实验三 电机驱动及转速测量实验(新板子).doc

实验三 电机驱动及转速测量实验1实验目的（1）掌握单片机通用I/O口的使用；（2）掌握使用单片机定时器产生占空比可调的PWM波；（3）掌握使用单片机定时器2的捕获功能实现电机转速测量的方法。2实验电路2.1实验装置硬件说明电机控制实验箱的原理框图如图1所示。图1 电机控制实验箱原理框图从图1可知，控制电机需要两个信号，分别为方向控制和转速控制，控制信号经过驱动电路后驱动电机运转，在电机的轴上安装有塑料转盘，转盘上装有小磁铁，当电机运动时带动小磁铁运动，每个小磁铁经过安装的霍尔传感器后，霍尔传感器都会输出一个脉冲信号，这个脉冲信号在实验中用于检测电机的转速。电机有两种控制方式，即手动方式和自动方式。在手动方式时，可以通过开关来控制电机方向；通过旋转电位器可以控制电机速度。在自动方式时，通过程序来控制电机的方向和转速。在本实验中，采用信号发生器模拟产生电机转速信号（模拟自动方式），由示波器观察单片机发出的驱动信号（模拟手动方式）。在下一次电机转速控制中会采用电机。2.2实验装置接口说明杜邦线连线单片机IO口模块接口杜邦线数量功能P0J38数码管数据段P2.2J2(B)1段锁存P2.3J2(A)1位锁存P3J248矩阵键盘数据段P1.0示波器1输出PWMP1.1信号发生器1捕获计数GND信号发生器、示波器地端2共地3开发环境程序开发调试软件为KeilC，下载软件为S51ISP，关于这两个软件的使用方法请参考“键盘显示实验指导书”。4实验要求（1）通过实验箱上的键盘输入调整PWM波的占空比，具体要求如下：l 当按键为0时，其占空比为20%，LED1显示值为0；l 当按键为1时，其占空比为40%，LED1显示值为1；l 当按键为2时，其占空比为60%，LED1显示值为2； l 当按键为3时，其占空比为80%，LED1显示值为3；用示波器观察以上PWM波波形。（2）将测量到的电机转速显示到实验箱的数码管LED3LED6上，转速单位为“转/分”。电机转速信号用信号发生器模拟产生。5例程参考见附录6实验报告（1）绘出硬件原理图（2）给出软件流程图（3）写出实验步骤（4）附上带注释的软件源码，并对各模块进行说明（5）总结实验心得7注意事项（1） 实验四的程序建立在本次实验的基础上，本实验中的两个功能（测速、输出PWM）必须要能够同时实现，并不互相影响。（2） 合理分配好定时器资源。附录：实验参考程序#include uchar PulsNum=0; /脉冲数计数器/unsigned int OverFlow=0; /定时器2溢出次数计数器#define KeyPort P3/unsigned char Speed=0;/unsigned char Time;#define DataPort P0 /定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换sbit LATCH1=P22;/定义锁存使能端口 段锁存sbit LATCH2=P23;/ 位锁存#define HIGH (65536-10000)/256#define LOW (65536-10000)%256sbit DCOUT = P14;/定义电机信号输出端口sbit DCIN=P12;unsigned char flag2=0;unsigned char flag1=0; unsigned char PulsNum=0; /脉冲数计数器unsigned int OverFlow=0; unsigned datal=0; /捕捉值的低8位unsigned datah=0; /捕捉值的高8位 unsigned char PwmL=1500;unsigned char PwmH=1500;unsigned long CountPerMinute=60000000; /每分钟计数值=fosc/12*60=5*fosc=5*11.0592Munsigned int speed=0;unsigned int delay_num = 10; /速度值void CaculateSpeed(unsigned a,unsigned b);unsigned int TargetSpeed=0,SpeedError,SpeedErrorIntg;unsigned char TISignal=0;/*- 全局变量-*/unsigned char PWM_ON; /定义速度等级#define CYCLE 10 /周期Unsigned char code DuanMa10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/ 显示段码值09unsigned char code WeiMa=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/分别对应相应的数码管点亮,即位码unsigned char TempData8; /存储显示值的全局变量/*- 