湖南纺织工大学

湘潭技师学院

毕业设计（论文）报告

题 目 电动机单片机控制系统的研究

系    别:      电  气  系   .

专    业:      机电一体化   

班    级:    09C3          

学生姓名:     刘   莎       

指导教师：    崔胜男        

开题时间：                   

完成时间：                  

   

目 录

摘 要.............................................................. 2

前 言.............................................................. 3

第一章 概述........................................................ 4

1.1 什么是单片机................................................ 4

1.1.1 单片机的简述.......................................... 4

1.1.2 单片机的应用领域...................................... 4

1.2 单片机的发展................................................ 5

1.3 单片机的应用................................................ 6

第二章 硬件........................................................ 7

2.1 电动机单片机控制系统的电路原理图及工作原理.................. 7

2.2 MCS-51单片机的硬件结构..................................... 7

2.2.1 AT89C51单片机的特性................................... 7

2.2.2 AT89C51单片机的结构框图............................... 8

2.2.3 MCS-51系列单片机的内部结构............................ 8

2.3 继电器..................................................... 10

2.3.1 继电器的产品和定义以及继电特性....................... 10

2.3.2 继电器的工作原理和作用以及主要产品技术参数........... 11

2.3.3 继电器的选用......................................... 13

2.4 光电耦合器................................................. 13

2.4.1 光电耦合器的定义..................................... 13

2.4.2 光电耦合器的作用..................................... 14

2.5 晶体震荡器................................................. 14

第三章 软件....................................................... 15

3.1 单片机应用系统的软件设计................................... 15

3.2 电动机单片机控制系统的软件编程............................. 16

第四章 制板与安装................................................. 17

4.1 PCB板的制作............................................... 17

4.2 焊接的基本常识............................................. 17

4.3 元器件的安装............................................... 17

第五章 仿真调试................................................... 18

5.1 硬件仿真................................................... 19

5.1.1 硬件准备............................................. 19

5.1.2 软件准备............................................. 19

5.1.3 仿真调试............................................. 19

5.2 软件仿真................................................... 20

5.3 用编程器把程序写入单片机................................... 20

5.4 脱机运行................................................... 21

第六章 结束语..................................................... 21

6.1 总结....................................................... 21

6.2 创新点..................................................... 21

6.3 谢辞....................................................... 22

参考文献：........................................................ 23

附录.............................................................. 24

摘 要

本设计采用AT89C51单片机为核心对电动机进行控制，并且辅以必要的外围器件和电路，通过IO口输出的具有时序的方波作为电动机的控制信号，信号经TIP122驱动电动机，同时，用键盘对电机的状态进行控制，并用LCD显示电机的正反转。论文重点阐述了电动机单片机控制系统和相关控制的模块化设计与制作；软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、控制模块、系统调整模块设计，并采用keil c51仿真软件进行编程。本设计实现了电动机单片机控制系统的功能，并给出了具体的硬件电路和相应的程序。这种控制电路可靠性，灵活性高，使用范围广。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。

关键词：AT89C51单片机；继电器；控制

Abstract

The AT89C51 single-chip design at the core of the motor control, and supplemented with the necessary peripheral devices and circuits, through the IO port output with the timing of the square wave as a motor control signal, the signal by the TIP122 driver motor, at the same time, using the keyboard the status of motor control and motor positive LCD display. Dissertation focuses on single-chip motor control system and related control of modular design and fabrication; same modular software design, including the interruption module, control module, the system adjust the modular design, using keil c51 simulation software program. The design of single-chip implementation of the motor control system functions, and give a specific hardware circuit and the corresponding procedures. This control circuit reliability, high flexibility, the use of a wide range. Moreover, its other similar systems have a certain referential significance.

