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基于MCS_51单片机的直流电机转速测控系统设计

基于MCS_51单片机的直流电机转速测控系统设计
基于MCS_51单片机的直流电机转速测控系统设计

Vol.12No.10Oct.2010

第12卷第10期

2010年10月基于MCS-51单片机的直流电机

转速测控系统设计

黄理龙1,钱苏翔1,2,张伟2,许聚武2,朱有剑1

(1江西理工大学机电工程学院,江西

赣州341000;2浙江嘉兴学院机电工程学院,浙江

嘉兴314001)摘要:给出了一种基于89C51单片机以及PWM 控制思想的高精度、高稳定、多任务直流电机转速测控系统的硬件组成及关键单元设计方法。实验结果表明该系统能实时、有效地对直流电机转速进行监测与控制,而且输出转速精度高、稳定性好。

关键词:PWM ;实时监控;单片机;霍尔传感器;转速

Electronic Component&Device Applications

Σ2A sin nφ(t)cos nωs t(2)

[1+mx(t)]+

x=1

[1+mx(t)],ωs为电机角速度,

其中,φ(t)=πτ0

T0

结合式(2)可见,脉冲宽度信号可由信号x(t)

加上一个直流成分以及相位调制波构成。当τ0<<

T s时,相位调制部分所引起的信号交迭可以忽略。

Vol.12No.10Oct.2010

第12卷第10期

2010年10月

对于定时器T1(1s)子程序的设计,其

Vol.12No.10

Oct.2010

第12卷第10期2010年10月新特器件应用

基于单片机的电机转速测量系统

兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目:基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名:韦宝芸

学号:3 班级:机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法,分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次,针对特定的应用环境,设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统,详细阐述了系统的工作原理,指出产生误差的可能原因,并给出了具体解决的方法;根据系统要求编制了源程序,分析其工作流程。最后,对构建的系统利用仿真机进行调试,对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词:单片机、转速、测量精度 Abstract

This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51

直流电机转速控制

直流电机转速控制公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 设计要求 (2) 设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 主要器件功能 (3) 硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 硬件测试 (8) 软件调试……………………………………………………………(11

1.直流电机转速控制方案设计 设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示:

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片,它采用I2C接口,能直接驱动8位共阴式数码管,同时可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功

直流电机转速电流测量与显示

燕山大学 课程设计说明书题目:直流电机转速电流测量与显示 学院(系):里仁自动化系 年级专业:12级过控1班 学号: 121203021064 学生姓名:刘华 指导教师:梁振虎、王振臣、闫敬 教师职称:副教授

燕山大学课程设计(论文)任务书 院(系):里仁学院基层教学单位:自动化系 说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2015年6月12日

摘要 单片机又称单片微控制器(MCU),它把一个计算机系统集成到一个芯片上。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。随着电子技术的迅猛发展,单片机技术也有了长足的发展,目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹,导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。 各种电机在工业得到广泛应用,为了能方便的对电机进行控制、监视、调速,有必要机的转速进行测量,从而提高自动化程度。转速和电流是工程上常用参数。转速测量的方法很多,采用光电编码器测量转速是较为常用的测量方法,而电流则采用交流互感器。 通过光电传感器实时采集电机转速并进行处理与显示,设计出一个电动机转速测量系统,并研究其测量精度、测量范围及响应速度.程序设计部分分为初始化模块、脉冲计数模块、计时模块、参数调整模块和显示模块.最后通过试验测试,得到了相应的技术参数,并对转速和电流测量系统的误差进行了分析要求设计的系统稳定可靠、抗干扰能力强、成本低,使用方便。

