用DAC0808设计直流电动机调速器单片机课程设计.doc

1 引言
随着微电子技术的不断发展与进步,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。
在现代工业中,直流电动机作为电能转换的传动装置,被广泛应用于机械、冶金、石油、化工、国防等工业部门中。直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长,越来越多的生产机械要求能实现自动调速。直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使直流调速系统发生翻天覆地的变化。其中电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制,形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统,并向全数字控制方向快速发展。
本文设计了用DAC0808设计直流电动机调速器的基本方案,阐述了该调速器系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。本系统用电压表测量直流电动机的转速,用MCS-51单片机输出数字信号通过DAC0808芯片实现数模转换,从而输出模拟电压来控制调节直流电动机的转速。本设计主要研究利用单片机及DAC0808实现数模转换调速,直流电机的控制和测量方法,从而对直流电机的调速控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。
2 设计总体方案
设计要求
基本要求:使用AT89C51单片机为核心,使用数模转换元件DAC0808对单片机输出的数字信号进行转换,输出模拟信号驱动直流电动机。
具体要求:在设计中,设计8个按键对应直流电动机的8挡不同转速,按下不同按键时,电动机将以不同速度转动,在8个按键中取一个按键为直流电动机转动停止按键。8挡不同转速的设定由学生自己决定。
仿真:控制程序在Keil软件中编写,编译,整个控制电路在Proteus仿真软件中连接调示。
设计思路
(1)根据设计要求,选择AT89C51单片机为核心控制器件,并编写相应控制程序。
(2)D/A转换采用DAC0808实现,与单片机的接口为P0口,采用运放电路输出电压模拟量对直流电动机调速。
(3)直流电动机有8挡转速,分别由8个按键通过连接单片机的P1口控制,8个按键H-A,转速依次升高,A按键转速最大,其中H按键为直流电动机停转键。
(4)直流电动机的转速由与其并联的电压表显示,电压越大,转速越快。
设计方案
直流电机调速系统硬件以MCS-51单片机为控制核心,包括电源电路、按键控制电路、单片机控制、数模转换、电机驱动电路、转速显示等部分。硬件电路设计系统框图如图1所示。
图1 直流电机调速系统框图
3 硬件电路设计
DAC0808的简介
DAC0808的管脚图及各引脚功能:
图2 DAC0808引脚图
DAC0808是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
DAC0808结构:
D0~D7:8位数据输入线,TTL电平,有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错);
ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效;000000
CS:片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效;
WR1:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存;
XFER:数据传输控制信号输入线,低电平有效,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效;
WR2:DAC寄存器选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2,当LE2为高电平时,DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化,LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
IOUT1:电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化;
IOUT2:电流输出端2,其值与IOUT1值之和为一常数;
Rfb:反馈信号输入线,改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度;
Vcc:电源输入端,Vcc的范围为+5V~+15V;
VREF:基准电压输入线,VREF的范围为-10V~+10V;
AGND:模拟信号地
DGND:数字信号地
单片机系统
AT89C51性能
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含有4KB的可