Key words：AT89C51 single-chip microcomputer；relay；control

 

前 言

随着单片机功能的飞速发展，单片机的应用领域已经广泛渗透到了国民经济的各个领域，并影响着每个现代人的生活。单片机技术的出现给现代工业测控领域带来了一次技术革命。目前，单片机仍以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、数据采集系统、智能画仪器仪表、智能家电等诸多领域得到了广泛的应用。作为将要从事单片机应用系统开发方面的技术人员，掌握单片机的应用技术是必要的。

当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，此次用AT89C51单片机自制了一款简易的电动机单片机控制的实物，重点介绍了其软件编程方法，以及给单片机初学者以启发，更快地成为单片机领域的优秀人才。

课程设计是根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，进行电路的独立设计，实验安装和调试，在实验板上进行电子产品的制作和写出实验总结报告。根据这次课程设计的内容和要求，我首先进行了整体方案的构思，通过在图书馆和上网查阅资料，并分析和比较，选取了一种简单而且可行性高的方案。此方案主要由主控电路、电源电路、程序译码驱动电路等组成。通过查阅有关书籍、上网和综合已学习以及电子技术的知识，并考虑到电路的工作稳定性，设计成本低，电路简单，功耗低等因素，同时还留有余地用于电路的功能扩展，鉴于此选用了比较常见的元器件来构成各单元电路，选取所须的元件后，对各电路元件的参数进行了计算，然后进实验室进行电路的安装和调试。经过几天紧张的电路安装和调试，期间还进行了部分方案的修改和改进，实现了课程设计的主要任务和具体要求。

 

 

第一章 概述

1.1 什么是单片机

1.1.1 单片机的简述

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

现在，单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上.

1.1.2 单片机的应用领域

单片机的应用领域包括以下几个方面：

1.单片机在智能仪器仪表中的应用；

2.单片机在工业测控中的应用；

3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；

4.单片机在日常生活及家电中的应用；

5.单片机在办公自动化方面。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

1.2 单片机的发展

单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器CPU(Central Processing Unit)、随机存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时/计数器和多种I/O口（Input/Output Ports）的一个不带外部设备的微型计算机。它具有计算机的基本属性，所以可以称它为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机。

1971年微处理器研制成功后不久，就出现了单芯片的微型计算机，即单片机。最早的单片机是一位的。

1976年Intel公司推出了第一代8位单片机的代表产品-----MCS-48系列单片机8048，它将CPU、串行口、定时器和128BRAM集成在一块芯片内，使用的是NMOS工艺。在MCS-48成功的刺激下，出现了第二代单片机产品。在第二代单片机中，IntelMCS-51进入中国市场最早，过渡到CMOS工艺的80C51要迟一些。1982年以后，高速低功耗CHMOS工艺的出现，使许多公司生产与80C51兼容的单片机，并扩展了其功能。8位单片机后，还出现了16位的单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表之一。

近10年来出现的具有许多新特点的单片机，可以称之为第三代单片机。目前单片机的内存容量可以做得相当大，I/O功能也已足够地丰富，可以不用外加扩展芯片；大多数单片机都提供可由用户编程的OTPROM型式；随着单片机程序存储空间的扩大，在空余空间可以嵌入实时操作系统等软件，以提高单片机的性能和产品开发效率；扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线，如IC总线、USB总线、CAN总线等；有的单片机集成了多个CPU，将数字信号处理器、精简指令集计算机等集成到单片机中的产品也不断出现；另外，在抗干扰、抗噪声、提高可靠性、功耗管理等方面的新技术也不断的出现。

1.3 单片机的应用

在生产和生活的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的出现。单片机的应用有利于产品小型化、多功能化和智能化，而且抗干扰能力强，可在各种恶劣的环境下可靠的工作，成本也较低。所以单片机的应用已极为广泛，它在工业自动化、工业测控、智能仪器仪表、家用电器、信息与通信、军事装备等方面都在发挥着“微电脑控制”的作用。较高档的单片机都有通信接口，因而为单片机在计算机网络与通信设备中的应用创造了很好的条件。在微波通信、短波通信、载波通信、光纤通信和程控交换等设备、仪器中都能找到单片机的应用，如通信系统中的监控、自适应控制系统，频率合成，声像处理，数字滤波，自动拨号无线电话网，自动呼叫应答设备及程控调度电话分机等。

