微机原理三级项目报告.doc

'微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）基于单片机的无刷直流风扇转速测量与调节一、项目设计要求1、实现无刷直流电机转速的测量和控制2、给定转速指令：由PC发送转速值，经单片机控制器，使得电机达到并稳定在指定转速上。二、硬件设备1、测量风扇型号：品牌：台达，型号：AFB0712HHB2、51系列单片机学习板3、PC三、方案设计1、硬件电路USB提供+5V电源，可以实现PC机与开发板的数据通讯和程序下载。 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）数码管显示速度和占空比风扇电路连接：P1.0口接PWM波输入，P3.2口接测速脉冲输入 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）风扇输入和输出信号图1、输出信号----转速输出每转输出2个脉冲OC输出，如上图2.OC输出的特点外加集电极电源和负载；输出幅值任意；注意ICMAX3.输入信号---PWM输入2、程序流程图说明:程序应用模块化进行设计，主要有初始化模块、显示模块、测速模块和调速模块。编程次序可按此先后进行。（1）、初始化模块：T0和T1工作方式、标志位状态、所用单元初值、中断设置以及初始显示等。（2）、显示模块：显示风扇转速的实测值及其对应的PWM占空比。（3）测速模块：将0.5s测出的脉冲数即风扇每秒的转速。（4）调速模块：通过串口通信把风扇转速设定值发给单片机，通过改变脉冲波的占空比和PI调节来控制转速的大小。 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）3.占空比与转速关系:占空比000.160.170.180.190.20.220.240.270.290.31转速r/s01234567891011占空比0.350.380.420.460.510.540.610.740.840.941转速r/s1213141516171819202122四、设计程序：1、主程序：#include#include#includeexternunsignedcharset_value;//占空比设定//主函数voidmain(){PS=1;//串行口中断优先级别设为高T0_init();//定时器0初始化T1_init();//定时器1初始化EXT0_init();//外部中断0初始化USART_init();//串口初始化set_value=22; 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）while(1){}}2、初始化子程序#include#include//TC0初始化//设为定时器、模式2（自动重装）voidT0_init(){EA=1;ET0=1;TMOD|=0x02;TH0=TL0=0x00;TR0=1;}//TC1初始化//设为定时器、模式2（自动重装）voidT1_init(){EA=1;ET1=0;//中断关TMOD|=0x20;TH1=TL1=0xfd;TR1=1;}//EXT0初始化//负跳变沿有效、INT0（P3.2）输入脉冲voidEXT0_init(){IT0=1;EX0=1;EA=1;}//USART初始化//波特率9600bps 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）voidUSART_init(){PCON=0x40;SCON=0x50;//模式1，允许接收ES=1;}3、数码管显示子程序#include#include//硬件连接sbitDAT=P0^2;sbitSCK=P0^0;sbitRCK=P0^1;//数码管驱动xdataNUM[]={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0x85,0xf7,0xd7};//0-9数字xdataBIT[]={0xdf,0xbf,0x7f,0xef,0xfd,0xfb,0xf7,0xfe};//位选voiddis_bit(unsignedcharpos,unsignedcharData){unsignedchari;pos=BIT[pos-1];Data=NUM[Data];RCK=0;for(i=0;i<8;i++){SCK=0;if(pos&0x80)DAT=1;elseDAT=0;pos<<=1;SCK=1;delay();}for(i=0;i<8;i++){SCK=0; 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）if(Data&0x80)DAT=1;elseDAT=0;Data<<=1;SCK=1;delay();}RCK=1;//delay();}//显示数值，两位//输入：pos：显示首位word：一个两位以下的数值voiddis_word(unsignedcharpos,unsignedcharword){dis_bit(pos++,word/10);dis_bit(pos++,word%10);}//软件延时voiddelay(){unsignedchari;for(i=5;i>0;i--);}4、测速、调速子程序#include#include"IT.H"#include"Display.H"//硬件连接sbitfan=P1^0;//风扇脉冲输入sbith=P0^6;//LED，测试//全局变量xdataunsignedcharf[]={0,0,16,17,18,19,20,22,24,27,29,31,35,38,42,46,51,54,61,74,84,94,100,100,100};//转速与占空比关系对照表//INT0参数volatileunsignedcharn;//转速volatileunsignedcharp;//脉冲数 