直流電機(jī)測速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　題目：電機(jī)測速系統(tǒng) </p><p><b>　　電機(jī)測速系統(tǒng)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　隨著科技的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)日益滲透到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，而單片機(jī)的應(yīng)用則起到了舉足輕重

2、的作用。在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測量、顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)速度。為了能精確地測量轉(zhuǎn)速，還要保證測量的實(shí)時(shí)性，要求能測得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。因此設(shè)計(jì)一種較為理想的電機(jī)測速控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　　1.用按鍵控制電機(jī)起停

3、；</p><p>　　2.電機(jī)有兩種速度，通過按鍵來改變速度；</p><p>　　3.通過數(shù)碼管顯示每分鐘或每秒的轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)器材</b></p><p>　　四、設(shè)計(jì)方案及分析（包含設(shè)計(jì)電路圖）</p><p>　　1． STC89C52單片機(jī)介紹</p

4、><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)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(chǔ)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。</p><p>　?。?）單片機(jī)最小系統(tǒng)</p&

5、gt;<p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖所示，由主控器STC89C52、時(shí)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(gè)系統(tǒng)的工作，而時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位電路使得單片機(jī)能夠正常、有序、穩(wěn)定地工作。</p><p><b>　　圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。?）晶

6、振電路</b></p><p><b>　?。?）復(fù)位電路</b></p><p>　　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(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。</p><p><b&

7、gt;　　2. ST151 </b></p><p>　　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(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。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(shí)，傳感器輸出信號(hào)。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪

8、扇葉進(jìn)入凹槽遮擋著發(fā)光二極管時(shí)，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(shí)，光敏三極管接收光在ST151電路輸出為頻率信號(hào)。</p><p><b>　　3. 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　通過ST151光電傳感器接收電機(jī)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)數(shù)器在定時(shí)器的定時(shí)范圍內(nèi)記錄脈沖個(gè)數(shù)，通過計(jì)算將轉(zhuǎn)速送給數(shù)碼管

9、并進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　4. 程序框圖</b></p><p><b>　　五. 程序</b></p><p><b>　　參見附錄一。</b></p><p><b>　　六．系統(tǒng)仿真</b></p><p>&

10、lt;b>　　參見附錄二。</b></p><p>　　七、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲（小組成員每人一份）</p><p><b>　　XXX</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)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(gè)電路的各個(gè)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(gè)整體的規(guī)劃，合適

11、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?，它的左端還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(shí)速度較慢，但是基本比較順利，沒有出現(xiàn)很大問題。</p><p><b>　　XX</b></p&g

12、t;<p>　　本次課程設(shè)計(jì)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(jì)ST151產(chǎn)生的頻率信號(hào)。</p><p>　　才拿到題目時(shí)面臨的一個(gè)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(gè)周期的電信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，在寫程序時(shí)還是遇到了不少問題，比方按鍵怎么判斷、改變 PWM 怎么實(shí)現(xiàn)、怎么再繼續(xù)產(chǎn)生等。</p>

13、;<p>　　程序的第二重點(diǎn)則是利用中斷來統(tǒng)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后由ST151產(chǎn)生的頻率信號(hào)。這個(gè)問題前前后后想了幾種方法，如用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)再讀取計(jì)數(shù)值、通過計(jì)數(shù)定時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間直接1秒再來統(tǒng)計(jì)頻率，這樣的結(jié)果還是可以的。 </p><p>　　程序的第三個(gè)重點(diǎn)，是中斷程序的設(shè)計(jì)。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

14、教同學(xué)后有了一定的了解，再寫程序就不再那么不順了。</p><p><b>　　XX</b></p><p>　　本次實(shí)習(xí)我們組是直流電機(jī)測速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　我主要負(fù)責(zé)仿真，即使用軟件Proteus 7

15、 Professional測試仿真調(diào)試。這次實(shí)習(xí)的重點(diǎn)就是如何編寫程序以及仿真中的行騙各個(gè)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(gè)管腳是高電平哪個(gè)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(gè)管腳的初始化、定義來連接各個(gè)芯片。在仿真的時(shí)，我學(xué)到的就是熟

16、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(shí)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(hào)就可以使led更好的顯示出來。</p><p&g

17、t;　　總的來說這次實(shí)習(xí)，受益匪淺，不僅熟悉了兩個(gè)軟件的使用更進(jìn)一步的將所學(xué)的知識(shí)實(shí)踐了出來，以前沒有怎么接觸過這兩個(gè)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)。</p><p><b>　　XX</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我們做的是“直流電機(jī)的測速系統(tǒng)”。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)中，我們最先遇到的問題是

18、在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的頻率變化問題，一開始只使用了一個(gè)三極管，結(jié)果造成了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)始終處于一個(gè)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(gè)三極管，放大了頻率信號(hào)，使得返回INT0口的信號(hào)更明顯，得到了預(yù)想的結(jié)果使直流電機(jī)完成了變速。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)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(gè)排