单片机广泛应用的意义在于它正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法，以前必须由模拟电路和数字电路实现的大部分控制功能，现在可使用单片机通过编程序来实现了。这种以软件取代硬件，并能提高系统性能的微电脑控制技术是对传统控制技术的一种革命。随着单片机产品功能的更强大、更先进，应用单片机来实现的微电脑控制技术一定会不断发展和完善。

第二章 硬件

2.1 电动机单片机控制系统的电路原理图及工作原理

按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本控制实际上就是一个带有两个光耦的单片机最小应用系统，即为由AT89C51单片机、74LS14集成块、电阻、电容、二极管、三极管、光耦TPL521-1、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体的电路原理图组成如下所示：

电动机单片机控制控制系统的电路原理图

从原理图中可以看出，如果要让接在P1.4口的TPL521-1启动起来，那么只要把P1.4口的电平变为高电平就可以了；相反，如果要接在P1.4口的TPL521-1停止，就要把P1.4口的电平变为低电平；同理，接在P1.7口的TPL521-1的启动和停止。因此，要实现电动机单片机控制功能，我们只要将TPL521-1进行启动、停止，2个TPL521-1将会形成电动机正反转的现象。

2.2 MCS-51单片机的硬件结构

2.2.1 AT89C51单片机的特性

AT89C51单片机主要特性： 与MCS-51 兼容 ;4K字节可编程闪烁存储器 ;全静态工作：0Hz-24Hz ;三级程序存储器锁定 ;128*8位内部RAM;32可编程I/O线 ;两个16位定时器/计数器 ;5个中断源 ;可编程串行通道 ;低功耗的闲置和掉电模式 ;片内振荡器和时钟电路.

2.2.2 AT89C51单片机的结构框图

2.2.3 MCS-51系列单片机的内部结构

单片机的内部结构框图

从上图可知，它主要由8个部件通过片内总线连接而成。部件有中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行输入/输出口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。

MCS-51单片机的封装有两种形式，一种是双列直插式（DIP）封装的形式，另一种是方形封装形式。HMOS   工艺的8051单片机采用40引脚的DIP封装，而CHMOS工艺的单片机除采用DIP封装外，还采用方形封装形式，其中4个NC为空引脚。采用40引脚DIP封装的8051单片机引脚排列如图1所示。8051单片机是高性能的单片机，由于受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有两种功能，我们用斜线加以区分。

51系列单片机封装图

单片机的管脚除了电源端Vcc、接地端Vss、复位端RST、晶振接入端的XTAL1、XTAL2及通用I/O口的P1.0-P1.7外，其于的管脚都是为现实系统扩展而设置的。用这些管脚可构成单片机的三总线形式。它们分别是地址总线、数据总线和控制总线。

CPU由运算器、控制器和若干特殊功能寄存器（如累加器A、寄存器B、程序状态字寄存器PSW、数据指针寄存DPTR等）组成。运算器包括算术逻辑运算部件ALU、位处理器、累加器A、寄存器B、暂存寄存器几程序状态字寄存器PSW等。控制器是单片机的神经中枢，它是指挥控制部件。

存储器是组成计算机的三大部件之一，其功能是存储信息。存储器按其存储方式可以分为两大类，一类是随机存储器（RAM），另一类是只读存储器（ROM）。CPU在运行过程中可对RAM随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源是，RAM中所有的信息会丢失，所以RAM只能用来存放暂时性的输入/输出数据、运算中的结果等，RAM也因此常被称为数据存储器。而ROM是一种写入后不能改写只能读出的存储器。在断电后，ROM中的信息保留不变，所以ROM用来存放固定的程序和数据。

MCS-51单片机存储器可分为五类，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、特殊功能存储器和片外数据存储器。MCS-51单片机存储器的地址空间可分为3个，在访问这3个不同的地址空间时，采用不同形式的指令。MCS-51单片机存储器结构有两个重要的特点：一是把数据存储器和程序存储器截然分开；二是存储器有内、外只分。

8051单片机有四个8位的双向输入/输出端口，每个端口均可按字节输入、输出，也可按位进行输入、输出，一个端口占8个引脚，共占32个引脚。在每个端口中都包括有一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把四个端口笼统地表示为P0、P1、P2、P3。

