计算机控制技术课程设计-小功率直流电机测速系统的设计

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1、计算机控制技术课程设计说明书小功率直流电机测速系统的设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：2016年1月目录1序言12系统要求分析22.1系统要求及任务22.2功能介绍23硬件电路33.1硬件电路设计33.2单片机模块33.2.1时钟电路33.2.2复位电路43.2.3显示电路43.2.4欧姆龙E6B2-WZ6C介绍54软件设计74.1单片机转速程序设计及思路74.1.1转速计算原理74.1.2单片机转速的计算程序74.2程序设计85软件调试95.1软件程序95.2结论10附录1硬件电路图11附录2程序源代码12参考文献161序言目前国内外测量电机转速

2、的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD

3、器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。第19页2系统要求分析2.1系统要求及任务本次课程设计要求设计一个由计算机控制的直流电机测速系统，可以测量出直流电机的转速。要求用光电编码器，实时监测电机的转速，监测范围为0~1000转/分，并在屏幕上面显示当前的转速。本设计的优点是：硬件电路简单，软件编译简单，测量速度快捷，整体价格低廉，电路功耗低等特点。但由于在硬件系统中的测量误差与计算中不可避免

4、的舍入误差，使得测量系统含有一定的误差。2.2功能介绍功能：系统主要实现功能是:STC89C52单片机接收编码器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行记数计算出电机转速送到LED显示。组成框图：转速计算单片机STC89C52数码管转速显示编码器图1系统硬件电路第19页3硬件电路3.1硬件电路设计硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。89C52单片机通过INT0输入传感器的脉冲信号，P0口P2口接LED动态显示。本设计的总体硬件框图：单片机STC89C52显示

5、电路复位电路编码器输送信号时钟电路图2单片机部分硬件电路图3.2单片机模块根据系统功能要求以及单片机硬件电路设计思路（如图3－1）对单片机模块进行设计，要使单片机准确的测量电机转速，并且使测出的数据能显示出来，所以整个单片机部分分为传感器电路、时钟电路、复位电路、执行元件以及显示电路五个部分。3.2.1时钟电路第19页单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。本设计中此采用内部时钟方式，如图3所示，以石英晶体振荡器和两个片电容组成外部振荡源。片内

6、的高增益反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接，作为反馈元件的片外晶体振荡器与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部时钟电路提供振荡时钟。振荡器的频率取决于晶振的振荡频率，振荡频率范围为1.2—12MHz。工程应用时通常采用6MHz或12MHz。图中X1为12MHz（本设计采用的也是12MHz），电容C2、C4为33pF，它们一起构成此单片机的自激振荡器。图3时钟电路3.2.2复位电路单片机的RST引脚为复位（Reset）端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的低电平，就可以实现系统复位，使单片机回到初始状态。如图4所示，本设计

7、采用手动复位，用一个电容与一个10K电阻串联组成，电阻接VCC，电容接地，RESET脚接在它们中间，RC选择10uF，按键与200R电阻串联，在电容两端并联，就成了按键复位电路，未上电时，RST端为高电平，只要按下这个按键，RST端转换为低电平，经过两个机器周期后，单片机就能复位。第19页图4复位电路3.2.3显示电路数码管显示原理：我们最常用的是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极

8、就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另