直流電機測速系統(tǒng)課程設計

1、單片機課程設計報告書題目：電機測速系統(tǒng)院系名稱：自動化學院學生姓名：專業(yè)名稱：自動化班 級：自動XXXX班時 間： 20XX年X月X日至X月XX日電機測速系統(tǒng)一、設計目的隨著科技的飛速發(fā)展，計算機應用技術(shù)日益滲透到社會生產(chǎn)生活的各個領 域，而單片機的應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、電動機、機床主軸等旋轉(zhuǎn)設備的試驗運轉(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。因此設計一種較為理想的 電機測速控制系統(tǒng)是非常有價值的。二、設計要求用按鍵控制電機起停；電機有兩種速

2、度，通過按鍵來改變速度；通過數(shù)碼管顯示每分鐘或每秒的轉(zhuǎn)速。三、設計器材器件名稱數(shù)量STC89C52單片機1ST151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12MHz1按鍵1單排排阻2開關(guān)1直流電機1四、設計方案及分析(包含設計電路圖)1. STC89C52單片機介紹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。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制 造，與工

3、業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。（1）單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路如圖所示，由主控器STC89C52、時鐘電路和復位電路 三部分組成。單片機STC89C52作為核心控制器控制著整個系統(tǒng)的工作，而時鐘 電路負責產(chǎn)生單片機工作所必需的時鐘信號，復位電路使得單片機能夠正常、有 序、穩(wěn)定地工作。:CTAL1PLI.OWJZOP0.1WD1PD.2WD2:TAL2PD.3WK：PD.4/AL4PLI.5WMPLI.6WJZ6RSTPD.7WD7P2.D/.WE：P2.1/.A9P2.2/A10PSENP2.3/A11.凸LEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A

4、15P1.DP3.0/RXDP1.1P3.1/r：DP1.2P3.2/IN1DP1.3P3.3/INT1P1.4P3.4.-TUP1.5P3.5.-T1P1.6P3.6Aii.iRP1.7P3.7/RD圖單片機最小系統(tǒng)（2）晶振電路（3）復位電路復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片 機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運 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，也需按復位鍵重新啟動。U1MAXS09? Rm -I10KVCC.TLST2. ST151Sin光電轉(zhuǎn)速傳噌eeX制造的一種感應接收光強度變化的電子器件，當

5、它發(fā)出的光被目標反射或阻斷時，則接收器感應出相應的電信 號。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸 出裝置。光電式傳感器由獨立且相對放置的光發(fā)射器和收光器組成。當目標通過 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)，當葉 輪扇葉進入凹槽遮擋著發(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.設計思路光敏極管光敏三極管信號轉(zhuǎn)換單片機處理LED顯示通過ST151光電傳感器接收電機扇葉轉(zhuǎn)動切割的次數(shù)獲得脈沖，從而通過 單片機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

6、脈沖個數(shù)，通過 計算將轉(zhuǎn)速送給數(shù)碼管并進行顯示。程序框圖開始繼續(xù)等待定時計數(shù)程序參見附錄系統(tǒng)仿真參見附錄二。七、設計體會與收獲（小組成員每人一份）XXX本次課程設計我主要負責電路板的焊接，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，比如單片機在左邊占一塊適當?shù)奈恢?，它的左端還要留有晶 振電路和復位電路，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

7、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本次課程設計我主要負責程序的編寫以及調(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擊的速度，請教同學 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。程序的第二重點則是利用中斷來統(tǒng)計電機轉(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

8、法不當，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，是中斷程序的設計。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、請教同學后有了一定的了解，再寫程序就不再 那么不順了。XX本次實習我們組是直流電機測速系統(tǒng)的設計，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。我主要負責仿真，即使用軟件Proteus 7 Professional測試仿真調(diào)試。這次實 習的重點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、u

9、ln2003、led顯示、電機。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、跟誰連才能達到選通。通過同組同學所編程序，就可以清楚的知道這些 芯片的連接，再細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、uln、led顯示、電機等這些芯片，怎么 將keil中運行鏈接好的程序燒錄到proteus 7 Professional中，然后正確的運行。 當同

10、組的同學口甘好板子后，接通電源時發(fā)現(xiàn)led顯示不夠亮，所以就進行改進， 通過再接入放大器放大信號就可以使led更好的顯示出來?？偟膩碚f這次實習，受益匪淺，不僅熟悉了兩個軟件的使用更進一步的將所 學的知識實踐了出來，以前沒有怎么接觸過這兩個軟件，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)我索要學習的 還很多。合作也是我收獲很多的一點。XX在本次課程設計中，我們做的是“直流電機的測速系統(tǒng)”。在實驗中，我們最先遇到的問題是在電機驅(qū)動中的頻率變化問題，一開始只 使用了一個三極管，結(jié)果造成了電機轉(zhuǎn)動始終處于一個較穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)過復位也 沒有變化，后來在原基礎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，得到了預想的

11、結(jié)果使直流電機完成了變速。在實驗的最后，我們的電機已經(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。這次實驗是對本學期所學的單片機課程的簡單應用，在實驗中運用了 80C52單片機。通 過它完成了電機的簡單驅(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。參考文獻彭介華編.電子技術(shù)課程設計指導M.北京：高等教育出版社，1997張建華主編.數(shù)字電子技術(shù)M.第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2000常健生主編.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)M.第3版.北京:機

12、械工業(yè)出版社，2003張毅剛主編.單片機原理及應用M.北京：高等教育出版社，2003歐陽文主編.ATMEL89系列單片機的原理與開發(fā)實踐M.北京：中國電力出 版社，2007附錄一程序#include unsigned char code TABLE10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;void display();#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define V_TH1 (65535 - 1000) / 256#define V_TL

13、1 (65535 - 1000) % 256sbit output = P27; /P2”7 接 ULN2003sbit key1 = P33; /P33接可以改變電機轉(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 = 0 x10; 設置定時器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

14、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

15、 = 0X01;P0 = TABLEqian;delay(5);P2 = 0X02;P0 = TABLEbai;delay(5);P2 = 0X04;P0 = TABLEshi;delay(5);P2 = 0X08;P0 = TABLEge;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) div +;/松手檢測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 100)a = 0