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）//USART参数staticunsignedcharflag;//串口相关unsignedcharUsart_buf[2]="00";//接收缓冲区//PID参数unsignedcharKp=5,Ki=1;//PID参数（PI）staticunsignedinterror,error_re,Sum_e;//当前偏差，上一次的偏差，积分累加器//T0参数staticunsignedchartime;//测速计时器unsignedcharset_value;//PWM设定值//TC0中断voidT0IT()interrupt1using1{unsignedchartemp;time++;if(time>150)//0.5s,由于中断处理的程序过于庞大，以至于定时的理论值不能精确的算出。{time=0;n=p;p=0;flag=0;//若串口的两位数据不是连续发送，则在下一次接收时全部刷新temp=PID();}if(1)PWM_GENERATER(temp);//PID调节dis_word(1,n);dis_word(5,set_value);//显示占空比//dis_word(3,error);//dis_word(7,temp);}//TC1中断voidT1IT()interrupt3using1{}//EXT0中断voidEX0_IT()interrupt0using1 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）{p++;//脉冲计数}//USART中断voidUSART_IT()interrupt4using1{unsignedchartemp;Usart_buf[flag]=SBUF;flag++;if(flag>1)flag=0;temp=(Usart_buf[0]-48)*10+Usart_buf[1]-48;if(temp<23)set_value=f[temp];RI=0;TI=0;}//PWM生成程序//输入：Duty_Cycle：占空比高电平持续值voidPWM_GENERATER(unsignedcharDuty_Cycle){staticunsignedcharcom_value;com_value++;if(com_valuef[n])//error为正值的情况{error=set_value-f[n];//偏差Sum_e=Sum_e+error;//积分feedback=Kp*error/2+Ki*Sum_e;//PID计算 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）}else//error为负值的情况{error=f[n]-set_value;//偏差//积分部分if(Sum_e>error)//积分为正Sum_e=Sum_e-error;else//积分为负Sum_e=0;proportion=Kp*error/2;//比例计算integral=Ki*Sum_e;//积分if(integral>proportion)//PID计算feedback=integral-proportion;elsefeedback=0;}return(feedback);//返回结果}五、方案总结本方案基本能完成风扇转速测量与控制，达到了设计任务的要求。通过测试，本控制系统可以根据气流和通风条件等环境对运行的影响，比较及时调整PWM波形。但是，本方案也存在一些不足之处：1.由于本程序的中断处理比较复杂，定时的理论值不能精确的算出，以至测量的转速不是很精确2.由于时间关系，我们的PID控制模块只完成了PI调节，缺乏了微分调节，系统的动态性能有所下降。六、感想通过该项目的实践，我们加深了对单片机的定时器、计数器、中断等模块的理解。但是万事开头难，一开始，我们只是学了相关的理论知识，对实体的单片机并不了解，遇到各种问题，比如缺乏硬件电路的了解，风扇该如何接线如何输出信号，pwm波如何输出和调节，在调试过程中难以调到稳定速度等问题。后来结合书本，通过摸索，得出了上述程序。尽管时间紧迫、压力大，但是我们还是灵活 微机原理三级项目柯宇杰（2010124025）郭日胜（2010124015）运用并掌握微机测控装置的经典设计过程，即电路-软件-仿真-实物的设计调试试制过程；通过实践，已经熟悉了主要应用软件，Keil、Proteus、Protel等软件的使用，并已经积累了应用经验；项目实践后，锻炼了硬件设计和调试水平，提高了工程应用的直观经验；对PWM驱动直流电机、电机带动风扇的模型有了感性认识，为后面的课程打下了基础；学习了微机编程的技术，积累了编程和软件调试经验；在集体项目活动中锻炼了组织、分工协调能力。'