运动控制-M法T法测速单片机程序设计

2021.02科学技术创新基于单片机系统的电机转速测量电路设计杨扬（徐州工程机械技师学院，江苏徐州221000）1转速测量方法本电路设计转速测量是用增量式编码器结合单片机，采用M/T 法，完成测速工作并显示。

增量式编码器与电机相连，输出信号接入本设计电路,即可实现转速测量及显示。

1.1增量式轴编码器光电轴角编码器,又称轴编码器或光电角位置传感器，是通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，并与单片机、计算机等控制器及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示。

增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，轴编码器主要分为增量式、绝对式与混合式3种,其中增量式轴编码器主要用于测量转子速度,绝对式轴编码器主要用于测量转子的空间位置,混合式轴编码器是增量式轴编码器与绝对式轴编码器的组合后端加入处理芯片之后,3种轴编码器都具有测量转子速度与空间位置的功能。

增量式轴编码器的结构如图1。

图1增量式轴码器的结构1.2M/T 法测转速常用的采用旋转编码器的数字测速方法有三种：M 法、T 法、M/T 法。

检测T C 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M 1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M 2，用来计算转速的方法，称作M/T 法测速。

高频脉冲的频率为f 0，则准确的测速时间为Tt ＝M 2/f 0,电机的转速为：采用M/T 法测速时，应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器计数器同时开启与关闭，以减少误差。

只有捕捉到编码器脉冲前沿时，两个计数器才同时开启与停止计数。

图2M/T 法测速2硬件电路设计单片机测量转速基本原理框图如图3所示，本模块的设计思路是：引入编码器信号，对编码器信号进行简单的整形后，送入光耦将信号隔离，经光耦隔离后信号送入CPLD 进行预处理（辨向、倍频），然后送入单片机计算转速，送入LED 数码管显示。

测速模块由整形电路、cpld 、单片机、LED 显示电路组成。

图3硬件电路设计框图2.1传感器部分主要分为两个部分，第一部分是光电编码器，将电机的转速信号转换为脉冲信号。

单片机速度测量及控制实验姓名：徐晨学号：5130208383 班级：F1302014 小组成员：王林涛赵路杰一、实验目的综合应用，进一步掌握定时器计数器的使用，完成转速测量；全面掌握闭环控制原理，用PWM调制方式控制电机转速。

二、实验分工小组成员共同完成单片机的编程与调试工作。

三、实验设备清单、接线图、原理图1、实验器材：51单片机控制板，BCD拨码盘，电机驱动及转侧测量电路2、51单片机电路3、转速控制电路4、BCD拨码盘电路四、实验内容及过程1、实时转速测量及显示。

