简易小直流电机测速Word文档格式.docx
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5、课程设计总结
6、课程设计经验
7、参考文献
附录一、protel软件绘制的工作原理图附录二、PROTUE软件绘制的仿真图…
功能参数介绍
摘要
10
12
14
17
23
24
.11
13
直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标,在各个应用场合都有重要的研究价值,是其他大部分技术参数的计算来源,因此,准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。
目前,在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。
对于工业测试,水利,机
一个问题。
转速测量方法较多,而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法,这种测量方技术已不能适应现代科技发展的要求,在测量范围和测量精度上,已不能满足大多数系统的使用。
随着大规模及超大规模集成电路技术的发展,数字系统测量得到普遍应用,特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力,使得全数字量系统越来越普及,其转速测量系统也可以用全数字化处理。
在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。
一、设计目的
电动机转速测量
1.实现对电动机转速的测量。
2.实时显示直流电动机转速的实际测量值。
测量范围
设计任务:
利用单片机技术设计、制作一个显示电动机转速的速度测定系统。
约为750〜3000r/s,尽可能地提高测量误差,用4位LED数码管显示速度。
二.设计要求
1.用启动按键来启动单片机来检测电机的转速,用停止按键来停止检测。
2.用显示数码管来显示电机每秒中的转数。
器件名称
数量
备注
单片机芯片
1个
AT89C51
直流电机
小功率
数码管
4个
七段共阴极数码管
数码管译码器
CD4511
晶振
12MHZ
三极管
NPN型
按键
2个
电阻
16个
330电阻八个,10k电阻四个,1k电阻四个
电路板
另外:
导线,焊锡丝若干,万用表,电烙铁,电源,串行口数据线
注释;
所用到的直流电机本身就自带测量转速的传感器,
所以在设计器材中就不需要传感器
三.设计器材
与驱动放大器ULN2003芯片
四.设计方案及分析总体方案设计思路:
送给单片机,单片机
电机转动,利用电机本身自带的传感器采集信号并产生脉冲信号,
通过计数器计数计算,将采集到的信号用数码管显示出来,流程图如下:
4.1STC90C52AD功能参数介绍
STC»
CflAD
图1STC90C52AD
统中应用最为普及的单片机。
性,降低系统的成本。
只要程序长度小于8K,四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电
压编程,而且擦写时间仅需10毫秒,仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与
8751/87C51的12V电压擦写相比,易损坏器件,没有两种电源的要求,改写时不拔下芯
片,适合许多嵌入式控制领域。
工作电压范围(2.7V~6V),全静态工作,工作频率宽在OHz24MHz之间,比8751/87C51等51系列的6MHz〜12MHz更具有灵活性,系统能快能
慢。
STC90C52AD芯片提供三级程序存储器加密,提供了方便灵活而可靠的硬加密手段,
能完全保证程序或系统不被仿制。
P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
P0口、P2
STC90C52AD单片机为40引脚芯片如图1所示,在本设计中,主要用到口、P1.0口及P3.0、P3.1、P3.2、P3.3口。
P0口:
P0口可作为通用I/O口,但须外接上拉电阻,所以在设计显示数码管我们避免了使用P0口这样大大简化了动态显示电路。
P1口:
8位、双向I/0口,内部含有上拉电阻。
P1口可作普通I/0口。
输出缓冲
在FLASH并行编程和
器可驱动四个TTL负载;
用作输入时,先将引脚置1,由片内上拉电阻将其抬到高电平。
P1口的引脚可由外部负载拉到低电平,通过上拉电阻提供电流。
校验时,P1口可输入低字节地址。
在串行编程和效验时,P1.5/M0SI,P1.6/MIS0和P1.7/SCK
分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
输入高字节地址和某些控制信号。
单片机使用宏晶公司支持串口下载程序(
ISP)的单片机,为STC90C52AD课程设计
配发的小电路板(ISP-MCUBasiccircuit)电路原理图见图二。
该板作为课程设计的核心电路板使用,板上有单片机及附属电路,RS-232通信驱动电路,高低电平测试电路等。
课程设计电路中需要的其他电路在此基础上扩展,通过插孔或导线连接。
4.2硬件设计
