电子时钟 直流发动机控制 万年历.docx
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电子时钟直流发动机控制万年历
单片机研究性学习报告
姓名：
王文玺
学号：
09221018
班级：
机电0901
日期：
2011-05-25
学习目的：
1）熟练掌握已学的单片机知识。
2）锻炼自主学习能力，达到能够按照需求，了解各种元器件功能并运用。
3）掌握Proteus、Keiluvision、VW等仿真软件
4）锻炼团队协作、沟通能力。
课题选择：
1）组队课题：
直流电动机控制模块设计
2）个人课题：
1基于AT89S52的LED数字时钟
2基于DS12887的LCD数字时钟
3基于80C51的跑马灯设计
团队课题：
直流电动机控制模块设计
设计目的
1）掌握串行ADC0831A/D转换器的工作原理与使用方法；
2）掌握利用AT89S52单片机产生占空比可调的PWM波形的方法；
3）了解直流电动机驱动电路的工作原理及设计方法。
4）为大创移动式售货机项目打好基础，通过实践发现、并解决遇到的困难。
设计任务
利用AT89S52单片机对直流电动机进行转速，旋转方向控制。
用以单刀双掷开关控制直流电动机的旋转方向，用电位器通过ADC0831将模拟电压量转换为数字值，作为PWM波形的延时常数，从而控制电动机的转数。
设计原理
直流电动机简介：
它的固定部分有磁铁，称为主磁极；固定部分上（定子）还有电刷。
转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组。
在直流电动机固定部分上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设有电枢铁心。
定子与转子之间有一气隙。
在电枢铁心上放置了两根导体连成的电枢线圈。
线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为转向片。
幻想片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷，当电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
直流电动机工作过程：
对直流电动机，如果去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，这有直流电流从一个电刷，经过线圈，从另一个电刷流出，根据电磁力定律，载流导体受到电磁力作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。
如果转子转到如图位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向通样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
这就是直流电动机的工作原理。
外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向确实不变的。
实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。
旋转方向控制
如图所示，当DIR端输入为高电平时，VT4和VT2导通，VT1和VT3关断，此时图中电动机左端为低电平，当PWM端输入低电平时，VT6和VT8关断，VT5和VT7导通，VT5和VT7关断，没有电流通过电动机；当DIR端输入低电平时，VT4和VT2关断，VT3和VT1导通，当PWM端为高电平时，VT8和VT6导通，VT5和VT7关断，电流从VT1流向VT6，电动机反转，若PWM端为低电平，则VT8和VT5，没有电流通过电动机。
单片机的P3.2口接一单刀双掷开关，当开关输入高电平时，单片机的DIR端输出高电平，控制电动机正转；开关输入低电平时，单片机的DIR端输出低电平，控制电动机反转。
电动机转速控制:
如图所示，用一个电位器作为ADC0831的模拟量输入，最大输入电压及参考电均为5V，数字量输出范围为0单片机的P3.2口接一单刀双掷开关SW1，在程序运行时查询开关所选通的电平，从而决定电动机的旋转方向。
ADC0831工作过程
首先，将ADC0831的时钟线拉低，再将片选端置低电平，启动A/D转换。
接下来第一个时钟信号的下降沿到来时，ADC0831的数据输出端被拉低，准备输出转换数据。
从时钟信号的第二个下降沿到来的开始，ADC0831开始输出转换数据，直到第九个下降沿为止，共八位，输出的顺序为从最高位到最低位。
程序流程图：
源程序：
CSBITP2.0
CLKBITP2.4
D0BITP2.5
AD_TMPEQU30H
PWMBITP3.7
SWBITP3.2
DIRBITP3.6
ORG00H
MAIN:
LCALLAD_CONV
SETBSW
JBSW,POS
AJMPNEG
POS:
SETBDIR
SETBPWM
MOVA,AD_TMP
LCALLDELAY
CLRPWM
MOVA,#255
SUBBA,AD_TMP
LCALLDELAY
SJMPMAIN
NEG:
CLRDIR
CLRPWM
MOVA,AD_TMP
LCALLDELAY
SETBPWM
MOVA,#255
SUBBA,AD_TMP
LCALLDELAY
SJMPMAIN
AD_CONV:
SETBCS
CLRCLK
NOP
NOP
CLRCS
NOP
NOP
SETBCLK
NOP
NOP
CLRCLK
NOP
NOP
SETBCLK
NOP
NOP
CLRCLK
NOP
NOP
SETBCLK
NOP
MOVR0,#08H
AD_READ:
CLRCLK
MOVC,D0
RLCA
SETBCLK
NOP
NOP
DJNZR0,AD_READ
SETBCS
MOVAD_TMP,A
RET
DELAY:
MOVR6,#5
D1:
DJNZR6,D1
DJNZACC,D1
RET
END
系统仿真：
使用Proteus仿真，可以清楚的看到单片机在输入不同模拟电压时，输出占空比不同的PWM波形。
输入为0：
输入为1.25V：
输入为2.5V：
输入为3.75V：
输入为5V：
个人课题：
<1>基于AT89S52的LED数字时钟
<1.1>设计目的：
1）自主学习AT89S52内部定时器/计数器的原理及应用
2）掌握使用单片机处理复杂逻辑的方法
3）掌握多位数码动态显示方法
4）掌握多个独立按键的读键和处理方法
<1.2>实现的功能：
用AT89S52单片机的定时/计数器T0产生1s的定时时间，作为秒计数时间，当1s产生时，秒计数加1开始计数。
显示00-00-00的时间，开始计时：
P1.0控制“秒”的调整，没按一次加1s：
P1.1控制“分”的调整，没按一次加1min：
P1.2控制“时”的调整，没按一次加1h。
计时满23-59-59时，返回00-00-00重新计时。
P1.3用作复位键，在计时过程中如果按下复位键，则返回00-00-00重新计时。
<1.3>硬件电路设计：
<1.4>程序设计：
1）程序流程图：
2）源程序：
S_SETBITP1.0;数字钟秒控制位
