單片機(jī)的直流電機(jī)測速系統(tǒng)設(shè)計

ID:435895 · 發(fā)表于 2018-11-29 17:16

電機(jī)測速系統(tǒng)

設(shè)計目的

隨著科技的飛速發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)日益滲透到社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，而單片機(jī)的應(yīng)用則起到了舉足輕重的作用。在工程實踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，例如在發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時或連續(xù)測量、顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時速度。為了能精確地測量轉(zhuǎn)速，還要保證測量的實時性，要求能測得瞬時轉(zhuǎn)速。因此設(shè)計一種較為理想的電機(jī)測速控制系統(tǒng)是非常有價值的。

設(shè)計要求

1.用按鍵控制電機(jī)起停；

2.電機(jī)有兩種速度，通過按鍵來改變速度；

3.通過數(shù)碼管顯示每分鐘或每秒的轉(zhuǎn)速。

三、設(shè)計器材

器件名稱	數(shù)量
STC89C52單片機(jī)	1
ST151光電傳感器	1
四位一體數(shù)碼管	1
電阻	各種阻值若干
電容	10uf 1個 30pf 2個
晶振12MHz	1
按鍵	1
單排排阻	2
開關(guān)	1
直流電機(jī)	1

四、設(shè)計方案及分析（包含設(shè)計電路圖）

1． STC89C52單片機(jī)介紹

STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。

（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖所示，由主控器STC89C52、時鐘電路和復(fù)位電路三部分組成。單片機(jī)STC89C52作為核心控制器控制著整個系統(tǒng)的工作，而時鐘電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時鐘信號，復(fù)位電路使得單片機(jī)能夠正常、有序、穩(wěn)定地工作。

圖單片機(jī)最小系統(tǒng)

（2）晶振電路

（3）復(fù)位電路

復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。

2. ST151

光電轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的電子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學(xué)系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸出裝置。光電式傳感器由獨(dú)立且相對放置的光發(fā)射器和收光器組成。當(dāng)目標(biāo)通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時，傳感器輸出信號。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪扇葉進(jìn)入凹槽遮擋著發(fā)光二極管時，光敏三極管沒接收光，輸出為零；當(dāng)葉輪扇葉通過光電傳感器時，光敏三極管接收光在ST151電路輸出為頻率信號。

3. 設(shè)計思路

通過ST151光電傳感器接收電機(jī)扇葉轉(zhuǎn)動切割的次數(shù)獲得脈沖，從而通過單片機(jī)T1口接收高低電平，計數(shù)器在定時器的定時范圍內(nèi)記錄脈沖個數(shù)，通過計算將轉(zhuǎn)速送給數(shù)碼管并進(jìn)行顯示。

4. 程序框圖

五. 程序

參見附錄一。

六．系統(tǒng)仿真

參見附錄二。

七、設(shè)計體會與收獲（小組成員每人一份）

XXX

本次課程設(shè)計我主要負(fù)責(zé)電路板的焊接，電路板的焊接需要先了解整個電路的各個硬件的組成，并清楚它們各自的所在功能區(qū)域，然后要做的就是在電路板上為各硬件做一個整體的規(guī)劃，合適的規(guī)劃很重要，既要考慮到整體看上去的美觀，還要考慮到對以后的調(diào)試和調(diào)整方便的地方，本人具體是先在電路板上劃分開具體的功能區(qū)域，比如單片機(jī)在左邊占一塊適當(dāng)?shù)奈恢茫淖蠖诉€要留有晶振電路和復(fù)位電路，依此做好其他模塊的分配。關(guān)于電路的具體焊接，感覺只要按照電路仿真圖按一定的次序焊接，本人焊接時速度較慢，但是基本比較順利，沒有出現(xiàn)很大問題。

XX

本次課程設(shè)計我主要負(fù)責(zé)程序的編寫以及調(diào)試。編寫程序的主要是利用中斷來產(chǎn)生PWM，利用中斷統(tǒng)計ST151產(chǎn)生的頻率信號。

