直流电机调速器报告

1课程嵌入式实验题目直流电机调速器报告学院信息工程学院专业13计算机测控2直流电机调速器一、实验目的应用PWM定时器输出PWM信号控制直流电机转速，要求速度分256级连续可调。速度级别由键盘输入，速度级别值显示在LED数码显示器或LCD显示器。二、实验仪器PROTEUS7.9、KeiluVision5三、实验原理系统通过调节电位器，利用LPC2114内置的AD转换器读取电位器的电压值，根据电压值调整PWM信号的占空比，积分后控制直流电机转速，并实时在LCD1602上显示亮度级别。3.1PWM输出LPC2000的PWM基于标准的定时器模块，具有定时器的所有特性，它是定时器功能中匹配事件的功能扩展。使用PWM功能，可以在指定引脚输出需要的波形。输出波形可分为两类：单边沿输出和双边沿输出。该实验使用单边沿输出。使用两个匹配寄存器就可以实现单边沿控制的PWM输出。其中一个匹配寄存器（PWMMR0）控制PWM周期，另一个匹配寄存器控制PWM边沿的位置，即占空比。3.2AD转换器AD转换器的基本时钟由VPB时钟提供。可编程分频器将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5MHz（最大）。10位精度要求的转换需要11个A/D转换时钟。3.3LCD16023.3.1引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-1所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表3-1：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。3第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3.3.21602LCD的指令说明1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3-2所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表3-2控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。4指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3.3.31602LCD的时序与HD44780相兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0—D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0—D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲输出无表3-3基本操作时序表读写操作时序如图3-1和图3-2所示：图3-1读操作时序图3-2写操作时序5四、硬件设计1.硬件系统结构图直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图如图1所示。图1直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图2.电机驱动芯片L298L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。电机旋转方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4输入PWM信号改变脉宽可调速调速端A调速端BM1正转高低//高/反转低高//高/停止低低//高/M2正转//高低/高反转//低高/高停止低低///高表1L298驱动直流电机参考表3.直流电机调速系统Proteus仿真电路6五、软件设计#includelpc21xx.h#includelcd1602.h#definec115#definec216#definec317#definer118#definer219#definer3110#definer4111typedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;typedefunsignedlonguint32;uint8Index,spee,spee1;uint8speed[]={0,0,0};uint8str1[]=SPEED:;uint8str2[]=000;uint8numcode[10]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};7/*延时函数*/voiddelay_ms(uint16ms){uint16x,y;for(x=0;xms;x++){for(y=0;y800;y++);for(y=0;y700;y++);}}voidkeyscan(void){//扫描第一列IO0SET=c1;if(((IO0PIN&r1)==r1)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r1)==r1);//松手检测speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=1;}if(((IO0PIN&r2)==r2)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r2)==r2);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=4;}if(((IO0PIN&r3)==r3)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r3)==r3);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=7;}if(((IO0PIN&r4)==r4)&&(Index==1))Index=1;IO0CLR=c1;//扫描第二列IO0SET=c2;if(((IO0PIN&r1)==r1)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r1)==r1);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=2;}if(((IO0PIN&r2)==r2)&&(Index==1)){8while((IO0PIN&r2)==r2);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=5;}if(((IO0PIN&r3)==r3)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r3)==r3);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=8;}if(((IO0PIN&r4)==r4)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r4)==r4);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=0;}IO0CLR=c2;//扫描第三列IO0SET=c3;if(((IO0PIN&r1)==r1)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r1)==r1);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=3;}if(((IO0PIN&r2)==r2)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r2)==r2);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=6;}if(((IO0PIN&r3)==r3)&&(Index==1)){while((IO0PIN&r3)==r3);speed[2]=speed[1];speed[1]=speed[0];speed[0]=9;}if(((IO0PIN&r4)==r4)&&(Index==1))Index=0;IO0CLR=c3;}void__irqMotor_dir(void)9{if((IO0PIN&(0x032))==(12))//如果是正转{IO0SET=13;//以下两句控制电机反转IO0CLR=12;}else//如果是反转{IO0SET=12;//以下两句控制电机正转IO0CLR=13;}delay_ms(500);//去抖EXTINT=0x01;/*清中断标志*/VICVectAddr=0x00;/*中断结束*/}voidEXT0Init(void){EXTMODE=0x01;/*跟下条语句一起决定低电平触发*/EXTPOLAR=0x00;PINSEL1=(PINSEL1&0xfffffffc)|0x01;/*设置P0.16为外部中断0管脚*/IO0DIR&=0xfffeffff;/*设置输入*/VICIntSelect=014;/*选择EINT0为IRQ中断*/VICVectCntl0=0x20|14;/*将外部中断0分配给向量中断0*/VICVectAddr0=(uint32)Motor_dir;/*设置中断服务程序地址*/VICIntEnable=114;/*使能EINT0中断*/EXTINT=0x01;/*清除EINT0中断标志*/}voidPWMInit()//pwm初始化{PINSEL0=(PINSEL0&0xfffffffc)|0x00000002;//设置引脚连接模块连接PWM1输出PWMPCR=0x200;//使能PWM1输出PWMMCR=0x02;//MR0匹配后复位定时器PWMPR=99;10//设置预分配系数为0PWMMR0=2550;//设置匹配周期PWMMR1=0;//设置匹配值PWMLER=0x03;//使能PWM匹配0和1锁存PWMTCR=0x09;//PWM使能、计