M_SETBITP1.1;分钟
H_SETBITP1.2;小时
RESETBITP1.3;复位
SECONDEQU30H
MINUTEEQU31H
HOUREQU32H
TCNTEQU34H
ORG0000H
SJMPSTART
ORG000BH
LJMPINT_T0
START:
MOVDPTR,#TABLE
MOVHOUR,#0;初始化
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
MOVTCNT,#0
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#60;定时50ms
MOVTL0,#176
MOVIE,#82H
SETBTR0
A1:
LCALLDISPLAY;判断是否有按键按下，按按键扫描
MOVP1,#0FFH
JNBS_SET,S1
JNBM_SET,S2
JNBH_SET,S3
JNBRESET,START
LJMPA1
S1:
LCALLDELAY;延时消抖
JBS_SET,A1
INCSECOND;秒加1
LCALLDISPLAY
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,J0;判断是否加到60
MOVSECOND,#0
LJMPK1
S2:
LCALLDELAY
JBM_SET,A1
K1:
INCMINUTE;分加1
MOVA,MINUTE
CJNEA,#60,J1;判断是否加到60
MOVMINUTE,#0
LJMPK2
S3:
LCALLDELAY
JBH_SET,A1
K2:
INCHOUR;时加1
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,J2;判断是否加到24
MOVHOUR,#0
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
LJMPA1
J0:
JBS_SET,A1;判断按键是否抬起
LCALLDISPLAY
SJMPJ0
J1:
JBM_SET,A1
LCALLDISPLAY
SJMPJ1
J2:
JBH_SET,A1
LCALLDISPLAY
SJMPJ2
INT_T0:
MOVTH0,#60;定时器中断服务程序，开始计时
MOVTL0,#176
INCTCNT
MOVA,TCNT
CJNEA,#20,RETUNE
INCSECOND
MOVTCNT,#0
MOVA,SECOND
CJNEA,#60,RETUNE
INCMINUTE
MOVSECOND,#0
MOVA,MINUTE
CJNEA,#60,RETUNE
INCHOUR
MOVMINUTE,#0
MOVA,HOUR
CJNEA,#24,RETUNE
MOVHOUR,#0
MOVMINUTE,#0
MOVSECOND,#0
MOVTCNT,#0
RETUNE:
RETI
DISPLAY:
MOVA,SECOND;显示程序，扫描，显示秒
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.6
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.6
MOVA,B
CLRP3.7
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.7
CLRP3.5
MOVP0,#40H;显示分隔号
LCALLDELAY
SETBP3.5
MOVA,MINUTE;显示分
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.3
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.3
MOVA,B
CLRP3.4
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.4
CLRP3.2
MOVP0,#40H;显示分隔号
LCALLDELAY
SETBP3.2
MOVA,HOUR;显示时
MOVB,#10
DIVAB
CLRP3.0
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.0
MOVA,B
CLRP3.1
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP3.1
RET
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DELAY:
MOVR6,#5
D1:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
END
<1.5>系统仿真：
1）时钟仿真：
复位和初始：
秒加1：
分加1：
时加1：
<1.6>模块整体电路：
<1.7>PCB板：
<1.8>3D效果图：
附：
个人课题：
<2>基于DS12887的LCD数字时钟（C语言）
<2.1>源程序：
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharmiao,fen,shi,ri,zhou,yue,nian,time_flag,key_num;
sbitDS_cs=P2^7;
sbitDS_as=P2^3;
sbitDS_rw=P3^6;
sbitDS_ds=P3^7;
sbitLCD_rs=P2^0;
sbitLCD_en=P2^1;
sbitbeep=P2^2;
sbitkey1=P2^5;
sbitkey2=P2^6;
ucharcodetable1[]={"20--"};
ucharcodetable2[]={":
:
"};
voiddelay（ucharz）
{
ucharx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidDS_write（ucharadd,uchardate）
{
DS_as=1;
DS_ds=1;
DS_rw=1;
DS_cs=0;
P1=add;
DS_as=0;
DS_rw=0;
P1=date;
DS_rw=1;
DS_as=1;
DS_cs=1;
}
ucharDS_read（ucharadd）
{
ucharDS_read_dat;
DS_as=1;
DS_ds=1;
DS_rw=1;
DS_cs=0;
P1=add;
DS_as=0;
DS_ds=0;
P1=0xff;
DS_read_dat=P1;
DS_ds=1;
DS_as=1;
DS_cs=1;
return（DS_read_dat）;
}
voidLCD_write_com（ucharcom）
{
LCD_rs=0;
LCD_en=0;
delay（5）;
LCD_en=1;
P0=com;
LCD_en=0;
}
voidLCD_write_data（uchardate）
{
LCD_rs=1;
LCD_en=0;
delay（5）;
LCD_en=1;