才拿到題目時面臨的一個問題是如何利用程序來改變點(diǎn)擊的速度，請教同學(xué)后知道一種方法叫 PWM，通過改變一個周期的電信號的占空比來實現(xiàn)。當(dāng)然，在寫程序時還是遇到了不少問題，比方按鍵怎么判斷、改變 PWM 怎么實現(xiàn)、怎么再繼續(xù)產(chǎn)生等。

程序的第二重點(diǎn)則是利用中斷來統(tǒng)計電機(jī)轉(zhuǎn)動后由ST151產(chǎn)生的頻率信號。這個問題前前后后想了幾種方法，如用計數(shù)器統(tǒng)計再讀取計數(shù)值、通過計數(shù)定時時間的頻率再湊成1秒等。但是由于方法不當(dāng)，結(jié)果做出來的效果很差。最終選定，定時時間直接1秒再來統(tǒng)計頻率，這樣的結(jié)果還是可以的。

程序的第三個重點(diǎn)，是中斷程序的設(shè)計。這是我第一次編C，所以在中斷方面有很多不懂的地方，參考資料、請教同學(xué)后有了一定的了解，再寫程序就不再那么不順了。

本次實習(xí)我們組是直流電機(jī)測速系統(tǒng)的設(shè)計，就是要通過轉(zhuǎn)速的改變將其速度顯示在led中，來體現(xiàn)其轉(zhuǎn)速的增大或減小。而如何改變其速率呢，就是通過pwm改變其占空比來實現(xiàn)的。

我主要負(fù)責(zé)仿真，即使用軟件Proteus 7 Professional測試仿真調(diào)試。這次實習(xí)的重點(diǎn)就是如何編寫程序以及仿真中的行騙各個管腳的連接問題，主要的芯片有89C52、uln2003、led顯示、電機(jī)。首先分清各管腳起什么作用，比如說晶振要與89C 2的XTAL1和XTAL2連接等等。其次還要知道那個管腳是高電平哪個是低電平、跟誰連才能達(dá)到選通。通過同組同學(xué)所編程序，就可以清楚的知道這些芯片的連接，再細(xì)心的對照各個管腳的初始化、定義來連接各個芯片。在仿真的時，我學(xué)到的就是熟練掌握使用proteus 7 Professional軟件，比如知道在proteus 7 Professional中如何正確的找出單片機(jī)、uln、led顯示、電機(jī)等這些芯片，怎么將keil中運(yùn)行鏈接好的程序燒錄到proteus 7 Professional中，然后正確的運(yùn)行。當(dāng)同組的同學(xué)咁好板子后，接通電源時發(fā)現(xiàn)led顯示不夠亮，所以就進(jìn)行改進(jìn)，通過再接入放大器放大信號就可以使led更好的顯示出來。

總的來說這次實習(xí)，受益匪淺，不僅熟悉了兩個軟件的使用更進(jìn)一步的將所學(xué)的知識實踐了出來，以前沒有怎么接觸過這兩個軟件，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)我索要學(xué)習(xí)的還很多。合作也是我收獲很多的一點(diǎn)。

在本次課程設(shè)計中，我們做的是“直流電機(jī)的測速系統(tǒng)”。

在實驗中，我們最先遇到的問題是在電機(jī)驅(qū)動中的頻率變化問題，一開始只使用了一個三極管，結(jié)果造成了電機(jī)轉(zhuǎn)動始終處于一個較穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)過復(fù)位也沒有變化，后來在原基礎(chǔ)上增加了一個三極管，放大了頻率信號，使得返回INT0口的信號更明顯，得到了預(yù)想的結(jié)果使直流電機(jī)完成了變速。

