘图操作。而对于Keil软件，采取创建工程，创建执行文件，利用C语言编写程序，生成hex文件，为Proteus仿真提供驱动控制，实现直流电动机正反转的设计。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
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目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ1928499906