P0=date;
LCD_en=0;
}
voidDisplay_Btime（ucharadd,uchardate）
{
LCD_write_com（add）;
;
LCD_write_data（date）;
}
voidDisplay_BCDtime（ucharadd,uchardate）
{
uchargw,sw;
sw=date/10;
gw=date%10;
LCD_write_com（0x80+add）;
LCD_write_data（0x30+sw）;
LCD_write_data（0x30+gw）;
}
voidBCD_time（）
{
miao=DS_read（0x00）;
Display_BCDtime（0x4a,miao）;
fen=DS_read（0x02）;
Display_BCDtime（0x47,fen）;
shi=DS_read（0x04）;
Display_BCDtime（0x44,shi）;
ri=DS_read（0x07）;
Display_BCDtime（0x0a,ri）;
yue=DS_read（0x08）;
Display_BCDtime（0x07,yue）;
nian=DS_read（0x09）;
Display_BCDtime（0x04,nian）;
zhou=DS_read（0x06）;
switch（zhou）
{
case1:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'M'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'O'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'N'）;
}
break;
case2:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'T'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'U'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'E'）;
}
break;
case3:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'W'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'E'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'D'）;
}
break;
case4:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'T'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'H'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'U'）;
}
break;
case5:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'F'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'R'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'I'）;
}
break;
case6:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'S'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'A'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'T'）;
}
break;
case7:
{
Display_Btime（0x80+0x0d,'S'）;
Display_Btime（0x80+0x0e,'U'）;
Display_Btime（0x80+0x0f,'N'）;
}
break;
default:
break;
}
}
voidkeyscan（）
{
if（key1==0）
{
delay（10）;
if（key1==0）
{
key_num++;
time_flag=1;
switch（key_num）
{
case1:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+0x40+11）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case2:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+0x40+8）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case3:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+0x40+5）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case4:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+11）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case5:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+0x08）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case6:
{
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
LCD_write_com（0x80+0x05）;
LCD_write_com（0x0f）;
}
break;
case7:
{
LCD_write_com（0x0c）;
key_num=0;
time_flag=0;
while（!
key1）;
delay（10）;
while（!
key1）;
DS_write（0x09,nian）;
DS_write（0x08,yue）;
DS_write（0x07,ri）;
DS_write（0x06,2）;
DS_write（0x04,shi）;
DS_write（0x02,fen）;
DS_write（0x00,miao）;
}
break;
default:
break;
}
}
}
if（key2==0）
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
switch（key_num）
{
case1:
{
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