2.3 继电器

2.3.1继电器的产品和定义以及继电特性

1、产品示意图

2、定义

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。

3、继电器的继电特性

继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。

释放值xf与动作值xx的比值叫做反馈系数，即Kf= xf /xx

触点上输出的控制功率Pc与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数，即Kc=PC/P0

2.3.2继电器的工作原理和作用以及主要产品技术参数

1、工作原理

当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

2、作用

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。

继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。

作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：

1) 扩大控制范围。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

2) 放大。例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。

3) 综合信号。例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

4) 自动、遥控、监测。例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

工厂专业生产各式时间继电器 电磁继电器 电子继电器 大功率继电器 液位继电器 固态继电器 大功率继电器 小型继电器 计时器 计数器 继电器等。

继电器实质是一种传递信号的电器，它根据输入的信号达到不同的控制目的。

继电器一般是用来接通和断开控制电器（电动机）

如在直流电动机里的电流继电器，当电流过小或过大时，它检测到这种电流信号后便控制电动机的启停

还有如热继电器，如电动机长期过载而使温度过高时，它便控制电动机停止

3、技术参数

1）额定工作电压

是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

2)直流电阻

是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

3)吸合电流

是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

4)释放电流

是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

5)触点切换电压和电流

是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

2.3.3继电器的选用

1.先了解必要的条件

①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；

②被控制电路中的电压和电流；

③被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。

2.查阅有关资料

确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。

3.注意器具的容积。

若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。

2.4 光电耦合器

2.4.1光电耦合器的定义

光电耦合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入电信号加到输入端发光器件LED上，LED发光，光接受器件接受光信号并转换成电信号，然后将电信号直接输出，或者将电信号放大处理成标准数字电平输出，这样就实现了“电－光－电”的转换及传输，光是传输的媒介，因而输入端与输出端在电气上是绝缘的，也称为电隔离。

2.4.2光电耦合器的作用

由于光耦种类繁多，结构独特，优点突出，因而其应用十分广泛，主要应用以下场合：

(1) 在逻辑电路上的应用

光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。

(2) 作为固体开关应用

在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。

(3) 在触发电路上的应用

将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。

(4) 在脉冲放大电路中的应用

光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。

(5) 在线性电路上的应用

线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。

(6) 特殊场合的应用

光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。

2.5 晶体震荡器

石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：普通晶体振荡（TCXO），电压控制式晶体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式晶体振荡（OCXO）。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡（DCXO）等。

第三章 软件

3.1 单片机应用系统的软件设计

软件设计是应用系统研制中工作量最大最重要也是最困难的任务，它可以分为两部分:一是用于管理单片机系统工作的监控管理程序；二是用于执行完成实际具体任务的功能程序。

而功能程序通常应包括数据采集和处理程序、控制算法实现程序、人机联系程序和数据管理程序。监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转的程序，它的任务是：

1、 在系统投入运行的最初时刻，应对系统进行自检和初始化。当用户操作键盘时，必须对键盘操作进行解释，调用相应的功能模块，完成预定的任务，并通过显示等方式给出执行的结果，即完成处理键盘命令的任务。

2、 对于具有遥控通信接口的单片机系统，监控程序还应包括通信解释程序，即具有处理接口命令的功能。

3、 单片机系统在运行时也能被某些预定的条件触发而完成规定的操作，这类条件中有定时信号、外部触发信号等，监控程序也应考虑处理条件触发并完成显示的功能。软件设计通常才用模块化程序设计、自顶向下的程序设计方法。

3.2 电动机单片机控制系统的软件编程

单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述原理图搭建完成通电之后，我们还不能看到电动机正反转的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现二极管的功能。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。下面我们以最简单的电动机单片机控制功能即实现正反转，来介绍实现电动机单片机控制系统的软件编程方法及程序：

