電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目：直流小電機(jī)測(cè)速系統(tǒng) 院系名稱：自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生姓名： 專業(yè)名稱：測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)：時(shí)間：2012年5 月 電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)一、 設(shè)計(jì)目的隨著科技的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)日益滲透到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，而單片機(jī)的應(yīng)用則起到了舉足輕重的作用。在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量、顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)速度。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速，還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性，要求能測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。因此設(shè)計(jì)一種較為理想的電機(jī)測(cè)速控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。二、 設(shè)計(jì)要求 1.用按鍵控制電機(jī)起停；2.電機(jī)有兩種速度，通

2、過按鍵來改變速度；3.通過數(shù)碼管顯示每分鐘或每秒的轉(zhuǎn)速。三、設(shè)計(jì)器材 器件名稱 數(shù)量STC89C52單片機(jī) 1ST151光電傳感器 1四位一體數(shù)碼管 1電阻各種阻值若干電容10uf 1個(gè) 30pf 2個(gè)晶振12MHz 1按鍵 4單排排阻 2開關(guān)1直流電機(jī)1四、設(shè)計(jì)方案及分析（包含設(shè)計(jì)電路圖）1 STC89C52單片機(jī)介紹STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，

3、與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖所示，由主控器STC89C52、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路三部分組成。單片機(jī)STC89C52作為核心控制器控制著整個(gè)系統(tǒng)的工作，而時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位電路使得單片機(jī)能夠正常、有序、穩(wěn)定地工作。圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)（2）晶振電路（3）復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。2. ST151 光電轉(zhuǎn)速傳感器是根

4、據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的電子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學(xué)系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸出裝置。光電式傳感器由獨(dú)立且相對(duì)放置的光發(fā)射器和收光器組成。當(dāng)目標(biāo)通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時(shí)，傳感器輸出信號(hào)。由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪扇葉進(jìn)入凹槽遮擋著發(fā)光二極管時(shí)，光敏三極管沒接收光，輸出為零；當(dāng)葉輪扇葉通過光電傳感器時(shí)，光敏三極管接收光在ST151電路輸出為頻率信號(hào)。3. 設(shè)計(jì)思路電機(jī)光敏三極管 信號(hào)轉(zhuǎn)換LED顯示單片機(jī)處理光敏二極管通過ST151光電傳感器接收電機(jī)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)切割的次數(shù)獲得脈沖，從而通

5、過單片機(jī)T1口接收高低電平，計(jì)數(shù)器在定時(shí)器的定時(shí)范圍內(nèi)記錄脈沖個(gè)數(shù)，通過計(jì)算將轉(zhuǎn)速送給數(shù)碼管并進(jìn)行顯示。4. 程序框圖開始數(shù)碼管的初始化定時(shí)器中斷初始化定時(shí)器定時(shí)1msY定時(shí)器1定時(shí)標(biāo)志位清0，外部中斷0計(jì)數(shù)N繼續(xù)等待定時(shí)計(jì)數(shù)數(shù)碼管顯示結(jié)束五. 程序參見附錄一。六系統(tǒng)仿真 參見附錄二。七、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲這次課程設(shè)計(jì)我們組做的是直流電機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。通過對(duì)單片機(jī)編程來控制轉(zhuǎn)速，并設(shè)有開始/暫停鍵、加速鍵、減速鍵以及復(fù)位鍵。此次試驗(yàn)我們進(jìn)行了分工合作，比較有效率而且都能從中學(xué)到一些知識(shí)，而我主要做了直流電機(jī)的部分。直流電機(jī)調(diào)速的原理是調(diào)節(jié)高低電平的占空比從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。

6、設(shè)置TH0、TL0的初始值為9CH,然后在程序中利用按鍵產(chǎn)生中斷調(diào)用來改變單元的值就可以改變占空比。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)高電平50%時(shí)，電機(jī)帶不起來，因此我們選擇610檔位工作。程序設(shè)計(jì)以及電路板的焊接，其主要問題是程序的合理設(shè)計(jì)和電路的調(diào)試過程。在焊接過程中，我遇到了直流電機(jī)轉(zhuǎn)不動(dòng)的問題，經(jīng)過綜合分析，要加一個(gè)反相器增大其電流，提高轉(zhuǎn)速；還有一點(diǎn)是，電路不穩(wěn)定，必須用手撥才帶動(dòng)它轉(zhuǎn)，其次在低于四檔時(shí)也轉(zhuǎn)不動(dòng)。程序設(shè)計(jì)是最難的一塊了，程序設(shè)計(jì)不能很好的對(duì)應(yīng)上電路，不能達(dá)到理想的效果。這些問題經(jīng)過一一排查最終得以解決。此次實(shí)驗(yàn)中我們也遇到了很多問題，不過都通過查資料或者和其他組同學(xué)溝通或者