（每秒的转速）2、用2位拨码盘设定目标转速（每秒转速），实现PWM的电机调速控制。

数码管分别显示转速设定值和实时测量值（每秒转速）。

五、编程说明1、四位数码管采用静态显示方式。

数码管为共阳极2、转速传感器采用光电式传感器，输出为脉冲信号，已接到定时计数器T0。

建议T1定时，T0计数，计算1秒钟的脉冲个数，就可以简单的测量出转速值。

3、PWM脉宽调制方式，通过编程改变高低电平的占空比，从而调整电机的平均电压，以达到调速的目的。

由P1.5输出控制。

序号电路名称器件名称地址号备注1 LED显示U16（74LS273）7FF8H 写输出2 U17（74LS273）7FF9H3 U18（74LS273）7FFAH4 U19（74LS273）7FFBH5 继电器与指示灯U30、U31（74LS175）7FFCH6 A/D转换电路U12（ADC0809）DFF8H 通道0，读写7 DFF9H 通道1，读写8 DFFAH 通道2，读写9 DFFBH 通道3，读写10 DFFCH 通道4，读写11 DFFDH 通道5，读写12 DFFEH 通道6，读写13 DFFFH 通道7，读写14 D/A转换电路U10（DAC0832）EFFFH 写输出15 BCD拨码盘U4（74LS244）BFFFH 读输入5、程序框图6、控制程序LED1 EQU 30HLED2 EQU 31HLED3 EQU 32HLED4 EQU 33H电机驱动直流电机转速测量单片机PWM输出PC机SETL EQU 34HSETH EQU 35HREALL EQU 36HREALH EQU 37HAIM EQU 38H ;目标目标速度REAL EQU 39H ;真实速度ONEMSECOND EQU 3AHPWMH EQU 3BHPWML EQU 3CHTEMP EQU 3DHSUBC EQU 3EHORG 0000HLJMP BEGINORG 001BHLJMP INTERT1ORG 0060HBEGIN:SETB EASETB ET1SETB TR1MOV TMOD,#15H; 设置计数器0方式2，计时器1方式1 MOV TH0,#00H;MOV TL0,#00H;MOV TH1,#4CHMOV TL1,#00H;MOV R7,#20MOV PWMH,#15MOV PWML,#15MAIN:LCALL READ_BCD;LCALL RUNPWM;LCALL DISPLAY;LCALL ADJUSTPWM;AJMP MAINRUNPWM:MOV TEMP,PWMHPWMON:SETB P1.5LCALL DELAY1MSDJNZ PWMH,PWMONMOV PWMH,TEMPPWMOFF:MOV TEMP,PWMLCLR P1.5LCALL DELAY1MSDJNZ PWML,PWMOFFMOV PWML,TEMPRETADJUSTPWM:MOV A,AIMCLR CYSUBB A,REALJC OVERSPEED BELOWSPEED:CLR CYMOV A,PWMHSUBB A,#1MOV PWMH,AMOV A,PWMLADD A,#1MOV PWML,ARETERROR1:MOV A,TEMPMOV B,#2DIV ABMOV TEMP,AMOV A,PWMHADD A,TEMPMOV PWMH,AMOV A,PWMLSUBB A,TEMPMOV PWML,ARETOVERSPEED:MOV A,PWMLCLR CYSUBB A,#1MOV PWML,AMOV A,PWMHADD A,#1MOV PWMH,ARETERROR2:MOV A,TEMPMOV B,#2DIV ABMOV TEMP,AMOV A,PWMHSUBB A,TEMPMOV PWMH,AMOV A,PWMLADD A,TEMPMOV PWML,ARETINTERT1:MOV TH1,#4CHMOV TL1,#00HDJNZ R7,NEXTCLR TR1CLR TR0MOV REAL,TL0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HSETB TR0MOV R7,#20NEXT:SETB TR1RETIREAD_BCD:SETB P1.7 ;选择BCD相关数码MOV DPTR,#0BFFFHMOVX A,@DPTRCPL AMOV R0,AANL A,#0FHMOV SETL,AMOV A,R0SWAP AANL A,#0FHMOV SETH,AMOV LED2,SETLMOV LED1,SETH ;设定速度的十位在SETH，个位在LEDH MOV B,#10MOV A,SETHMUL ABADD A,SETL ;MOV AIM,A ;设定温度值存在AIM中RETDISPLAY: ;显示程序MOV A,LED1ANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FFBHMOVX @DPTR,AMOV A,LED2ANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FFAHMOVX @DPTR,AMOV A,REALMOV B,#10DIV ABMOV REALH,AMOV REALL,BMOV A,REALHANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FF9HMOVX @DPTR,AMOV A,REALLANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FF8HMOVX @DPTR,ARETDSEG1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB 99H,92H,82H,0F8HDB 80H,90H,88H,83HDB 0C6H,0A1H,86H,8EHDELAY1MS:MOV ONEMSECOND,#0FFH ;DJNZ ONEMSECOND,$RETEND六、实验结果与分析通过设计合适的程序，完成了转速读取与控制的要求，每秒转速控制波动范围在2转左右，实现了较好的控制效果。

一．调节电动机的转速有三种方法：1.调节电枢供电电压U2.减弱励磁磁通改变电枢回路电阻R二．常用可控直流电源有三种：1旋转变流机组2静止式可控整流器3直流斩波器或脉宽调制变换器三．由于电流波形脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。

