单片机课程设计-直流电机

《单片机课程设计-直流电机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、燕山大学课程设计说明书一、引言直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入到一个新的阶段。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。本设计是研究对直流电机调速的控制装置，本课题主要是利用单片机来构成控制系统。主要包括：单片机、霍尔元件速度采集电路、直流电机、DAC0832、键盘、显示器等几部分组成。首先对预定速度进行设置，并通过数码管显示出来。二、设计原理2.1总体设计原理系统的原理框图如图2.1所示，主要包括

2、：单片机、霍尔元件速度采集电路、直流电机、DAC0832、键盘、显示器等几部分组成。单片机显示器键盘D/A转换电路，DAC外围放大电路直流电机霍尔元件速度采集图2.1总体设计原理框图15燕山大学课程设计说明书在电压允许范围内，直流电机的转速随着电压的升高而加快，若加上的电压为负电压，则电机会反向旋转。D/A转换是把数字量转换成模拟量的变换，实验台上D/A电路输出的是模拟电压信号。实验室中的实验仪的D/A变换器可输出-8V~+8V的电压，将电压经驱动后加在直流电机上，使其运转。通过单片机输出数据到D/A变换电路，控制电压的高低和正负，观察电机的旋转情况。2.2D/A转换电路图2

3、.2D/A转换电路DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出，若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。实验仪上提供了D/A转换电路如图2.2所示。我们可以通过软件编程控制D/A转换芯片DAC0832，输出相应电流值，经过采样电路取出模拟量电压值，用电压表测量电压输出端子，读出电压值。2.3电动机调速原理由直流电

4、机的速度公式n=(Ua-IaRa)/CeΦ,其中n是电机转速，Ua是电枢电压，Ia是电枢电流，Ra是电枢回路总电阻，Ce是电极常数，Φ是电机的励磁磁通。对于极对数是p，匝数是n，电枢支路数为a的电机来说Ca是常数。由于Ra为电枢回路电阻故其值很小，通过调节电阻改变转速的效果不明显。如果通过调节磁通量，对于它励电机其有外接的电源电压决定。故一般通过改变电枢电压来达到调节转速的目的。直流电机原理图如下：15燕山大学课程设计说明书图2.3直流电机原理图2.4霍尔转速传感器的工作原理霍尔元件测速原理图如下所示：15燕山大学课程设计说明书图2.4霍尔元件测速原理图霍尔转速传感器的主要工

5、作原理是霍尔效应，也就是当转动的金属部件通过霍尔传感器的磁场时会引起电势的变化，通过对电势的测量就可以得到被测量对象的转速值。霍尔转速传感器的主要组成部分是传感头和齿圈，而传感头又是由霍尔元件、永磁体和电子电路组成的。霍尔器件是有半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为l、b、d。若在垂直于薄片平面（沿厚度d）方向施加外加磁场B，在沿l方向的两个端面加以外电场，则有一定的电流经过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：fl＝qVB式中：fl――洛仑磁力，q――载流子电荷，V――载流子运动速度，B――磁感应强度。这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器

6、件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差UH称为霍尔电压。霍尔电压大小为：UH=RH×I×B/d(mV)式中：RH---霍尔常数，d---元件厚度，B---磁感应强度，I---控制电流设KH=RH/d，则UH=KH×I×B(mV)KH为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T),它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B反向时，霍尔电动势也反向。15燕山大学课程设计说明书霍尔转速传感器就是通过磁力线密度的变化，在磁力线穿过传感器上的感应元件时，产生霍尔电势。霍尔转速传感器的霍尔元件在产

7、生霍尔电势后，会将其转换为交变电信号，最后传感器的内置电路会将信号调整和放大，输出矩形脉冲信号,其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。2.5LED6位数字显示器及4×6键盘本实验中LED显示电路和键盘电路集成在一个集成电路中。LED显示和键盘的等效电路如图2.5。显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED的位选通信号。位选通信号也可作为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，74HC374输出的列扫描码经74HC245读入后，用来判断是否有键被按