在實驗的最后，我們的電機(jī)已經(jīng)按照要求完成了改變轉(zhuǎn)速的功能，但是數(shù)碼管的亮度很暗，得用手擋著才可以看到其具體顯示，這是數(shù)碼管亮度不夠造成的，通過分析添加了第二個排阻，讓他來控制片選信號，通過這個排阻使得共陽極數(shù)碼管變得較亮。

這次實驗是對本學(xué)期所學(xué)的單片機(jī)課程的簡單應(yīng)用，在實驗中運(yùn)用了80c52單片機(jī)。通過它完成了電機(jī)的簡單驅(qū)動，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使之反饋及讓轉(zhuǎn)速具體的體現(xiàn)在數(shù)碼管上的功能。

附錄二系統(tǒng)仿真電路圖

單片機(jī)源程序如下:

#include <reg52.h>
unsigned char code TABLE[10] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
void display();
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define V_TH1 (65535 - 1000) / 256
#define V_TL1 (65535 - 1000) % 256
sbit output = P2^7; //P2^7接ULN2003
sbit key1 = P3^3; //P3^3接可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的按鍵
int frq = 0, frq1, flag;
char pwm;
int div = 0, p = 0;
uchar a;
uint c;
void display();
/*系統(tǒng)初始化*/
void initial(void)
{
TMOD = 0x10; //設(shè)置定時器1在工作方式1下
EA = 1; //開中斷
EX0 = 1; //外部中斷0使能
ET1 = 1; //定時器1使能
IT0 = 1; //外部中斷0下降沿觸發(fā)
IT1 = 1; //外部中斷1下降沿觸發(fā)
TH1 = V_TH1; //裝載計數(shù)值
TL1 = V_TL1;
TR1=1; //定時器1可工作
}
/*延時程序*/
void delay(unsigned int k)
{
unsigned int i,j;
for(i = 0;i < k;i++)
{
for(j = 0;j < 110;j++)
{
;
}
}
}
/*顯示子程序*/
void display()
{
uchar qian,bai,shi,ge;
qian = 0;
bai = 0;
shi = 0;
ge = 0;
c = frq1;
qian = c / 1000;
bai = c / 100 % 10;
shi = c / 10 % 10;
ge = c % 10;
P2 = 0X01;
P0 = TABLE[qian];
delay(5);
P2 = 0X02;
P0 = TABLE[bai];
delay(5);
P2 = 0X04;
P0 = TABLE[shi];
delay(5);
P2 = 0X08;
P0 = TABLE[ge];
delay(5);
}
/*主函數(shù)*/
void main()
{
initial();
while(1)
{
if(key1 == 0)
delay(100); //按鍵消抖
if(key1 == 0)
{
while(key1 == 0) ; //松手檢測
div ++;
}
if(div % 2 == 0)
flag = 0;
if(div % 2 == 1)
flag = 1;
if(flag == 0)
pwm = 30;
if(flag == 1)
pwm = 70;
display();
}
}
/*外部中斷0*/
void int0isr() interrupt 0 //統(tǒng)計定時時間內(nèi)的個數(shù)
{
frq ++;
}
/*定時器1中斷*/
void time1isr() interrupt 3 //定時器1實現(xiàn)pwm
{
TH1 = V_TH1; //裝載計數(shù)值
TL1 = V_TL1;
EA = 0;
a ++;
p ++;
if (a <= pwm)
output = 1;
else output = 0;
if(a > 100)
a = 0;
if(p > 1000)
{
frq1 = frq;
frq = 0;
p = 0;
}
EA = 1;
}

復(fù)制代碼

全部資料51hei下載地址：

單片機(jī)的直流電機(jī)測速系統(tǒng).doc (197 KB, 下載次數(shù): 188)

ID:648944 · 發(fā)表于 2019-11-25 11:12

大佬我想問一下這個測速系統(tǒng)在51單片機(jī)上要怎么連線呢

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單片機(jī)的直流電機(jī)測速系統(tǒng)設(shè)計