程序一：

ORG   0000H

MAIN:  MOV    P1 ,#OFEH

ACALL  LOOP

MOV    P1 ,#0FDH

ACALL  LOOP

AJMP   MAIN

LOOP: MOV   TMOD ,#01H

MOV   R7 ,#20

TIME: MOV   TLO ,#0B0H

MOV   TH0 ,#3CH

SETB  TR0

LOOP1:JBC   TF0,LOOP2

LJMP  LOOP1

LOOP2:DJNZ   R7, TIME

RET

END

当上述程序编写好以后，我们需要使用编译软件对选的程序进行编译，得到单片机所能识别的二进制代码，然后再用编程器将二进制代码烧写到AT89C51单片机中，最后连接好电路通电，我们就看到“电动机正反转”的过程啦。

 

第四章 制板与安装

4.1 PCB板的制作

在PCB板的制作时，要考虑电气要求、散热、封装尺寸等。在确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。

对于手工自制印刷电路板，按板面的实际设计尺寸剪裁敷铜板可用钢锯沿边线锯开，将敷铜板表面处理后，直接在铜箔面涂保护层。表面处理 可用水砂纸去氧化层和油污。然后将打印好PCB转印纸铺在敷铜板上通过热压机将PCB印在敷铜板上，然后在板子放入配好的三氯化铁溶液中，浓度在28~42%之间，不断摇晃，加速反应。待把能看见的铜都腐蚀完了之后把扳子从三氯化铁溶液中取出来用清水洗净，用砂纸将没有被腐蚀的铜表面沙干净。然后再把已经配好的松香酒精溶液立即涂在洗净晾干的印制电路板上，使它分布均匀且很薄，再加热烘干到不粘手为止。最后在钻孔，完成制板的最后工作。

4.2 焊接的基本常识

首先是选择电烙铁。对于小型的电子制作项目，20W的烙铁就能满足要求。如果初学焊接时使用大功率烙铁，很容易烫坏元件。

再次，注意焊锡与助焊剂的选用。千万不要使用酸性助焊剂，否则对烙铁头和电路板都有腐蚀作用。最好使用含松香芯的焊锡丝，用松香或松香酒精溶液作助焊剂。

砂纸打磨是重要的过程，否则更难上锡甚至上不上锡。正确的方法是用细砂纸轻磨几下，再用烙铁头磨蹭引脚。如果引脚只有少数部位能上锡，这种元器件就得用砂纸多磨几下引脚，否则会成为虚焊的隐患。

搪锡后，将引脚插入通孔，用镊子夹住引脚根部，再用烙铁接触引脚和通孔。一旦焊锡流满通孔，应立即移开烙铁。此时应注意：第一，烙铁应与引脚接触；第二，焊接的时间要短，一般不宜超过三秒；第三，撤离烙铁后千万不可晃动引脚，必须要焊锡凝固后再松开镊子。焊接质量可从焊锡是否填满通孔、焊点是否圆滑光亮来判断。对于焊点周围的松香焊渣，可用乙醇擦去，千万不要使用含有氯化物的溶剂、汽油或肥皂水。

4.3 元器件的安装

在安装元件时，我们应该对元件进行检测使它能达到电路所需的要求，应尽量避免装错元件，不然调试时会出现很多麻烦，然后仔细对照原理图进行安装。再进行元器件的安装焊接，在安装焊接时应注意避免虚焊、假焊现象，并且要注意掌握焊接时间。如果焊接时间过长就有可能将元器件损坏。安装好的电路板图纸如下所示：

电路板的安装图

第五章 仿真调试

5.1 硬件仿真

5.1.1 硬件准备

1、实验箱断电接线。

2、实验箱A1区JP13的SRAM_E和FLASH_E短线器跳开（不短接），JP14跳开，短接JP15的两个跳线座（TXD、RXD）。

3、关MOD_SW1拨向RUN，按复位键RESET。

5.1.2 软件准备

点开Keil uVsion2

1）项目（Project）

① 新建项目New project并选择CPU

② 设置项目选项（Project-Option）

2）写源程序（File）

① 新建源程序（File-New）

② 写源程序

③ 保存程序（File-Save）,文件名后缀为.asm

3）添加源程序到项目。在Project Windows窗口中，选中Source Group1后右击鼠标，选择Add files to Group;文件类型为Asm Source file(*.a*;*.src)，添加后Project Windows窗口显示源程序文件名