直流电机测试方法和常见不良问题的分析

测试方法和常见不良问题的分析 一、测试方法 1.电机空载转速及电流的测试 1)定义:在额定电压下(指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压),无负载时的电机每分钟转动的圈 数 (空载转速)及此时流过端子的电流 2)测试方法:使用测速计、胶轮、直流电源,如下连接, 直流电源 电机测速计 参考测试 方法:使 用电机综 合测试仪测试(但誨定范围及电机的冲片槽数,测试 数据不准) 2.负载转速及电流的测试 1)定义:在额定电压下(指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压),额定负载时的电机每分钟转动的 圈数(负载转速)及此时流过端子的电流(负载电 流) 2)测试方法:见上图,一般选择胶轮的直径为20mm,如 果负载为M gem,则所挂舷码的重量则为M g,同时胶 轮上的圈数取决于绳子A处必须松动才行(即祛码的重 量必须全部加到轮子上才行) 3.堵转力矩和堵转电流的测试

1); “ 定义:使电机正好停止转动时的负载力矩Ts即为堵转力

矩,此时的电流即为堵转电流Is 3)一般采用两点法进行测试,选择两个负载T1及T2,测 试此负载下的nl> n2及II、12,使用下而的公式计算堵 转力矩和堵转电流: Ts=(n2Tl-nlT2)/(n2-nl) I S=(I2T1-I2T2)/(T1-T2)+(I1-I2)/(T1-T2)*T S 注意点:T1最好在最大效率点附近,而T2最好在最大 功率点附近 参考测试方法:可以采用测功计测试(不精确)或者使 用扭力计测试(较准) 4.窜动量的测试 1)定义:转子在电机中沿轴向可以松动的最大的间隙量 2)测试方法:使用百分表,电机轴前后最大窜动的位置在 百分表上显示的位置分别是A和B,则电机窜动量为B-A 电机 5.电流波形 1)定义:电机在额定电压下旋转时,流过电机两端子间的电 流的变化的波形,可以用示波器进行显示 2)测试方法:如图连接,示波器上显示的波形即为电机的电 流波形,电容一般为qf的电解电容,如果槽数为n 个,则 电机转动一周的完整的波形数为2n个

51单片机PWM控制直流电机正反转

//程序说明:使用内部时//PWM0=P3^7PWM1=P3^5 PWM2=P2^0 PWM3=P2^4 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PWM0=P3^7; sbit PWM1=P3^5; sbit PWM2=P1^2; sbit PWM3=P1^3; uint i,j; void PWM_init() { CMOD=0x00;//PCA计数脉冲选择内部时钟fosc/12(0x02:fosc/2) CL=0x00;//PCA赋初值 CH=0x00; CR=1; //开始计数 } void zheng(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void fan(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void Delay(uint t) //延时函数

直流风扇电机转速测量与PWM控制

1直流电机……………………………………………………………..6. 1.1直流电机的结构 (7) 1.2直流电机的原理 (7) 1.3直流电机的主要技术参数 (8) 1.4直流电机调速技术指标 (9) 2 .单片机的相关知识 (9) 2.1单片机的简介 (9) 2.2单片机的发展史 (9) 2.3单片机的特点 (10) 2.4 AT89C51单片机的介绍 (11) 3. 硬件电路的设计 (13) 3.1 控制电路的设计………………………………………………………….13. 3.2 隔离电路的设计 (14) 3.3驱动电路的设计 (14) 3.4续流电路的设计 (17) 3.5 整个电路原理图 (18) 4. 软件设计 4.1 主程序设计 (18) 4.2 数码显数设计…………………………………………………………….20. 4.3功能程序设计 (20) 5.结束语 (24) 参考文献 (24)

摘要 本课题是对直流电机PWM调速器设计的研究,主要实现对电动机的控制。因此在设计中,对直流调速的原理,直流调速控制方式以及调速特性,PWM基本原理及实现方式进行了全面的阐述。 为实现系统的微机控制,在设计中,采用了AT89S52单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分,配以各种显示,驱动模块,实现对电动机的转速的显示和测量;由命令输入模块,光电隔离模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序的控制下,不断给光电隔离电路发送PWM波形,H型驱动电路完成电机的正反转控制。在设计中,采用PWM调速方式,通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大的简化了硬件电路,提高了系统的稳定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。