4.2.1方案设计
proteus进行硬件仿
系统硬件部分包含输入模块,显示模块,控制模块,测速模块等,通过
真实现。
单片机系统测量转速原理图
422单元电路设计
1.时钟电路
系统采用12M晶振与两个
30pF的电容组成震荡电路,接AT89C51的XTAL与XTAL2的引
脚,为微控制器提供时钟,MCS-5内部都有一个反相放大器,XTAL1、XTAL2分别为反相放大
器输入和输出端,外接定时反馈元件以后就组成振荡器,产生时钟送至单片机内部的各个部
件。
AT89C51是属于CMOS位微处理器,它的时钟电路在结构上有别于NMO型的单片机。
P1.0口,停止键连接单片机
2.按键电路
两个按键来分别控制电机的启动与停止,启动键来启动单片机来检测电机的转速,
而停止键来停止单片机检测电机的转速,启动键连接单片机的
3.显示电路
该系统采用4位共阴极数码管实现转速显示,并且用动态显示方式。
所谓动
态显示,是指无论在任何时刻只有一个数码管处于显示状态,每个数码管轮流显示。
当数码管处于动态显示时,所有位选线分离,而每个数码管的各条段选线相连。
当需要显示数字或字符时,需要将所有数码管轮流点亮,这时对每个数码管的点亮周期有了一个较严格的要求:
由于发光体从通入电流开始点亮到完全发光需要一定的时间,叫做响应时间,这个时间对于不同的发光材质是不同的,通常情况下为几百微秒,所以数码管的刷新周期(所有数码管被轮流点亮一次的时间)不要过短,这也与数码管的数量有关,一般的数码管的刷新周期应控制在5ms~10ms,即刷新率为200Hz~100Hz,
这样既保证了数码管每一次刷新都被完全点亮,同时又不会产生闪烁现象。
动态显示的优点是:
硬件电路简单(数码管越多,这个优势越明显),由于每个时刻只有一个数码管被点亮,所以所有数码管消耗的电流较小;
缺点是:
数码管亮度不如静态显示时的亮度高,例如有8个数码管,以1秒为单位,每个数码管点亮的时
间只有1/8秒,所以亮度较低;
如果刷新率较低,会出现闪烁现象;
如果数码管直接与单片机连接,软件控制上会比较麻烦,所以在连接时用C4511显示译码器来控制共
阴极数码管。
并且CD4511的输出直接与数码管七段来连接,而输入的部分与单片机
的P0口的高四位来显示,而在要连接的过程中,由于是连接在单片机的P0口,所以
在硬件连接时得需要接四个10k的上拉电阻。
此外,还需要用P2口的低四位分别来
控制数码管的位选,而在实际的焊接的电路时,数码管的位选端得需要焊接三极管,否则数码管的显示亮度将会非常暗。
4.复位电路
计算机在启动运行时都需要复位,使中央处理器CPI和系统中的其它部件都处于一个确
定的初始状态,并从这个状态开始工作。
MCS-5惮片机有一个复位引脚RST它是史密特触发输入(对于CHMO单片机,RST引脚的
内部有一个拉低电阻),当振荡器起振后该引脚上出现2个机器周期(即24个时钟周期)以上的
高电平,使器件复位,只要RST保持高电平,MCS-51保持复位状态。
此时ALE、PSENP0、P1、
P2、P3口都输出高电平。
RS■变为低电平后,退出复位,CPU从初始状态开始工作。
该系统采用的是按键手动复位电平方式,是通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的。
5.
检测电机转速的电路
的引脚直接接在单片机的P3.4口,所以在PROTEU中用脉冲发生器来代替实际中的检测电
其中黑线接在单片机
机转速的脉冲信号。
并且在实际的焊接电路中电机是有六个引线接出,
的第二十引脚,白线接在单片机接在单片机的第四十引脚,红线不接,黄线接在单片机的
H3.3/INM
P34/T0
P3空
P3.6/™
P3.7/RD
V1
VPULSE
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6.电路原理图
注释:
由于在PROTEL中没有电机,所以我在PROTEL中用八个输出端来代替电机。
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4.3系统硬件调试
4.3.1.调试方案:
调试包含仿真调试和硬件调试两个部分仿真调试指使用PROTEUS对系统进行仿真调试。
主要调试系统电路的设计和验证
程序逻辑的正确性。
硬件调试指系统搭建后对硬件电气性能的测试。
主要测试各功能的完整性可靠性,
一集系统电气性能的稳定性。
测试工具为示波器万用表等。
4.3.2.仿真调试结果:
真调试中,系统运行正常,程序逻辑正确,按键输入正确,数码管显示正确。
P3.4管脚接受脉冲正常。
4.3.3硬件调试结果:
系统硬件搭建完毕后,进行硬件调试。
系统加电后,震荡电路正常起振,AT89C51在时钟源电路的驱动下运行正常。
系统可在复位电路的作用下正常复位。
系统按键输入正常,并能够正确的消除抖动。
LED数
将电机采集到的信号传输给单片机P3.4口,每发送一次脉冲,单片机的计数器就
自动加1,根据脉冲的次数计算出齿轮的转速,然后单片机将转速传输给四连排
码管显示电路,通过数码管将转速显示出来。
完整的电路仿真图:
二
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