单片机课程设计直流电机调速

1、目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 摘要1 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 一、方案选择21、直流电机调速环节2 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2、直流电机速度测量环节2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 3、直流电机速度显示环节2二、各环节电路原理和数据程序分析21、直流电机调速环节21电路图与线路连接22调压原理33程序编写与控制方法3 HYPERLINK

2、 l bookmark35 o Current Document 2、直流电机速度测量环节31电路图与线路连接32测速原理43程序编写与控制方法43、直流电机速度显示环节41电路图与线路连接52速度显示原理53程序编写与控制方法54、数据计算5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 三、直流电机调速系统的总电路原理图6 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 四、直流电机调速系统的总程序流程图7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 五、直流电机调速系统的总程

3、序7 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 六、设计体会与今后的改良意见11参考文献11摘要某些场合往往要求直流电机的转速在一定X围内可调节，例如，电车、机床等，调节 X围根据负载的要求而定。调速可以有三种方法：1改变电机两端电压2改变磁通； 3在电枢回路中，串联调节电阻。本设计采用第一种方法：通过改变施加于电机两端 的电压大小达到调节直流电机转速的目的。而本设计选用DAC083 2式D/A转换器与通用型 低功耗集成运放LM324结合输出适合控制直流电机的电压。而在直流电机测速中，使用栅 格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动局部带动栅格圆

4、盘旋转时，测速光电 门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机两个定时/计数器配合使用，一个计数， 一个定时。计算出单位时间内的脉冲数，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。 而在速度显示系统中，先把计算得到的速度值的每一位分别取出，再运用74LS164串行输 入并行输出移位存放器通过查表逐步把各位要显示的数据移给数码管显示出来。这样，最 终就可以对直流电机进展调速并测速显示了，达到了预期目的。关键词：D/A转换调压调速 光电测速74LS164移位显示一、方案选择本设计需要分三个环节：调速、速度测量、速度显示。调速可以有三种方法：1改变电机两端电压；2改变磁通；3在电枢回路中串联调节电

5、阻。本设计采用第一种方法改变电机两端电压，改变电压可以采用定时器产生占空比 可调的PWM波或者数模转换产生。本设计选用DAC0832式D/A转换器与通用型低功耗 集成运放LM324输出适合控制直流电机的电压。2、直流电机速度测量环节速度测量主要有两种方法：1光电测速法：使用栅格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动局 部带动栅格圆盘旋转时，测速光电门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机 两个定时/计数器配合，一个计数，一个定时。计算出单位时间内的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。直流电机转速计算公式：r=1000n/(T*N1*N) (rps)r为直流电机转速，

6、N为栅格数，N1为T1中断次数，T为定时器T1定时器溢出时间。2霍尔效应原理测速法：电动机转轴带动轴上的磁钢旋转，从而改变磁场大小， 通过霍尔电路将磁场变化转换为脉冲信号，经放大整形，输出矩形脉冲信号。当转速改 变时，输出脉冲的频率会发生变化。从而得到电机旋转的速度。本设计根据实验台上的仪器选用了光电测速的方法。3、直流电机速度显示环节速度显示局部备选方案有两种：1把计算得到的速度值的每一位分别取出，再运用74LS164串行输入并行输出移 位存放器通过查表逐步把各位要显示的数据移给数码管显示出来。2用CS8279键盘显示模块局部。本设计选用74LS164串行输入并行输出移位存放器在数码管上显示

7、速度值。总之，本设计采用“D/A转换得到控制电压一光电测速电路测速一74LS164移位存放 器显示速度的方案达到控制直流电机速度并测量速度到实时显示电机速度的设计目的。二、各环节电路原理和数据程序分析1、直流电机调速环节本设计选用DAC0832式D/A转换器与通用型低功耗集成运放LM324输出适合控制直流电机的电压。1电路图与线路连接运用DAC0832式D/A转换器与通用型低功耗集成运放LM324输出适合控制直流 电机的电压的电路图见图1的DAC0832并行数模转换电路局部。线路连接：系统各跳线器处在初始状态，8P数据线将CPU模块的P11F3和P1F3 连接，即单片机？0 口与DAC0832

8、的8位数据输入口相连接；用导线连接并行数模转换模VCCP32DIC AD 0IC AD 1H 心）It AD 3It 4It AD 5It AD fi IC AD 7P30DV CC IshDlLlVetPIlILEDDRfbDBloutlDMIcmtiDL5Alj-KDDWXfmWRLC5SMDVrefU12DDA COS 32UOUTiiI;丰1河510-12 V.C17DU-biFIKL! ID IT 431P31D-Vref204112图1 DAC0832并行数模转换电路1 Oii4 Outim-3 Outim+2 OutVI：!：VEE2QT +4m-3DI +3IH-2IN-u b

