直流电机测速系统课程设计

1、单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班 级：自动XXXX班时 间： 20XX年X月X日至X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领 域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。在工程实践中，经常会遇到各种 需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转 和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。为了能精确地测量 转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。因此设计一种较为理想的 电机测速控制系统是非常有价值的。二、设计要求用按键控制电机起停；电机有两种速

2、度，通过按键来改变速度；通过数码管显示每分钟或每秒的转速。三、设计器材器件名称数量STC89C52单片机1ST151光电传感器1四位一体数码管1电阻各种阻值若干电容10uf 1 个30pf 2 个晶振12MHz1按键1单排排阻2开关1直流电机1四、设计方案及分析(包含设计电路图)1. STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制 造，与工

3、业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路 三部分组成。单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟 电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有 序、稳定地工作。: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图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片 机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运 行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。U1MAXS09? Rm -I10KVCC.TLST2. ST151Sin光电转速传噌eeX制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当

5、它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信 号。它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、放大器、开关或模拟量输 出装置。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。当目标通过 光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。由于叶轮的旋转，当叶 轮扇叶进入凹槽遮挡着发光二极管时，光敏三极管没接收光，输出为零；当叶轮 扇叶通过光电传感器时，光敏三极管接收光在ST151电路输出为频率信号。3.设计思路光敏极管光敏三极管信号转换单片机处理LED显示通过ST151光电传感器接收电机扇叶转动切割的次数获得脉冲，从而通过 单片机T1 口接收高低电平，计数器在定时器的定时范围内记录

6、脉冲个数，通过 计算将转速送给数码管并进行显示。程序框图开始继续等待定时计数程序参见附录系统仿真参见附录二。七、设计体会与收获（小组成员每人一份）XXX本次课程设计我主要负责电路板的焊接，电路板的焊接需要先了解整个电路 的各个硬件的组成，并清楚它们各自的所在功能区域，然后要做的就是在电路板 上为各硬件做一个整体的规划，合适的规划很重要，既要考虑到整体看上去的美 观，还要考虑到对以后的调试和调整方便的地方，本人具体是先在电路板上划分 开具体的功能区域，比如单片机在左边占一块适当的位置，它的左端还要留有晶 振电路和复位电路，依此做好其他模块的分配。关于电路的具体焊接，感觉只要 按照电路仿真图按一定

7、的次序焊接，本人焊接时速度较慢，但是基本比较顺利， 没有出现很大问题。XX本次课程设计我主要负责程序的编写以及调试。编写程序的主要是利用中断 来产生PWM，利用中断统计ST151产生的频率信号。才拿到题目时面临的一个问题是如何利用程序来改变点击的速度，请教同学 后知道一种方法叫PWM,通过改变一个周期的电信号的占空比来实现。当然，在 写程序时还是遇到了不少问题，比方按键怎么判断、改变PWM怎么实现、怎么 再继续产生等。程序的第二重点则是利用中断来统计电机转动后由ST151产生的频率信号。 这个问题前前后后想了几种方法，如用计数器统计再读取计数值、通过计数定时 时间的频率再凑成1秒等。但是由于方

8、法不当，结果做出来的效果很差。最终选 定，定时时间直接1秒再来统计频率，这样的结果还是可以的。程序的第三个重点，是中断程序的设计。这是我第一次编C，所以在中断方 面有很多不懂的地方，参考资料、请教同学后有了一定的了解，再写程序就不再 那么不顺了。XX本次实习我们组是直流电机测速系统的设计，就是要通过转速的改变将其速 度显示在led中，来体现其转速的增大或减小。而如何改变其速率呢，就是通过 pwm改变其占空比来实现的。我主要负责仿真，即使用软件Proteus 7 Professional测试仿真调试。这次实 习的重点就是如何编写程序以及仿真中的行骗各个管脚的连接问题，主要的芯片 有89C52、u

9、ln2003、led显示、电机。首先分清各管脚起什么作用，比如说晶振 要与89C 2的XTAL1和XTAL2连接等等。其次还要知道那个管脚是高电平哪个是 低电平、跟谁连才能达到选通。通过同组同学所编程序，就可以清楚的知道这些 芯片的连接，再细心的对照各个管脚的初始化、定义来连接各个芯片。在仿真的 时，我学到的就是熟练掌握使用proteus 7 Professional软件，比如知道在proteus 7 Professional中如何正确的找出单片机、uln、led显示、电机等这些芯片，怎么 将keil中运行链接好的程序烧录到proteus 7 Professional中，然后正确的运行。 当同

10、组的同学口甘好板子后，接通电源时发现led显示不够亮，所以就进行改进， 通过再接入放大器放大信号就可以使led更好的显示出来。总的来说这次实习，受益匪浅，不仅熟悉了两个软件的使用更进一步的将所 学的知识实践了出来，以前没有怎么接触过这两个软件，现在发现我索要学习的 还很多。合作也是我收获很多的一点。XX在本次课程设计中，我们做的是“直流电机的测速系统”。在实验中，我们最先遇到的问题是在电机驱动中的频率变化问题，一开始只 使用了一个三极管，结果造成了电机转动始终处于一个较稳定状态，经过复位也 没有变化，后来在原基础上增加了一个三极管，放大了频率信号，使得返回INT0 口的信号更明显，得到了预想的

11、结果使直流电机完成了变速。在实验的最后，我们的电机已经按照要求完成了改变转速的功能，但是数码 管的亮度很暗，得用手挡着才可以看到其具体显示，这是数码管亮度不够造成的， 通过分析添加了第二个排阻，让他来控制片选信号，通过这个排阻使得共阳极数 码管变得较亮。这次实验是对本学期所学的单片机课程的简单应用，在实验中运用了 80C52单片机。通 过它完成了电机的简单驱动，调节转速使之反馈及让转速具体的体现在数码管上的功能。参考文献彭介华编.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997张建华主编.数字电子技术M.第2版.北京：机械工业出版社，2000常健生主编.检测与转换技术M.第3版.北京:机

12、械工业出版社，2003张毅刚主编.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2003欧阳文主编.ATMEL89系列单片机的原理与开发实践M.北京：中国电力出 版社，2007附录一程序#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接可以改变电机转速的按键int frq = 0, frq1, flag;char pwm;int div = 0, p = 0;uchar a;uint c;void display();/*系统初始化*/void initial(void)(TMOD = 0 x10; 设置定时器1在工作方式1下EA = 1; /开中断EX0 = 1; /外部中断0使能ET1 = 1; /定时器1使能IT0 = 1; 外部中断0下降沿触发IT1 = 1; 外

14、部中断1下降沿触发TH1 = V_TH1; /装载计数值TL1 = V_TL1;TR1=1; /定时器1可工作/*延时程序*/void delay(unsigned int k)(unsigned int i,j;for(i = 0;i k;i+)(for(j = 0;j 110;j+)(;/*显示子程序*/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);/*主函数*/void main()(initial();while(1)(if(key1 = 0)delay(100);按键消抖if(key1 = 0)(while(key1 = 0) div +;/松手检测if(div % 2 = 0) flag = 0;if(div % 2 = 1) flag = 1;if(flag = 0) pwm = 30;if(flag = 1) pwm = 70;display();/*外部中断0*/void int0isr() interrupt 0 /统计定时时间内的个数(frq +;/*定时器1中断*/void time1isr() interrupt 3 定时器 1 实现 pwm(TH1 = V_TH1; /装载计数值TL1 = V_TL1;EA = 0;a +;p +;if (a 100)a = 0