《單片機應用技術 》中職配套PPT課件
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目錄DIRECTORY2 2 任務一 直流電機驅動及正反轉控制任務二 采用PWM技術實現直流電機調速任務三 直流電機調速控制實訓項目項目四四 直流電機調速直流電機調速3 3 項目四四 直流電機調速直流電機調速學習重點通過本項目的學習，讓學生學習直流電機驅動及正反轉控制、采用PWM技術實現直流電機調速、直流電機調速控制實訓等概念。通過本項目的學習與實踐，我們要掌握單片機直流電機的基本概念、工作原理和工作方式，并掌握直流電機技術的調控和實際應用；了解直流電機驅動的工作方式及應用。讓學生由理論聯系實踐，在教學過程中培養(yǎng)學生自主性、研究性學習方法和思想。4 4 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備本次任務的目標就是設計一個基于單片機的直流電機正反轉控制電路，通過3個按鈕實現小型直流電機(額定電壓為1V)的正反轉及停止控制。5 5 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備本次任務的目標就是設計一個基于單片機的直流電機正反轉控制電路，通過3個按鈕實現小型直流電機(額定電壓為1V)的正反轉及停止控制。6 6 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備一、直流電機簡介電動機簡稱電機，是把電能轉換成機械能的機械，直流電機把直流電能轉變?yōu)闄C械能。直流電機有以下4方面的優(yōu)點：調速范圍廣，且易于平滑調節(jié)。過載、啟動、制動轉矩大。易于控制，可靠性高。調速時的能量損耗較小。7 7 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備二、直流電機工作原理直流電動機的工作原理是基于載流導體在磁場中受力產生電磁力形成電磁轉矩的基本原理。但要獲得恒定方向的轉矩，需將其外電路的直流電流變?yōu)槔@組中的交流電流，即同樣需要機械整流裝置。其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉動部分有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導體電勢或電流的方向而設置的)。8 8 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備二、直流電機工作原理9 9 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備二、直流電機工作原理當給電刷加一直流電壓，繞組線圈中就有電流流過，由電磁力定律可知導體會受到電磁力作用。導體處于N極下與電刷A接觸電流向里流，產生電磁力矩為逆時針；導體處于S極下與電刷B接觸電流向外流，產生電磁力矩仍為逆時針。轉子在該電磁力矩作用下開始旋轉。1010 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備二、直流電機工作原理如圖所示，當a、b電刷接在直流電源上，電機的軸上帶著被拖動的負載。1111 任務一 直流電機驅動及正反轉控制知識準備二、直流電機工作原理總之，在上述直流電動機的工作過程中，單從電樞線圈的角度看，每個導體中的電流方向是交變的；但從磁極看，每個磁極下導體中電流的方向是固定的，即不管是哪個導體運行到該極下，其中的電流方向總是相同的。因此，直流電動機可獲得恒定方向的電磁轉矩，使電機持續(xù)旋轉。改變加到直流電機電樞兩端的直流電壓的極性，即可改變電機的旋轉方向。1212 任務一 直流電機驅動及正反轉控制一、繪制原理圖在PROTUES軟件中繪制原理圖，如圖所示。任務實施1313 任務一 直流電機驅動及正反轉控制二、編寫源程序三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施1414 任務一 直流電機驅動及正反轉控制三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施1515 任務一 直流電機驅動及正反轉控制三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施1616 任務一 直流電機驅動及正反轉控制三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施1717 任務一 直流電機驅動及正反轉控制 不改變電路，編程實現如下的要求：系統(tǒng)上電后，電機正轉2s，然后反轉3s，不斷重復，當停止按鈕按下時，電機停止運行。搜集直流電機驅動電路，在PROTUES軟件中搭建電路，進行仿真，并分析各驅動電路的特點。知識拓展目標檢測1818 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備本次任務以AT89C51單片機為核心，通過3個按鍵（快速、慢速、停止）控制直流電機的速度。當快速按鈕按下時，電動機快速運轉；當慢速按鈕按下時，電動機慢速運轉；當停止按鈕按下時，電動機停止運行。此任務運用PWM技術（在下面進行具體的闡述）對直流電機進行控制。1919 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備2020 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備一、PWM調速基本原理PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)的縮寫，簡稱脈寬調制。