直流电机转速测量与控制

苏州大学 城市轨道交通学院

课题名称:直流电机转速控制与测量学院:城市轨道交通学院 班级:10级通信工程 学号:45 姓名:袁圆 其他成员:李吟乔王佳毓苏朗

直流电机转速测量与控制 一、设计要求 1) 电机转速比例测量,并数码管显示; 2) 电机转速由按键设定,步长为1rad/min。 二、直流电机转速测量与PWM控制的基本原理: 直流电机的工作原理为:直流电机的磁极N,S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体,圆柱体的表面固定着线圈abcd。当线圈流过电流的时候,线圈受到电磁力的作用,产生旋转。 根据左手定则可知,当流过线圈中电流改变方向时,线圈的受力方向也将改变,因此通过改变线圈电流的方向实现改变电机的方向。 由于方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关,因此我们通过单片机的控制电路改变占空比,从而改变有效电压,以此控制电机的转速。即采用PWM(脉宽调制)方法实现调速。 三、设计方案 程序应用模块化进行设计,主要有初始化模块、显示模块、读键模块、数制转换模块、双字节除法模块、中断模块和控制调节模块。 初始化模块:8155工作方式、T0和T1工作方式、标志位状态、所用单元初值、中断设置以及初始显示等。 显示模块:设定值和实测值的数值与字符动态显示。 读键模块:从I/O口依据某位数码管亮时读入小按键是否有效,然后根据四个小键盘的不同功能进行相应的处理,只要设定值一改变立刻显示。加1键和减1键要有连加连减功能。 数制转换模块:将二进制转换为十进制。 外部中断模块:将转1圈的时间通过双字节除法程序求出即时转速。 定时中断模块:PWM输出波形形成。 控制调节模块:通过设定值和实测值的比较来改变脉冲波的占空比,该数据的调节分为简单比例调节PP和比例积分调节PI。调节公式分别为: YK=YK1+KP*EK

51单片机直流无刷电机控制

基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号:3100501044 班级:电气1002 :王辉军

摘要 直流无刷电机是同步电机的一种,由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响: N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称,是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上,这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计,它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词:单片机,直流无刷电动机,控制系统

直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的,它是步进电动机的一种,继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用,而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器,空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势,尤其是随着微电子技术的发展,直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域,这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机,利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转,加减速等控制,并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容,既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述,又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1.直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的,直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点,克服了直流电动机需要换向器的缺点,在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点,故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结,A、B、

基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)

目录 绪论 (2) 第1章参数计算与设备选型 (3) 1.1控制芯片 (3) 1.2测速发电机 (4) 1.3模数转化器件——ADC0809 (6) 第2章系统设计 (9) 2.1 系统方框图 (9) 2.2 硬件设计 (10) 2.2.1 直流测速发电机 (10) 2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10) 2.2.3 数码管 (11) 2.2.4 综合接线图 (11) 2.3 软件设计 (12) 2.3.1 程序设计思路说明 (12) 2.3.2 总程序控制流程图 (13) 2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14) 2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15) 第3章结论 (18) 参考文献 (19)

绪论 在现代工业自动化高度发展的时期,几乎所有的工业设备都离不开电机,形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。与之而来的问题是,如何更好地控制电机,对于不同的场合,对电机的控制要求是不同的,但大部分都会涉及到直流电机的转速测量,从而利用转速来实施对直流电机的控制。 直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标,在各个应用场合都有重要的研究价值,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等,转速是其他大部分技术参数的计算来源,因此,准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。 目前,对直流电动机的速度检测方法很多,从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。 模拟检测:即利用测速电机作为发电机,通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向,采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线,直观,但也有很多不足,比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。 数字检测技术:即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆,最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开,且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度,用于判断电机的转速,最内环只有一个黑条纹,用作定位脉冲或者是复位脉冲,利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速,具体的又可分为M法,T法和M\T法。 此外,市场上已经有了技术成熟的电机测速装置,如利用霍尔元件设计制作的直流电机测速仪等,凭借其精度高,稳定性好等优势占有重要的一席之地。 而本次微机控制原理课程设计的任务是直流电机速度的测量与显示。主要要求是通过测速直流发电机作为传感器,检测直流电机的转速,并输出与转速相关的电压,通过ADC0809芯片将测速发电机输出电压转换成电压的数字信号。控制芯片采用AT89C51将采集转换后的数字信号进行处理,得到转速,并通过四位数码管予以显示。整体上能够完成从转速检测到数据处理到显示的一整套功能。