函数声明-*/void DelayUs2x(unsigned char t);/us级延时函数声明 void DelayMs(unsigned char t); /ms级延时void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);/数码管显示函数unsigned char KeyScan(void);/键盘扫描void Init_Timer0(void);/定时器初始化/*- 主函数-*/void main (void)unsigned char num; PWM_ON=0;Init_Timer0(); /初始化定时器0，主要用于数码管动态扫描/TempData0=0x5E; /d/TempData1=0x39; /Cwhile (1) /主循环 num=KeyScan(); /循环调用按键扫描 if(num=1)/第一个按键,速度等级增加 PWM_ON=1; PwmH=600; PwmL=2400; else if(num=2)/第二个按键，速度等级减小 PWM_ON=3; PwmH=1200; PwmL=1800; else if(num=3)/第二个按键，速度等级减小 PWM_ON=5; PwmH=1800; PwmL=1200; else if(num=4)/第二个按键，速度等级减小 PWM_ON=7; PwmH=2400; PwmL=600; if(flag2=1) unsigned k,b,s,g; /k,b,s,g分别代表千位、百位、十位、各位 unsigned int middle=0;/定义中间变量，代表计算的余数 if(speed=0)&(speed8;/计数值赋为低电平时间值 TL0=(65536-PwmH);/ %256 DCOUT=0; /输出低电平 Display(0,8); else if(DCOUT=0) /当前为低电平 TH0=(65536-PwmL)8;/计数值赋为高电平时间值 TL0=(65536-PwmL);/ %256 DCOUT=1; /输出高电平 Display(0,8); /* static unsigned char count; TH0=(65536-1000)/256; /重新赋值 2ms TL0=(65536-1000)%256; /Display(0,8); / 调用数码管扫描 if (count=PWM_ON) DCOUT = 0; /如果定时等于on的时间， /说明作用时间结束，输出低电平 count+;if(count = CYCLE) /反之低电平时间结束后返回高电平 count=0;if(PWM_ON!=0) /如果开启时间是0 保持原来状态 DCOUT = 1; */ /*-按键扫描函数，返回扫描键值-*/unsigned char KeyScan(void) unsigned char keyvalue; if(KeyPort!=0xff) flag1=1; DelayMs(10); if(KeyPort!=0xff) keyvalue=KeyPort; while(KeyPort!=0xff);switch(keyvalue) case 0xfe:return 1;break; case 0xfd:return 2;break; case 0xfb:return 3;break; case 0xf7:return 4;break; case 0xef:return 5;break; case 0xdf:return 6;break; case 0xbf:return 7;break; case 0x7f:return 8;break; default:return 0;break; return 0;void time2() interrupt 5 if(EXF2=1) /捕捉引起的中断 PulsNum+; /脉冲个数加1 if(PulsNum=1) /定时器清零 OverFlow=0; /定时器2溢出次数计数器清零 TH2=0; TL2=0; else if(PulsNum=9) /电机转一圈后计算转速 TR2=0; datal=RCAP2L; /读取捕捉值 datah=RCAP2H; CaculateSpeed(datah,datal);/计算转速 TR2=1; PulsNum=0; /脉冲个数清零 EXF2=0; /清中断标志 else if(TF2) /计数溢出引起的中断 OverFlow+; /溢出次数加1 TF2=0; /清中断标志 /*-定时器1 中断服务函数-*/static int time=0;void time1() interrupt 3 /TH1=(65536-1000)/256; /重新赋值 2ms /TL1=(65536-1000)%256; /Display(0,8); / 调用数码管扫描 /*TH1=0;TL1=0;time+; /每1ms，time 加1if(time=200) /time 加满2