单片机 占空比可调地PWM波形发生器.doc

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1、机电高等专科学校电气工程系微控制器技术课程设计报告设计题目：占空比可调的PWM波形发生器微控制器技术课程设计任务书设计题目：占空比可调的PWM波形发生器设计时间：2013.10.21——2013.10.27　　　设计任务：在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：1、理解PWM的工作原理。2、编制PWM程序，使用八段发光字符管显示占空比。3、可与电机连接，驱动电机以不同的转速旋转。背景资料：1、单片机原理与应用2、检测技术3、计算机原理与接口技术进度安排：1、第一天，领取题目，熟悉设计容，分解设计步骤和任务；2、第2天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。

2、3、第3天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。4、第4天，中期检查，书写设计报告。5、第5天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。6、第6天，设计答辩。题目：占空比可调的PWM波形发生器一、设计目的掌握PWM的工作原理；学会编制PWM程序，使用八段发光字符管显示占空比；并与电机连接，驱动电机以不同的转速旋转。二、设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机转速的调整，能够很方便的实现电机的智能控制。主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由AT89C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等调整直流电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。其间

3、是通过AT89C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成：设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现对直流电机的加速、减速控制。设计控制部分：主要由AT89C51单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。设计显示部分：LED数码显示部分，实现对PWM脉宽调制占空比的实时显示。三、方案设计系统框架设计总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。数码管显示按键控制单片机PWM电机驱动方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C51单

4、片机为控制核心，由命令输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L298直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转和急停控制；同时单片机不停的将PWM脉宽调制占空比送到LED数码管完成实时显示。四、系统硬件设计4.1硬件模块组成（1）单片机控制模块（2）L298电机驱动模块（3）LED显示模块（4）独立键盘控制模块3.3系统硬件各模块电路4.2单片机整个控制模块这里利用定时计数器让单片机P2口的P2.6、P2.7引脚输出占空比不同的方波，然后经驱动芯片L298放大后控制直流电机。驱动芯片的输入电压是

5、两引脚的电压差，在调速时一根引脚线为低电平，另一个引脚产生调速方波，这样两个引脚的电压差就可通过控制其中一个引脚来控制。当需要改变电机转动方向时，两个引脚的输出相反。定时计数器若干时间（1us）中断一次，就使P2.6或P2.7产生一个高电平或低电平。直流电机的速度分成100个等级，因此一个周期就有100个脉冲，周期为一百个脉冲的时间，速度等级对应一个周期的高电平脉冲的个数。占空比为高电平脉冲个数占一个周期总脉冲个数的百分数。一个周期加在电机两端的电压为脉冲高电压乘以占空比。占空比越大，加在电机两端的电压越大，电机转动越快。电机的平均速度等于在一定的占空比下电机的最大速度乘以占空比。当我

6、们改变占空比时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。五、PWM的基本工作原理PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。六、软件设计主程序设计：主程序部分主要对定时计数器T1的工作方式、中断入口地址、计数初值、中断产生、进行设置，为了方便程序编程。程序初始化开定时器T1中断关定时器0，1程序开始P1.0=？1P1.0=

7、？0P1.2=？1关定时器0，1P1.2=？0对定时器T1的设置主程序流程图定时中断子程序设计1.定时计数器TMOD设置选用T0作为产生脉冲用的定时器并且使它工作在模式1下。在模式1中，寄存器TH0和TL0以全8位参与操作，构成一个16位定时/计数器，当TH0溢出时向中断标志位TF0进位，并申请中断。在这种模式下T0定时时间最长，有利于在更大的围对电机进行调速。工作模式寄存器TMODTMOD的高4位用于T1，低4位用于T0，4种符号含义如下：G