实际应用中常希望尽量避免发生电流断续。

四．桥式可逆直流脉宽调速系统中R。

的用作是:为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R。

（或电抗），合上电源以后，延迟用开关将R。

短路，以免在运行中造成附加损耗。

五．调节系统转速控制的要求和指标：稳态指标：1.调速。

在一定的最高转速和最低转速范围，分档地（有极）或平滑地（无极）调节转速。

2.稳速。

以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下部允许有过大的转速波动。

以确保产品的质量。

动态指标：加、减速。

频繁起、制动得设备要求加。

减速尽量快，以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。

六．调节系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。

七．闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。

八．闭环与开环之间的关系：闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此需付出代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。

九．系统的精度依赖于给定与反馈检测的精度。

十．PID调节器中有比例微分（PD），比例积分（PI），比例积分微分（PID）。

十一．采用比例放大器有静差的根本原因？采用积分调节器表现无静差的根本原因？在采用比例调节器的调速系统中，调节器的输出Uc=Kp△Un，只要电动机在运行，就必须有转速静差电压△Un，即为调速系统游静差的根本原因。

采用积分调节器限时控制电压Uc是转速偏差电压△Un的积分即Uc=1/τ∫t 0△Undt+Uco,在稳态时△Un为零，当△Un变化时，只要其极性不变，即Un*》Un，由于积分作用，Uc会一直增加，进而转速增加，知道△Un=0时，Uc不再增加，但Uc不为零，且大于负载变化前的Uc，从而使电枢电压增大，克服了负载电流增加的压降，从而消除静差。

M法、T法测速单片机程序设计摘要本设计为M法、T法测速的单片机程序设计。

使用STC89C52单片机作为控制器，使用该单片机的外部中断和定时器对编码器的输出的脉冲进行采样来计算出电机的转速。

可以使用按键输入来调整M法、T法测速法中Z、Tc和Tt等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适应性。

参数选择结果和电机转速计算结果均显示在LCD1602上。

关键字：STC89C52，M法、T法测速，LCD1602，电机转速0 / 30ⅠAbstractThis design as m, t-law velocity measurement of single-chip computer programming. Using STC89C52 single-chip computer as the controller, using the microcontroller's external interrupts and timers for encoder output pulse is sampled to calculate the speed of the motor. Can be adjusted using touchtone m, t law Velocimetry parameters such as z, Tt and Tc, as well as in speed measurement method of choice, as a way to enhance the adaptability of this design. Parameter selection and calculation of motor speed results are available on LCD1602.Keywords：STC89C52,M、T method, the LCD1602, Motor speedⅡ目录第1章绪论 01.1 旋转编码器 01.2 数字测速的精度指标 (1)1.2.1 分辨率 (1)1.2.2 测速误差率 (2)1.3 M法测速 (2)1.4 T法测速 (3)第2章硬件系统设计 (4)2.1 STC89C52介绍 (5)2.2硬件电路 (6)2.3.1时钟电路 (7)2.3.2 显示电路 (7)2.3.3 速度检测电路 (8)2.3.4 按键输入电路 (9)第3章系统软件设计 (9)3.1 主程序设计 (9)3.1 M法测速程序设计 (10)3.2 T法测速程序设计 (11)总结 (13)参考文献 (14)Ⅲ附录A 系统原理图 (15)附录B 主要C语言源程序 (16)Ⅲ第1章绪论1.1旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。