4）编译、链接（Project-Build Target或者Rebuild All Target Files），编译成功则显示“0 Error(s),0 Warning(s)”

5.1.3 仿真调试

1）下载用户程序到实验仪中（Debug-Start/Stop Debug Session）

2）运行（Debug-Go）

5.2 软件仿真

一、项目（Project）

1、新建项目New project并选择CPU

2、设置项目选项（Project-Option）

二、写源程序（File）

三、添加源程序到项目。在Project Windows窗口中，选中Source Group1后右击鼠标，选择Add files to Group;文件类型为Asm Source file(*.a*;*.src)，添加后Project Windows窗口显示源程序文件名

四、编译、链接（Project-Build Target或者Rebuild All Target Files），编译成功则显示“0 Error(s),0 Warning(s)”，表明软件编写无语法错误，软件仿真完成。

5.3 用编程器把程序写入单片机

程序的写入所用的编程器为：TOP835通用编程器。如下图所示：

TOP835通用编程器

5.4 脱机运行

把程序写入集成块以后，安装到电路板上，在通过稳压器接入+5V的直流电源和接地。观察光耦的动停情况，如果和所输入AT89C51中程序相对应的光耦的动停情景相同，则表示电路板制作成功。本毕业设计就算完成了。若与程序想表示的样子不一样,则说明单片机或程序有错,应仔细检查只到完全正确为此。

第六章 结束语

6.1 总结

随着科学技术的发展，现代社会对专业人才的要求越来越高，尤其作为电气专业的人员，不仅要有坚实的理论知识，更应该具备丰富的实践经验和较强的动手能力。

通过本次毕业设计，是把学到的理论知识和现场的实际工作经验又一次有机地融合在一起，也使我熟练掌握了工程设计的方法，进一步提高了工程设计能力、理论计算能力、实验研究能力、经济分析能力、外文阅读能力、计算机应用能力以及文献查阅和文字表达能力。对于在此次单片机控制电动机的设计及分析中还存在一些问题，在控制电动机正反转设计中采用单片机进行控制，存在着一些缺点，例如所选用的单片机不太合理以及调试过程比较麻烦。

在进行毕业设计的过程中，我深刻体会到我的基础功并不是那么的扎实，知识面较为局限，例如我的文字表达能力，以及我的英语水平等，经过毕业设计让我懂得在日常生活中，我们不能随便去浪费我们宝贵的时间而是要充分利用时间来学习更多的知识来充实自己。

6.2 创新点

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月异更新。在实时显示单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，它具有电路简单、体积小、成本低、抗干扰能力强，控制能力强，具有时间显示功能，非常方便。替代了传统的控制电路，更加方便快捷的进行控制，由硬件控制进入了软件控制时代。

6.3 谢辞

在这大学三年的生活里,要谢谢学校以及老师们的教育培养，在老师的细心教导下，我学到了很多的知识。

这次毕业设计能够完成离不开老师指教和同学的合作，首先我要感谢我们的指导老师—龚运新老师，他能够在百忙之中给我指导，耐心解答我的疑难问题如果没有你的教导我是很难做出来这个设计的。比如电路的分析、元件的选购、调试等，都是离不开你的耐心的教导。

我还要感谢我的小组的同学们，他们在这次设计过程中与我并肩作战，通过相互交流，相互合作，相互沟通，相互学习，相互帮助，使我锻炼了很强的团队合作精神。

最后，我向所有关心过我，支持过我的老师，同学以及朋友表示由衷的感谢。

 

参考文献：

[1]  余永权， ATMEL89系列单片机应用技术，北京航空航天大学出版社，20##年

[2]  王晓明， 电动机的单片机控制，北京航空航天大学出版社，20##年

[3]  韩晓东， Protel 99 SE电路设计实用教程，中国铁道出版社，20##年

[4]  李全利， 单片机原理及应用技术，高等教育出版社，20##年

[5]  龚运新， 单片机实用技术教程，北京师范大学出版社，20##年

 

 

附录