它通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。脈寬調制是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在測量、通信、功率控制與變換等領域中。2121 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備二、沖量等效理論在采樣控制理論中，有一個重要的結論：沖量（指窄脈沖的面積）相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的負載上時，其效果基本相同。2222 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備三、PWM控制技術控制直流電機PWM信號只有兩種狀態(tài)，高電平和低電平。對于一個給定的周期來說，高電平所占的時間和周期之比叫做占空比，電機的速度與施加平均電壓成正比，輸出轉矩則與電流成正比。直流電機高效運行最常見方法是施加一個 PWM（脈寬調制）方波，其通斷比率對應于所需速度。即直流電機的轉速正比于在一個周期內PWM的電壓有效值。電機起到一個低通濾波器作用，將 PWM 信號轉換為有效直流電平，PWM 控制信號很容易由單片機產生。2323 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備三、PWM控制技術控制直流電機改變加到直流電機電樞兩端的直流驅動電壓，即可改變電機的轉速。使用PWM(脈寬調制)方法，可以方便地改變加給電機電樞的平均電壓的大小，其基本原理可由圖說明。設Ui是三極管基極的控制電壓，Um為電機兩端的直流電壓，它們的波形如圖所示，在一個周期T內，它的平均電壓Um=THUCCT,THT=D稱作矩形波的占空比，那么改變控制信號的占空比就可以改變電機的轉速。2424 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速知識準備三、PWM控制技術控制直流電機2525 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速一、繪制原理圖在PROTUES軟件中繪制原理圖，如圖所示。任務實施2626 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速二、編寫源程序三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施2727 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速三、編譯與仿真任務實施2828 任務二 采用PWM技術實現直流電機調速三、編譯與仿真任務實施目標檢測2929 任務三 直流電機調速控制實訓本次任務是制作一個直流電機調速控制電路，并能夠根據控制要求編寫單片機程序。知識準備3030 任務三 直流電機調速控制實訓本次任務是制作一個直流電機調速控制電路，并能夠根據控制要求編寫單片機程序。知識準備3131 任務三 直流電機調速控制實訓一、繪制原理圖在PROTUES軟件中繪制原理圖，如圖所示。任務實施3232 任務三 直流電機調速控制實訓二、編寫源程序三、編譯與仿真將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結果如圖所示。任務實施3333 任務三 直流電機調速控制實訓三、編譯與仿真任務實施3434 任務三 直流電機調速控制實訓四、電路制作與調試 對照下面的元件清單準備元器件。根據實訓條件，可以采用萬能板焊接或在制作好的PCB上焊接。圖為制作好的電路，是用萬能板制作的，單片機的4組I/O口全部用插針引出，便于做其他的實驗。任務實施3535 任務三 直流電機調速控制實訓四、電路制作與調試 利用SPI下載線或編程器將編譯好的HEX文件固化到單片機AT89S51或AT89S52中，加電調試。實驗效果如圖所示。任務實施3636 任務三 直流電機調速控制實訓四、電路制作與調試 利用SPI下載線或編程器將編譯好的HEX文件固化到單片機AT89S51或AT89S52中，加電調試。實驗效果如圖所示。任務實施3737 任務三 直流電機調速控制實訓四、電路制作與調試 利用SPI下載線或編程器將編譯好的HEX文件固化到單片機AT89S51或AT89S52中，加電調試。實驗效果如圖所示。任務實施3838 任務三 直流電機調速控制實訓四、電路制作與調試 利用SPI下載線或編程器將編譯好的HEX文件固化到單片機AT89S51或AT89S52中，加電調試。任務實施3939 任務三 直流電機調速控制實訓知識拓展在原有硬件電路上，編程實現對直流電動機09擋的速度控制，并在數碼管上顯示相應的擋位。目標檢測4040 項目四四 直流電機調速直流電機調速思考題1.請修改任務一的程序，實現對電動機的點動控制，即當P3.5口的正轉按鈕按下時，電動機正轉，當按鈕松開時，電動機停止運轉；當P3.6口的反轉按鈕按下時，電動機反轉，當松開反轉按鈕時，電動機停止運轉。2.在任務一的硬件電路上，編程實現下述功能：電機在正轉或反轉按鈕按下時，電動機正轉或反轉5秒鐘，之后電動機自動停止運轉。3.請將任務一中的20ms延時程序，用定時器T0中斷的方式實現精確延時
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