9、e-LM324148E37D7玲&11COUTH35DlW1UK块的CS_0832到地，CPU模块的/WR和D1区的/WR相连；并行数模转换模块的VOUT端口接入电动机电压输入口。2调压原理 单片机？0 口输出8位二进制数据，进入D/A转换器DAC0832的输入端口，通过对D/A转换器DAC0832的各控制端口的设置选通其直通方式工作，即每进入一个8位二进制数便可直接转化成模拟量，与通用型低功耗集成运放LM324共同作用产生电压输出。可以通过对单片机进展编程连续增加或者连续减小P0 口输出的8位二进制数据大小而达到改变输出电压的目的，便可改变直流电机的转速。3程序编写与控制方法 调压环节程序流

10、程图：2、直流电机速度测量环节1电路图与线路连接VCC J3A图2直流电机电路图3 光电测速电路线路连接：光电测速电路的输出脉冲端口 PulseOut接定时器0的外部输入端口 P3.4。2测速原理光电测速法:使用栅格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动局部带动 栅格圆盘旋转时，测速光电门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机两个 定时/计数器配合使用，一个计数，一个定时。计算出单位时间内的脉冲数m，经过 单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。直流电机转速计算公式：n=m/(N1N)(rps)其中：n为直流电机转速，N为栅格数，N1为T1中断次数，m为计数器T0在规定 时间内测得的

11、脉冲数，T为定时器T1定时器溢出时间。3程序编写与控制方法3、直流电机速度显示环节1电路图与线路连接DIN -VCC I1iXDCLK 中wEM.应 3 宜 8W-c R 5VMM3vccmFdML52,M. IL 1 - u J LT B o o- o. O- o- O图4 74LS164与数码管连接图本设计中，用到四个串联使用的74LS1644LS164串行输入并行输出移位存放器的串行 数据线DIN 口，用来从单片机向数码管输送要显示的速度数据；P1.5接移位信号CLK端口， 用来产生上升沿，以触发74LS164串行输入并行输出移位存放器工作。2速度显示原理静态数码管显示电路由四只74LS

12、164、四只共阴极数码管组成。输入有两个信号：串 行数据线DIN和移位信号CLK。74LS164首尾相连，并行输出LED数码管的段码。把计算 得到的速度值每一位取出，用74LS164通过查表把各位要显示的数据移给数码管显示出来。6 / 153程序编写与控制方法4、数据计算定时器1定时27.7ms,赋初值TH1为93H，TL1为0CCH，循环3次，共计时83.1ms，这个时间里计数器T0计得n个脉冲。如此转速为1000n/(27.7*3*12)=n r/s.三、直流电机调速系统的总电路原理图-LS_FIcd-J 1T1口号i-lel ，口.=耳二 -D口 日 -D口芸日 ppt.m 口坦京 F.

13、史.Ai-IITI 口-Jr-z-.m nh-J-Q-.z-M Fh-JLr-I-lr FKJMX-D FhJNKzt FNt.KFO FbJIJIH-a HITIM hju.客 PW1.TI!-:I- pu2Jnnn Pul.+Hn PL15 s,&. pu-J-mBUT1UNDBUTZHJBnrvn.ai 6i口irnEiB：=: F Bl-IjiJFG旧口ILECH YlTrgUUR1II: II:CS_1S 和 信营 ggsoova 写-V 肮dQ XAOW33 4HJJ0# 4V 3Nf33NI:99VW d町Avnaa nnvon ggsoova 写- V 肮dQ XAOW 99

14、4HJJ0# 4V 3Nf3V 3NI:VVVW d町Avnaa nnvon ggsoova 写-V 肮dQ XAOWVV 4HJJ0# 4v 3Nf3寮呼：13HZQ 抽 ZNfQ gQ 9H ZNfQCJNE A,#00H,JJMOVX DPTR,A;向DAC0832输数据LCALL DELAYJMP AAAJJ:DEC ACJNE A,#00H,KKMOVX DPTR,A;向DAC0832输数据LCALL DELAYJMP AAAKK:DEC AMOVX DPTR,A;向DAC0832输数据LCALL DELAYAAA:LCALL DELAYMOV 50H, A;把A的内容存放给50H单

15、元MOV r4,#3;设置定时26ms的次数，共得到416msMOV TH0,#00H;计数器赋初值0MOV TL0,#00HMOV TH1,#0AMOV TL1,#54HSETB TR0;开计数器SETB TR1;开定时器RETI;到416ms,中断返回，继续测速ORG 0100HDMB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,73HEND六、设计体会与今后的改良意见经过这次独立的课程设计，学到了很多实践后才有的东西：连接线后，要检查系统各跳线器是否处在初始设置状态，以保证硬件的可操作性。 在编写程序时，会出现各种错误，例：1target out of range :这种情况是程 序繁琐冗长使跳转超出X围，主要有jcjnbjnccsjmpdjnzacallj