直流电机控制系统设计

一、前言

直流电机控制系统，通过按键对直流电机进行控制；可以调节直流电机的速度等级，旋转方向，并将其显示在LCD1602液晶显示屏上；简单的直流电机控制可以应用在遥控车上，还可安装在自制小风扇等多种小型电器上，但此设计中直流电机控制不是很准确，在一些精密直流电机控制上使用效果较差。

二、模块介绍及原理说明

单片机最小系统：

单片机最小系统完成系统运行的最基本电路，单片机最小系统可配合其他模块或自行搭建电路完成各种实验功能，单片机最小系统接口设计灵活，电路简洁，可完成基本的驱动任务。单片机最小系统包括晶振电路、复位电路。复位电路我使用按键复位，方便系统的重启。

LCD1602显示屏：

LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成。

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字和符号等的点阵式LCD。一般的LCD1602字符型液晶显示器能够显示英文字母、阿拉伯数字、日文片假名和一般性符号。

电机驱动：

NPN三极管Q7、Q9控制电机正转，当Q7、Q9导通后，OUT控制Q1、Q3三极管导通与关闭的时间来调节直流电机的速度。同理NPN三极管Q5、Q8控制电机正转，当Q5、Q8导通后，OUT控制Q2、Q4三极管导通与关闭的时间来调节直流电机的速度。

三、硬件连接

仿真连接

P1^0~P13为按键控制端口。P1^{0控制电机正转；P1}1控制电机反转；P1^2加速；P13减速。

P0^7~P07为显示屏数据传输端口。P0^7~P07与显示屏D0~D7连接。

P2^2、P23、P2^{4为显示屏控制端口。P2}2、P2^3、P24分别于RS、RW、E相连。

P2^0、P21电机正反转控制。

P2^5电机PWM控制。

四、程序说明

主程序，用以调用不同的函数。控制速度的加减，电机的正反转，调用LCD1602显示函数。

void main (void)
{  
int S=0;
char displaytemp[16];//定义显示区域临时存储数组               
PWM_ON=0;
LCD_Init();         //初始化液晶屏
Init_Timer0();    //初始化定时器0
LCD_Write_String(2,1,"V:");	   //正转

while (1)         //主循环
  {

   if(key3==0)//第三个按键,速度等级增加
      {
	  DelayMs(10);    //消抖
	  if(key3==0)
	    {
	       if(PWM_ON<CYCLE)
	         PWM_ON++;
			 S++;
			 if(S>=12)S=12;
	    }
		while(!key3);
	  }	
   else if(key4==0)//第四个按键，速度等级减小
          {
	         DelayMs(10);
	         if(key4==0)
	           {
	             if(PWM_ON>0)
	                PWM_ON--;
					S--;
					if(S<=0)S=0;
	           }
	   	     while(!key4);
	      }
	if(key1==0)//第一个按键,正转
      {
	  DelayMs(10);
	  if(key1==0)
	    {
	       m=1;n=0;
		   LCD_Write_String(0,0,"T");	   //正转显示T
	    }
		while(!key1);
	  }	
   else if(key2==0)//第二个按键，反转
          {
	         DelayMs(10);
	         if(key2==0)
	           {
	             m=0;n=1;
				 LCD_Write_String(0,0,"N");	   //反转显示N
	           }
	   	     while(!key2);
	      }	  	
	sprintf(displaytemp,"%3d",S);
    LCD_Write_String(4,1,displaytemp);	//显示速度等级，一共分为十二个等级
  }
}

定时器函数，用来控制PWM值占空比的输出。

void Timer0_isr(void) interrupt 1 
{
 static unsigned char count;
 TH0=(65536-2000)/256;		  //重新赋值 2ms
 TL0=(65536-2000)%256;
 
if (count==PWM_ON) 
    {
     DCOUT = 0;               //如果定时等于on的时间，
                         //说明作用时间结束，输出低电平
    }
  count++;
if(count == CYCLE)       //反之低电平时间结束后返回高电平
    {
    count=0;
	if(PWM_ON!=0)    //如果开启时间是0 保持原来状态
	   DCOUT = 1;      
    }
}

LCD1602显示函数

/*------------------------------------------------
              写入命令函数
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_Com(unsigned char com) 
 {  
// while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待
 DelayMs(5);
 RS_CLR; 
 RW_CLR; 
 EN_SET; 
 DataPort= com; 
 _nop_(); 
 EN_CLR;
 }
/*------------------------------------------------
              写入数据函数
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_Data(unsigned char Data) 
 { 
 //while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待
 DelayMs(5);
 RS_SET; 
 RW_CLR; 
 EN_SET; 
 DataPort= Data; 
 _nop_();
 EN_CLR;
 }
/*------------------------------------------------
                清屏函数
------------------------------------------------*/
//void LCD_Clear(void) 
 //{ 
 //LCD_Write_Com(0x01); 
 //DelayMs(5);
 //}


/*------------------------------------------------
              写入字符串函数
------------------------------------------------*/
 void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) 
 {     
       
 while (*s) 
 	{     
 LCD_Write_Char(x,y,*s);     
 s++;  x++;   
 	}
 }
/*------------------------------------------------
              写入字符函数
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) 
 {     
 if (y == 0) 
 	{     
 	LCD_Write_Com(0x80 + x);     
 	}    
 else 
 	{     
 	LCD_Write_Com(0xC0 + x);     
 	}        
 LCD_Write_Data( Data);  
 }
/*------------------------------------------------
              初始化函数
------------------------------------------------*/
 void LCD_Init(void) 
 {
   LCD_Write_Com(0x38);    /*显示模式设置*/ 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38); 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38); 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x38);  
   LCD_Write_Com(0x08);    /*显示关闭*/ 
   LCD_Write_Com(0x01);    /*显示清屏*/ 
   LCD_Write_Com(0x06);    /*显示光标移动设置*/ 
   DelayMs(5); 
   LCD_Write_Com(0x0C);    /*显示开及光标设置*/
   }
   

延时函数，用于按键的消抖，以及程序的延时。

/*------------------------------------------------
 uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时
 长度如下 T=tx2+5 uS 
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{   
 while(--t);
}
/*------------------------------------------------
 mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{
     
 while(t--)
 {
     //大致延时1mS
     DelayUs2x(245);
	 DelayUs2x(245);
 }
}

五、效果演示

仿真演示

直流电机控制系统设计

六、代码链接

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