已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。

试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。

（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。

解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。

使用单片机制作的测速表测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。

要测速，首先要解决是采样的问题。

在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。

使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。

只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。

一、脉冲信号的获得可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。

下面逐一进行分析。

1．霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。

如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。

图1 CS3020外形图使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。

如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。

在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。

这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。

2．光电传感器光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。

以透射式为例，如图2所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。

为此，可以制作一个遮光叶片如图3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。

当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。

图2光电传感器的原理图图3遮光叶片3．光电编码器光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。

其频谱为0至8的连续函数，最高频率九^理论上为无穷大。

因此，难以直接用采样定理来确定系统的采样频率。

在一般情况卞，可以令采样周期T xam几山为控制对象的最小时间常数。

(4 ~ 10)3.1.3微机数字控制系统的输入与输出变量可以是模拟量，也可以是数字量。

1.系统给定系统给定有两种方式：模拟给定和数字给定。

2.状态检测系统运行中的实际状态量，例如转速、电压和电流等，在闭坏控制时，应该反馈给微机，因此必须首先检测出来。

转速检测：模拟和数字两种检测方法，包含了转速的大小和方向。

电流和电压检测：电流和电压检测除了用来构成相应的反馈控制外，还是各种保护和故障诊断信息的来源。

极性转换：由于多数AQ转换电路只是单极性的，必须将双极性的电压信号转换为单极性电压信号，经A/D转换后得到以偏移码表示的数字量送入微机。

但偏移码不能直接参与运算，必须用软件将偏移码变换为原码或补码，然后进行闭环控制。

3.输出变量用开关量直接控制功率器件的通断，也可以用经D/A转换得到的模拟量去控制功率变换器。

随着电机控制专用单片微机的产生，前者逐渐成为主流。

3.2微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件微机数字控制的双闭坏直流调速系统结构图，图3-3。

3.2.1微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构微机数字控制双闭环直流P'VM 调速系统硬件结构，图3-4o1. 主回路三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流 PWM 变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电。

2. 检测回路检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，其中电压、电流和温度检测 由A/D 转换通道变为数字量送入微机，转速检测用数字测速。

3. 故障综合对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即通知微机，以 便及时处理，避免故障进一步扩大。

4. 数字控制器专为电机控制设计的Intel 8X196MC 系列或TMS320X240系列单片微机， 本身都带有AQ 转换器、通用DO 和通信接II,还带有一般微机并不具备的故 障保护、数字测速和PWM 生成功能。

运动控制系统 课后习题答案2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n sn rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围max minD n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。

相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。

采用降压调速。

当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。

如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。

已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3)(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。

运动控制系统课程设计学号：姓名：日期：2016/6/30M法、T法、M/T法测速单片机程序设计摘要数字测速具有测速精度高、分辨能力强、受器件影响小等优点，被广泛应用于调速高，调速范围大的调速系统和伺服系统。

本设计的数字转速测量是以单片机AT89C52为控制芯片，利用单片机三个定时器的特点，可以使用按键输入来调等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适整M法、T法测速法中Z、TC应性，运用转速测量M法、T法、M/T法，通过对光电编码盘输出的脉冲信号测量，获得电动机转速测量，有精度高，范围宽等特点。

测量结果将会显示在LCD1602液晶显示屏上。

关键词：数字测速，单片机，LCD1602，转速，测速法目录第1章绪论 (5)1.1 数字测速方法的原理与应用 (5)1.1.1 M法测速 (5)1.1.2 T法测速 (6)1.1.3 M/T法测速 (6)第2章系统总体设计 (8)第3章硬件设计 (9)3.1 硬件选型 (9)3.1.1 CPU主控模块的选型 (9)3.1.2显示器的选型 (10)3.2 硬件电路设计 (10)3.2.1时钟电路的设计 (10)3.2.2显示电路 (10)3.2.3速度检测电路 (11)3.2.4按键输入电路 (11)3.2.5复位电路 (12)第4章软件设计 (13)4.1 系统流程 (13)4.1.1 主程序流程设计 (13)4.1.2 M法测速程序设计 (14)4.1.3 T法测速程序设计 (15)4.1.4 M/T法测速程序设计 (15)第5章仿真结果 (17)5.1 测速功能仿真测试 (17)5.1.1 建立仿真文件 (17)5.1.2 测速功能测试 (18)5.2 仿真结果分析 (19)结论 (20)参考文献 (21)附录 (22)第1章 绪论1.1 数字测速方法的原理与应用1.1.1 M 法测速在一定时间T C 内测取旋转编码器输出的脉冲个数M 1用以计算这段时间内的转速,称作M 法测速。

