基于51單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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電機(jī)控制在監(jiān)控器材、醫(yī)療器械、電動閥門、電動窗簾、家用電器、旋轉(zhuǎn)燈具等方面有著廣泛的應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)一款可控性好、精度高的電機(jī)控制系統(tǒng)是一件非常有意義的事。本文介紹的基于AT89S52單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，在按鍵的操作下對時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，對工作狀態(tài)及時(shí)間進(jìn)行顯示。
1 設(shè)計(jì)方案說明
該系統(tǒng)先通過按鍵對電機(jī)的正、反向(即順時(shí)針、逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動時(shí)間分別設(shè)置，時(shí)間顯示在LCD上，格式為時(shí)：分：秒(通過改變程序可以選擇不同的格式)。采用倒計(jì)時(shí)方式，正向時(shí)間完畢，立刻開始反向轉(zhuǎn)動時(shí)間計(jì)時(shí)，反向時(shí)間結(jié)束，自動恢復(fù)到初始設(shè)定的時(shí)間。
時(shí)間設(shè)定完成后，按下開始鍵，正向轉(zhuǎn)動時(shí)間開始計(jì)時(shí)，電機(jī)工作指示燈閃爍，正向轉(zhuǎn)動指示燈亮，同時(shí)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動；正向時(shí)間完畢，反向時(shí)間開始計(jì)時(shí)，正向轉(zhuǎn)動指示燈熄滅，反向轉(zhuǎn)動指示燈亮，同時(shí)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動。
按下停止鍵，時(shí)間停止計(jì)時(shí)，電機(jī)停止工作，工作指示燈熄滅。
系統(tǒng)采用的電機(jī)為60TDY-11可逆永磁電機(jī)，其內(nèi)部采用兩組繞組，用電容實(shí)現(xiàn)定向旋轉(zhuǎn)，通過改變電容和電機(jī)輸出引線的接法，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)電機(jī)定向旋轉(zhuǎn)并控制旋轉(zhuǎn)方向。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2．1 按鍵輸入和控制電路設(shè)計(jì)
按鍵輸入電路采用6個(gè)按鍵分別連接到單片機(jī)的P2．0～P2．5口，作為控制信號的輸入。按下K0鍵，系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)間設(shè)定模式，連續(xù)按下K0鍵可以選擇對不同的時(shí)間單位進(jìn)行設(shè)置，通過K1，K2鍵對時(shí)間進(jìn)行加1或減1。按下K3鍵退出時(shí)間設(shè)定模式，K4，K5鍵分別為啟動和停止鍵。
電機(jī)控制電路的控制芯片采用ATMEL公司的AT89S52，它有8 KB FLASH，256 B RAM，32位I／O口線，看門狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。其內(nèi)部資源豐富、性價(jià)比高，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
PO．O～P0．2作為三個(gè)工作指示燈的控制信號輸出，需要外接上拉電阻；P1．0～P1．2為液晶顯示器的控制信號輸出；P3．0～P3．1分別是控制電機(jī)正反向轉(zhuǎn)動的控制信號輸出。
2．2 LCD顯示電路設(shè)計(jì)
顯示部分采用的是12864液晶，控制器是ST7920，這種控制器帶中文字庫，去除了編制字庫的麻煩，該控制器的液晶還支持畫圖方式。該類液晶支持68時(shí)序8位和4位并口以及串口。ST7920的時(shí)鐘SCLK有獨(dú)立的操作時(shí)序，當(dāng)多個(gè)連續(xù)的指令需要被送入時(shí)，需要考慮指令執(zhí)行時(shí)間。
一個(gè)完整的串行傳輸周期由以下部分組成：首先送入啟動字節(jié)，送入五個(gè)連續(xù)的“1”用來啟動一個(gè)周期，此時(shí)傳輸計(jì)數(shù)被重置，并且串行傳輸被同步。緊接的兩個(gè)為制定傳輸方向(RW，確定讀還是寫)和傳輸性質(zhì)(RS，確定是命令寄存器還是數(shù)據(jù)寄存器)，最后的第八位是一個(gè)“O”。
本設(shè)計(jì)中PSB引腳接地，選擇串口工作模式，CS高電平有效，只用兩根線SID和SCLK即可完成數(shù)據(jù)傳輸。
2．3 電機(jī)及驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
60TDY-11電機(jī)工作電壓為220 V交流電，而單片機(jī)的輸出高電平為5 V，因此電機(jī)需要一個(gè)驅(qū)動電路，采用繼電器來作為較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。
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