直流电机的转速检测及电路设计

摘要 在电气时代的今天,电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机,具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点,因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 系统主要功能是:AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示,外部装有蜂鸣器电路,在超速或低俗过低都会停止电动机,蜂鸣器发音,显示器不显示,从实用角度看,评价一个系统实用价值的重要标准,就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。 本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统,要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示,转速数据显示精度要达到转速个位数,有转速高、低限报警提示。本设计使用6V直流电机。将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行计数,调用计算公式计算出转速,调用显示程序在LED上,其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量,LED显示部分主要是把转速显示出来,显示范围在0-3000r/min之间。 本设计主要研究直流电机的控制和测量方法,效率高,电路简单,使用也比较广泛,测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号,具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 关键词:单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图 A/D 和D/A转换器

目录 摘要 (2) 第一章:引言 (5) 第二章:系统功能分析 (7) 2.1 系统功能概述 (7) 2.2 系统要求及主要内容 (7) 2.3 系统技术指标 (7) 第三章:系统总体设计 (8) 3.1 硬件电路设计思路 (8) 3.2 软件设计思路 (9) 第四章:硬件电路设计 (8) 4.1 单片机描述 (12) 4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12) 4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13) 4.2 外围电路设计 (14) 4.2.1时钟电路 (14) 4.2.2复位电路 (14) 4.2.3测速电路 (15) 4.2.4报警电路 (16) 4.2.5显示电路 (16) 4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18) 第五章:软件电路设计 (20)

基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统

第一章:前言 Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。此电路中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种:(1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件实验自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1,具体内容可参考 相关书籍。 51 单片机PWM 程序 产生两个PWM,要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开,不能同时为高电平!高电平之间相差48/256, PWM 这个功能在PIC 单片机上就有,但是如果你就要用51 单片机的

话,也是可以的,但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率,定时器T1 来控制占空比:大致的的编程思路是这样的:T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1 是让IO 口输出低电平,这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率,改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。 前言: 直流电机的定义:将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。 近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这是通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM 技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流,低速特性好;同时,开关频率高,快响应特性好,动态抗干扰能力强,可获很宽的频带;开关元件只需工作在开关状态,主电路损耗小,装置的效率高,具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机 PWM 调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM 调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括: 1) 直流电机的正转; 2) 直流电机的反转; 3) 直流电机的加速; 4) 直流电机的减速; 5) 直流电机的转速在数码管上显示; 6) 直流电机的启动; 7) 直流电机的停止; 第二章:总体设计方案

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学 测控综合实践 课程设计报告 题目:基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院:仪器科学与光电工程学院 专业:测控技术与仪器 学生姓名:

摘要 摘要 基于单片机的转速测量方法较多,本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍,并说明它是如何对电机转速进行测量的。通过实验得到结果并进行了数据分析。 本次设计应用了STC89C52RC单片机,采用光电传感器测量电机转速的方法,其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块,采用C语言编程,结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。 关键词:直流电机;单片机;PWM调节;光电传感器

Abstract

目录 摘要................................................................................................I 第一章概述 (1) 1.1 课设目标 (1) 1.2 内容 (1) 第二章系统设计原理 (2) 2.1 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2 STC89C52定时计数器 (4) 2.3 STC89C52中断控制 (6) 2.4 光电传感器 (6) 2.5 数码管介绍 (7) 第三章硬件系统设计 (10) 3.1测速信号采集及其处理 (10) 3.2 单片机处理电路设计 (11) 3.3 显示电路 (12) 3.4 PWM驱动电路 (13) 第四章软件设计 (14) 4.1语言选用 (14) 4.2程序设计流程图 (14) 4.3原程序代码 (15) 第五章数据分析 (19) 总结 (20) 附件 (21) 参考文献 (23)