19、阻，讓他來控制片選信號(hào)，通過這個(gè)排阻使得共陽極數(shù)碼管變得較亮。</p><p>　　這次實(shí)驗(yàn)是對本學(xué)期所學(xué)的單片機(jī)課程的簡單應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)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(dòng)，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。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 彭介華編.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指

20、導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1997</p><p>　　[2] 張建華主編.數(shù)字電子技術(shù)[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000　</p><p>　　[3] 常健生主編.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].第3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[4] 張毅剛主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2003</p>&l

21、t;p>　　[5] 歐陽文主編.ATMEL89系列單片機(jī)的原理與開發(fā)實(shí)踐[M].北京：中國電力出版社，2007</p><p><b>　　附錄一 程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　unsigned char code TABLE[10] = {0xc0,0xf9,0x

22、a4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　void display();</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define V_TH1 (65535 -

23、 1000) / 256</p><p>　　#define V_TL1 (65535 - 1000) % 256</p><p>　　sbit output = P2^7; //P2^7接ULN2003</p><p>　　sbit key1 = P3^3; //P3^3接可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的按鍵</p><p>　　int frq = 0

24、, frq1, flag;</p><p><b>　　char pwm;</b></p><p>　　int div = 0, p = 0;</p><p><b>　　uchar a;</b></p><p><b>　　uint c;</b></p><

25、;p>　　void display();</p><p><b>　　/*系統(tǒng)初始化*/</b></p><p>　　void initial(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x10; //設(shè)置定時(shí)器1在工作方式1下</p>

26、<p>　　EA = 1; //開中斷</p><p>　　EX0 = 1; //外部中斷0使能</p><p>　　ET1 = 1; //定時(shí)器1使能</p><p>　　IT0 = 1; //外部中斷0下降沿觸發(fā)</p><p>　　IT1 = 1; //外部中斷1下降沿觸發(fā)</p><p>　　TH

27、1 = V_TH1; //裝載計(jì)數(shù)值</p><p>　　TL1 = V_TL1; </p><p>　　TR1=1; //定時(shí)器1可工作</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*延時(shí)程序*/</b></p><p>　　void del

28、ay(unsigned int k)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(i = 0;i < k;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j =

29、 0;j < 110;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

30、　　}</b></p><p><b>　　/*顯示子程序*/</b></p><p>　　void display()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar qian,bai,shi,ge;</p><p><b>　

31、　qian = 0;</b></p><p><b>　　bai = 0;</b></p><p><b>　　shi = 0;</b></p><p><b>　　ge = 0;</b></p><p><b>　　c = frq1;</b>

32、</p><p>　　qian = c / 1000;</p><p>　　bai = c / 100 % 10;</p><p>　　shi = c / 10 % 10;</p><p>　　ge = c % 10;</p><p>　　P2 = 0X01;</p><p>　　P0 = TA

33、BLE[qian];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　P2 = 0X02;</p><p>　　P0 = TABLE[bai];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　P2 = 0X04;<

34、;/p><p>　　P0 = TABLE[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　P2 = 0X08;</p><p>　　P0 = TABLE[ge];</p><p>　　delay(5); </p><p><b>

35、;　　} </b></p><p><b>　　/*主函數(shù)*/</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　initial();</p><p><b>　　while(1)<

36、/b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(key1 == 0)</p><p>　　delay(100); //按鍵消抖</p><p>　　if(key1 == 0)</p><p><b>　　{</b></p>

37、<p>　　while(key1 == 0) ; //松手檢測</p><p><b>　　div ++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(div % 2 == 0)</p><p><b>　　flag = 0;</b>

38、;</p><p>　　if(div % 2 == 1)</p><p><b>　　flag = 1;</b></p><p>　　if(flag == 0)</p><p><b>　　pwm = 30;</b></p><p>　　if(flag == 1)</p

39、><p><b>　　pwm = 70;</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*外部中斷0*/</b></

40、p><p>　　void int0isr() interrupt 0 //統(tǒng)計(jì)定時(shí)時(shí)間內(nèi)的個(gè)數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　frq ++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*定時(shí)器

41、1中斷*/</p><p>　　void time1isr() interrupt 3 //定時(shí)器1實(shí)現(xiàn)pwm</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TH1 = V_TH1; //裝載計(jì)數(shù)值</p><p>　　TL1 = V_TL1;</p><p><b>　

42、　EA = 0;</b></p><p><b>　　a ++;</b></p><p><b>　　p ++;</b></p><p>　　if (a <= pwm) </p><p>　　output = 1;</p><p>　　else output

43、 = 0;</p><p>　　if(a > 100)</p><p><b>　　a = 0;</b></p><p>　　if(p > 1000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　frq1 = frq;</p><

44、;p><b>　　frq = 0;</b></p><p><b>　　p = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　EA = 1; </b></p><p><b>　　}</b>&