7、請(qǐng)教老師解決了。我們?cè)谡n本中學(xué)到的單片機(jī)知識(shí)也得到了實(shí)踐，為以后工作打下了基礎(chǔ)。附錄一 程序#include #include #includedigital_tube.h#define SPEED_MAX 10#defineSPEED_MIN 4#definecontrol_period100/unit 1us#definelong_press_time200#definestep_val 1sbitmotor_dc =P13;/控制電機(jī)轉(zhuǎn)速sbittest_port=P25;/測(cè)試引腳sbit run_stop =P10; /開始停止按鍵sbit speed_add=P11; /加速鍵sb

8、it speed_sub=P12; /減速鍵void system_init(void);/系統(tǒng)初始化子程序void timer_init(void);/定時(shí)器初始化子程序void motor_dc_init(void);/電機(jī)初始化子程序void key_scan(void);/按鍵掃描子程序void delay_xms(unsigned int );/延時(shí)程序（ms）void delay_xus(unsigned int );/延時(shí)程序（us）void motor_dc_control(void);/電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序/*定義全局變量*/unsigned int speed_val;unsig

9、ned int impulse_count;/脈沖計(jì)數(shù)單元unsigned int impulse_count_tmp;/脈沖計(jì)數(shù)暫存器bit run_stop_flag;/開始停止標(biāo)志位bitrefresh_flag;/刷新標(biāo)志位unsigned char speed_ge=0,speed_shi=0,speed_bai=0;/顯示用個(gè)十百位unsigned int cnt_motor=0,cnt_impulse=0;/電機(jī)控制單元和脈沖單元unsigned char start_stop_action;/啟停動(dòng)作/*/void main(void) system_init();/系統(tǒng)初始化

10、 for(;) digital_tube_display(); void motor_dc_init(void)motor_dc=0;void timer_init(void)TCON |= 0X01;/將外部中斷設(shè)置成下降沿觸發(fā)方式 TMOD |= 0x01;/將定時(shí)器0設(shè)置成工作方式1,-16為定時(shí)器方式 TH0=(65536-control_period)/256; TL0=(65536-control_period)%256; /將定時(shí)器0裝人初值 IE =0x83;/開啟總中斷，外部中斷0和定時(shí)器中斷0 TR0 =1;/打開定時(shí)器 void system_init(void)run_

11、stop_flag =0;/default value is stoprefresh_flag =1;/default value is refreshimpulse_count =0;impulse_count_tmp=0;speed_val =8;/default speed value is 5-104motor_dc_init();/電機(jī)驅(qū)動(dòng)初始化digital_tube_clear();/變量清零程序test_port=1;timer_init(); /定時(shí)器初始化start_stop_action=10; void delay_xms(unsigned int xms)/延時(shí)毫秒程

12、序unsigned int i,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void delay_xus(unsigned int xus) /延時(shí)微秒程序unsigned int i;for(i=xus;i0;i-)_nop_();/鍵盤掃描函數(shù)void key_scan(void) signed int tmp=speed_val; if(run_stop=0)delay_xms(10);if(run_stop=0)while(!run_stop);run_stop_flag=run_stop_flag;refresh_flag=1; if(speed_add=0

13、)delay_xms(10);if(speed_add=0)while(!speed_add);tmp+=step_val;if(tmpSPEED_MAX) tmp=SPEED_MAX; speed_val=tmp; refresh_flag=1; if(speed_sub=0)delay_xms(10);if(speed_sub=0)while(!speed_sub);tmp-=step_val;if(tmpSPEED_MIN) tmp=SPEED_MIN;speed_val=tmp;refresh_flag=1; void motor_dc_control(void)/電機(jī)控制程序if(start_stop_action-)if(run_stop_flag & cnt_motor8)motor_dc