基于51系列单片机控制步进电机调速实验实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院自动化专业实验中心2009年2月基于51系列单片机控制步进电机调速实验实验目的及要求：1、熟悉步进电机的工作原理2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量)4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。

速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。

实验原理：步进电机控制原理一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。

步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。

步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。

因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。

步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。

由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。

随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。

步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号可以由单片机产生。

电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：(图2所示)图1 是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。

m t法测速课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解m t法测速的基本原理，掌握相关物理概念，如平均速度、瞬时速度和时间间隔。

2. 学生能运用m t法进行物体运动速度的测量，并准确计算出速度值。

3. 学生了解m t法在现实生活中的应用，理解其在科学研究和工程技术中的重要性。

技能目标：1. 学生掌握使用m t法测速的实验操作步骤，具备独立完成实验的能力。

2. 学生能够运用数学知识对实验数据进行处理和分析，提高解决问题的能力。

3. 学生能够通过团队合作，共同完成实验任务，培养沟通与协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对物理学科产生浓厚兴趣，增强学习物理的自信心。

2. 学生认识到科学技术在生活中的应用，培养创新意识和科学精神。

3. 学生通过实验探究，培养严谨、实事求是的态度，提高批判性思维能力。

本课程针对初中物理学科，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和科学素养。

课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材内容进行选择和组织，主要包括以下部分：1. m t法测速基本原理：介绍平均速度、瞬时速度和时间间隔的概念，阐述m t法测速的物理原理。

2. 实验器材与操作：讲解实验所需器材及其使用方法，指导学生进行m t法测速实验操作，包括测量物体运动距离和时间。

3. 数据处理与分析：教授如何将实验数据整理成表格，运用数学知识进行数据处理，计算物体运动速度。

4. m t法在实际应用：介绍m t法在科学研究、工程技术等领域的应用，激发学生学习兴趣。

5. 教学案例解析：分析教材中的典型例题，引导学生运用所学知识解决实际问题。

教学内容安排与进度：第一课时：m t法测速基本原理及实验器材介绍第二课时：m t法测速实验操作及数据处理第三课时：m t法在实际应用及教学案例解析本章节教学内容具有科学性和系统性，旨在帮助学生扎实掌握m t法测速的相关知识，培养实验操作能力和数据分析能力。

单片机课程设计测速一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理和功能，掌握测速系统的设计方法。

2. 学会使用单片机及相关传感器进行速度检测，并完成数据采集与处理。

3. 掌握单片机编程技术，实现测速系统的实时显示与控制。

技能目标：1. 能够运用已学知识，独立设计并搭建单片机测速系统。

2. 培养学生动手实践能力，熟练操作单片机及相关设备，解决实际测速问题。

3. 提高学生的编程能力，使其能够编写出高效、稳定的测速程序。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及测速技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。

2. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力。

3. 强化学生对工程实践的责任感，使其认识到测速技术在现实生活中的应用价值。

本课程针对单片机课程设计测速，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的知识水平、动手能力和创新能力。

课程目标具体、可衡量，既符合教学实际，又与课本内容紧密相关，为后续的教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 单片机原理与测速系统设计基础- 理解单片机的工作原理、内部结构及功能。

- 学习测速系统的基本组成、原理及分类。

- 掌握测速传感器的工作原理及其在单片机测速系统中的应用。

2. 单片机编程与测速程序设计- 学习单片机编程语言（如C语言）的基本语法和编程技巧。

- 掌握中断、定时器等单片机资源在测速程序中的应用。

- 设计并编写测速程序，实现速度的实时显示与控制。

3. 实践操作与项目实施- 学习搭建单片机测速系统的硬件电路。

- 实践操作，调试并优化测速程序。

- 分组合作，完成单片机测速项目的设计、实施与展示。

教学内容与课本章节紧密结合，按照教学大纲安排和进度，系统地组织教学活动。

通过本章节学习，使学生全面掌握单片机测速技术的相关知识，提高实际操作和编程能力。

三、教学方法本章节将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：通过教师系统的讲解，使学生掌握单片机原理、测速系统设计和编程基础等理论知识。