直流电机转速测量系统的设计

一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ,测量的相对误差 1%,并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求: 1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数; 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速; 3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示: 在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路, 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图

产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示: 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻,LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断,变成间断的光信号,而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号,作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器,利用施密特触发器,将输入的信号进行整形,输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号,从3管脚输出,输入信号与 输出信号反相,在5管脚接入10nF的滤波电容,当输入电压v i ﹤1/3Vcc时,v o 输出 为高电平,当输入电压v i ﹥2/3Vcc时,v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示:

一个基于51单片机控制直流电机的设计

今天做的一个基于51单片机控制直流电机的设计 2010-09-12 18:47 可以实现的功能是: 按下左转键则开始向左转动 按下右转键则向右转动 按下停止键则开始逐渐停止转动 按下调速键一次则会加速一档 按下调速键二次则会加速二档 按下调速键三次则会加速三档 按下调速键四次则会加速四档 按下调速键五次则会回到最初速度重新记档位 设计思路: 直流电机只要能提供一定的直流就可以转动,改变电压极性可以改变转动方向,可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它,脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度,因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用,图中的二极管就直到这个作用,另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整,这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变,从而改变时间。用51实现PWM信号的输出,相对麻烦点,要是AVR就可以方便地实现PWM 信号,由见51单片机的局限性与AVR单片机的优势。 原理图

详细程序: #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P2^0 ; sbit PW2=P2^1 ; //控制电机的两个输入 sbit accelerate=P2^2 ; //调速按键 sbit stop=P2^3 ; //停止按键 sbit left=P2^4 ; //左转按键 sbit right=P2^5 ; //右转按键 #define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动 #define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动 #define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转 uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50% uint a=25000; // 设置定时器装载初值 25ms 设定频率为20Hz uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值 uchar dflag; //左右转标志 uchar count; //用来标志速度档位 void keyscan(); //键盘扫描 void delay(uchar z); void time_init(); //定时器的初始化 void adjust_speed(); //通过调整占空比来调整速度 void main() {

直流电机PLC控制实验

实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的 1.掌握PLC的基本工作原理 2.掌握PID控制原理 3.掌握PLC控制直流电机方法 4.掌握直流电机的调速方法 二、实验器材 1.计算机控制技术实验装置一台 2.CP1H编程电缆一条 3.PC机一台 三、实验内容 根据输入,实现PLC对直流电机的调速PID控制。1、输入功能 (1)功能操作,按钮1 1.1、按钮1按下一次,显示SV(设定点值)。 1.2、按钮1按下两次,显示速度设定值。 1.3、按钮1按下三次,设定P值,显示。 1.4、按钮1按下四次,显示P值。 1.5、按钮1按下五次,设定I值,显示。 1.6、按钮1按下六次,显示I值。 1.7、按钮1按下七次,设定D值,显示。 1.8、按钮1按下八次,显示D值。

1.9、按钮1按下九次,显示At(PID 自调整增益) 1.10、按钮1按下十次,自整定显示 1.11、按钮1按下十一次,复位 (2)增加按钮2,数值增加 (3)减小按钮3,数值减小 (4)确定按钮4,操作确定 2、PWM脉冲输出,接输出101.00。 3、直流电机测速,光耦,接高速脉冲输入。 4、LED显示,根据按钮输入,显示设定值/测量值/加减量。 四、实验原理 1.直流无刷电机PWM调速原理 PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。 PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压,所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。在使用PWM控制的直流无刷电动机中,PWM控制有两种方式:(1)使用PWM信号,控制三极管的导通时间,导通的时间越长,那么