自行车智能测速设计姓名：吴长华指导教师：程秀玲系别：电子电气工程系专业：应用电子技术长沙航空职业技术学院2012年4月摘要随着科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动传统控制检测技术不断更新。

现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示更加直观。

电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。

本次设计给出了以AT89S52为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LCD显示模块实时显示所测速度的设计方案以及系统软件。

该方案由于使用了LCD显示模块，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。

速度显示部分采用LCD显示, 因而节省了所需单片机的口线和外围器件, 同时也简化了显示部分的软件编程。

案实现了电动车速度即时显示。

关键词：单片机；霍尔传感器；LCD显示AbstractAlong with the quick development of science and technology, the application of SCM and more extensive, drive traditional control test technology constantly updated. Now the speed table is mostly electronic, use LED digital tube or LCD instantly shows, show more intuitive. Electronic speed table by using the contact speed sensor instead of soft shaft transmission speed table, can make the installation position of not affected by distance limit, further effectively overcome the speed to the table of mechanical some shortcomings.This design is given based on AT89S52 as the core, of the microcontroller calculation and control function, and by using the systematic LCD display module real-time display measured the speed of design program and system software.The scheme by using LCD display module, and quick and efficient algorithm, thus in saving system resources and simplify programming based on guarantee measuring precision and real-time system. Speed shows part adopts LCD display, thereby saving the required microcontroller mouth lines and peripheral equipments, simultaneously also simplifies shows part of the software programming. Case realized the electric car speed instantly shows.Keywords: SCM, Hall sensors; LCD display目录第一章绪论 (5)1.1 选题背景 (5)1.2 研究意义 (5)1.3 研究内容 (6)第二章总体方案设计 (7)第三章系统单元模块概述 (8)3.1 传感器选择 (8)3.2 单片机选型 (10)3.3 显示模块选型 (12)3.4 速度算法概述 (13)第四章系统硬件设计 (18)4.1 单片机的功能及其引脚 (18)4.2 液晶显示电路的原理与设计 (24)4.3 霍尔传感器电路设计 (24)4.4 数据处理过程 (29)第五章系统仿真分析 (32)第六章系统软件设计 (33)第七章总结与展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录1 (37)附录2 (38)第一章绪论1.1 选题背景在全球倡导绿色环保的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等优点，是一种绿色环保的交通工具。

第1章绪论1.什么是运动控制? 电力传动又称电力拖动，是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。

运动控制系统是将电能转变为机械能的装置，用以实现生产机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其它应用的要求。

2.运动控制系统的组成：现代运动控制技术是以电动机为控制对象，以计算机和其它电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为理论基础，以计算机数字仿真或计算机辅助设计为研究和开发的工具。

3.运动控制系统的基本运动方程式：第2章转速反馈控制的直流调速系统1.晶闸管-电动机（V-M ）系统的组成：纯滞后环节，一阶惯性环节。

2.V-M 系统的主要问题：由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。

3.稳态性能指标：调速范围D 和静差率s 。

D =??(1-??)，额定速降??，D =????，s =????04.闭环控制系统的动态特性；静态特性、结构图？5.反馈控制规律和闭环调速系统的几个实际问题，积分控制规律和比例积分控制规律。

积分控制规律：t 0n cd 1tU U 比例积分控制规律：稳态精度高，动态响应快6.有静差、无静差的主要区别：比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。

比例积分放大器的结构：PI 调节器7.数字测速方法：M 法测速、T 法测速、M/T 法测速。

8.电流截止负反馈的原理：采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

电流截止负反馈的实现方法：引入比较电压，构成电流截止负反馈环节9.脉宽调制：利用电力电子开关的导通与关断，将直流电压变成连续可变的电压，并通过控制脉冲宽度或周期达到变压变频的目的。

10.直流蓄电池供电的电流可反向的两象限直流斩波调速系统,已知:电源电压Us=300V,斩波器占空比为30%,电动机反电动势E=100V,在电机侧看,回路的总电阻R=1Ω。