直流电机效率测试和计算技巧

直流电机效率测试和计算方法 效率测试是所有电传动部件及系统重要检验项目,GB 755 旋转电机定额及性能标准中对各类电机设备效率检测方法进行了详细的介绍。旋转电机效率测试主要有直接测试法及损耗分析法,效率的直接测试方法是通过对直流电机输入输出功率的直接测试而求得效率的方式,下面本文对直流电机效率的直接测试相关试验方法及计算进行详细介绍。 一、直流电机输入功率和输出功率的测量 直接测定效率时,电动机的输入功率用电工仪表测量,输出功率的机械功率用测功机、转矩测量仪测量;发电机的输出功率用电工仪表测量,输入功率用测功机、转矩测量仪测量。 输入功率用电压乘电流来计算,试验电源为整流电源时要求采用真实读书瓦特表或指示电压、电流瞬时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率,也可分别测量直流功率分量和交流功率分量然后求和。 测功机的功率,在与被试电机同样的转速下应不超过被试电机额定功率的三倍;转矩测量仪的标称转矩,应不超过被试电机额定转矩的三倍。测功机与被试电机之间应用弹性联轴器连接,连接应保证良好、同心。

二、直流电机效率直接测试方法 直流电机效率直接测试试验时,被试电机应在额定功率或额定转矩、额定电压及额定转速下运行至热稳定,读取输入或输出的电压、电流、功率、转速及转矩,并保存周围冷却空气温度,然后立即测定串励、并(他)励及电枢绕组的电阻,并将冷却空气温度换算至25℃。 三、直流电机效率直接测试相关计算 被试电动机的输出机械功率P2按照下式1计算: (1) 式中: TM——被试电动机输出转矩,N.m; nM——被试电动机转速,r/min。 被试电动机的效率ηM按照下式2计算: (2) 式中: P1——被试电动机输入功率,W。 被试发电机的输入机械功率P1(W)按下式3计算: (3) 式中: TG——被试发电机输入转矩,N.m;

直流电机转速控制

直流电机转速控制

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 1.1设计要求 (2) 1.2设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 2.1主要器件功能 (3) 2.2硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 4.1硬件测试 (8) 4.2软件调试…………………………………………………………… (11 1

2 1. 直流电机转速控制方案设计 1.1设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、 用按键1控制旋转方向 ,实现正转和反转。 2、 电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、 旋转速度可实时改变。 1.2设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示: 51单片机 数码管显示 直流电机 正反转开关 霍尔脉冲信号 电机驱动电路

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 2.1主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负, 3

直流电机转速测量与控制

测控系统综合训练 报告 2014年12月29日-2015年1月23日

摘要 转速是直流电机运行中的一个重要物理量,如何准确、快速而又方便地测量电机转速,极为重要。本文阐述了基于单片机的直流电动机转速控制系统的特点和优势,介绍了在STC89C52单片机实验开发平台上,对直流电动机进行测速和控制的相关算法及软、硬件实现。设计中软件设计采用C语言编程,硬件设计采用PWM方式驱动电动机,利用霍尔元器件测量电动机的转速,在液晶显示屏(LCD)上实时显示电机的转速值。另外还可以通过5个键盘输入电动机转速的设定值,在电动机转速的可控围控制电动机转速,使电动机的实际转速值等于设定值,并在液晶显示屏(LCD)上同时显示设定值与实际转速值,便于比较。 关键词:直流电动;PWM;液晶显示屏(LCD);转速测量

目录 绪论----------------------------------------------------------------------------------------1 第一章设计任务------------------------------------------------------------------------2 1.1系统方案与组成框图-------------------------------------------------------------------2 1.2基本要求及技术指标-------------------------------------------------------------------2 第二章直流电机的控制方案设计------------------------------------------------3 2.1直流电机的工作原理-------------------------------------------------------------------3 2.2 直流电机的调速方法------------------------------------------------------------------3 2.3 直流电机的转速测量方法------------------------------------------------------------4 2.3.1转动系统--------------------------------------------------------------------------------5 2.3.2信号采集及其处理--------------------------------------------------------------------6 2.3.3单片机处理电路-----------------------------------------------------------------------6 2.3.4显示电路--------------------------------------------------------------------------------6 2.4 直流电机控制结构图-------------------------------------------------------------------6 第三章直流电机调速硬件设计----------------------------------------------------7 3.1 电机调速系统设计----------------------------------------------------------------------7 3.1.1 STC89C52介绍-------------------------------------------------------------------------7 3.1.2系统时钟的设计------------------------------------------------------------------------8

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