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如何进行无刷电机测量与控制无刷电机是一种高效、低噪音、低能耗的电机类型，广泛应用于无人机、电动车、工业自动化等领域。
对于无刷电机的测量与控制，是保证其正常运行和优化性能的关键。
本文将探讨如何进行无刷电机测量与控制的相关方法与技术。
一、无刷电机的测量方法无刷电机的典型测量项包括转速、转矩、温度和电流等。
下面将分别介绍这些测量项的方法与技术。
（1）转速测量转速是无刷电机运行的重要参数，常用的转速测量方法有霍尔效应传感器测量、信息反馈法和观察驱动器输出的速度指令等。
霍尔效应传感器是最常用的转速测量方法之一，它通过传感器感知转子的磁极，从而测量转速。
另外，信息反馈法利用编码器或位置传感器对转子的位置进行反馈，通过计算得出转速。
观察驱动器输出的速度指令是一种简单直接的方法，通过读取驱动器的速度指令来测量转速。
（2）转矩测量转矩是无刷电机输出的力矩，常用的转矩测量方法有两种，即间接法和直接法。
间接法是通过读取电流和电压等参数，然后通过计算得出转矩。
直接法则是使用专门的转矩传感器，将传感器与电机轴连接，在传感器输出的信号中测量转矩。
这种方法可以提供更准确和直接的转矩测量结果。
（3）温度测量无刷电机的温度测量主要包括电机内部的温度和电机表面的温度。
测量电机内部温度可以使用负温度系数热敏电阻或热电偶等传感器。
测量电机表面温度可以使用红外测温仪或表面贴片温度传感器等。
（4）电流测量电流是无刷电机运行的核心参数，电流测量方法主要有霍尔效应传感器测量和电流传感器测量两种。
霍尔效应传感器是最常用的电流测量方法，它在电机控制器中安装，通过感知电流并将其转换为电压信号进行测量。
电流传感器则是直接测量电流的一种方式，它通常会与电机的电源连接，感知电流并输出测量结果。
二、无刷电机的控制方法无刷电机的控制主要包括速度控制和转矩控制两种。
下面将分别介绍这两种控制方法的原理与应用。
（1）速度控制在无刷电机的速度控制中，最常用的方法是闭环控制。
微机原理无刷DC风机调速及测速理工学院微机原理(三级)项目报告名称:微机原理课程设计项目名称:无刷DC风扇速度调节和速度测量讲师；█ █部门:机电专业:机械设计、制造和自动化团队成员的信息科学数量；姓氏:王█ █团队成员信息编号:姓氏:郭█ █完成时间:结果从XXXX 12月1日到XXXX 1月3日:审阅者:目录一、学习目标 (1)第二，该项目要求 (1)第三，速度测量和调节系统的硬件构成 (1)四、程序流程图和解释思路 (3)五、风机转速与占空比的关系表及曲线 (4)六、设计过程 (5)七、设计问题分析 (12)八.计划摘要 (13)一、学习目标本系统作业的目的是:(1)通过脉宽调节改变无刷直流风扇的转速；(2)通过风扇旋转时产生的脉冲信号测量并显示风扇的转速；(3)将每个风扇组从某一转速(600转/分)到另一转速(XXXX 12月1日至XXXX 1月3日)的结果进行比较:审阅者:目录一、学习目标 (1)第二，该项目要求 (1)第三，速度测量和调节系统的硬件构成 (1)四、程序流程图和解释思路 (3)五、风机转速与占空比的关系表及曲线 (4)六、设计过程 (5)七、设计问题分析 (12)八.计划摘要 (13)一、学习目标本系统作业的目的是:(1)通过脉宽调节改变无刷直流风扇的转速；(2)通过风扇旋转时产生的脉冲信号测量并显示风扇的转速；(3)比较每组风扇从某一速度(600转/分)稳定运行到另一速度(2000转/分)所需的时间。
通过比较测试结果的估计结果并讨论产生差异的主要原因，学生可以展示他们对无刷直流风扇数学模型建立和调整方法的局限性的深入理解。
二.项目要求检查项目要求速度显示风扇速度可在发光二极管上显示，速度单位为r/min，刷新周期约为1秒，风扇速度可调节，风扇速度可在700时改变:根据要求接线:黄线连接到Vcc，黑线接地，绿线连接到P3 ，蓝线连接到P2 .输出:输出，如下图所示Iv .画一个程序流程图并解释程序思想。
测量电风扇转速的方案0 引言电风扇是每家每户都会有的一个电器，在空调尚未普及之前，炎炎夏日人们能在风扇面前吹着风就已经是很好的享受了。
但是不知道大家有没有想过，我们常见常用的风扇叶片的转速究竟是多少呢。
接下来我们便来探讨测量电风扇转速的一种方法。
1 可行性研究1.1 背景风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数，单位是rpm。
风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。
在风扇结构固定的情况下，直流风扇(即使用直流电的风扇)的转速随工作电压的变化而同步变化。
风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量，也可以通过外部进行测量（外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快，内部测量则直接可以到BIOS里看，也可以通过软件看。
内部测量相对来说误差大一些）。
风扇转速与散热能力并没有直接的关系，风量是决定散热能力的根本条件，更高的风扇转速会带来更高的噪声，选购散热器产品时如果风量差不多，可以选择转速低的风扇，在使用时会安静一些。
1.2 应用现状/对比案例查阅资料可知，在其他的转速测量方法中，有一些采用了内部测量转速的方法需要采集的电子参数过多，电路逻辑分析也过于复杂（如图1、图2），故在电风扇转速的测量中，我们应尽量选用外部测量的方法，这样可以简化操作并有效减小误差。
图1其他方案转速采集电路仿真图2其他方案控制系统示意图1.3 效益分析本方案中所选取的单片机、传感器均为常见且易得的器件，在花费上可以有效节省费用。
2 总体方案/初步设计2.1 方案总述针对在工程实践中很多场合都需要对转速这一参数进行精准测量的目的，采用以STC89C51芯片为核心，结合转动系统、光电传感器、显示模块等构成光电传感器转速测量系统，实现对电风扇转速的测量。
通过测试表明该系统具有结构简单、所耗成本低，测量精度高、稳定可靠等优点，具有广阔的应用前景。
2.2 总体方案系统总体结构如图3所示，主要包含以单片机为核心的主控电路、以传感器为主的信息采集处理单元、转动系统、显示模块等。
测量电风扇转速实验报告通过测量电风扇的转速，了解电风扇转速与电压、叶片数量和电机功率之间的关系，并掌握测量转速的方法。
实验器材电风扇、直流电源、手持式测速仪。
实验原理电风扇是利用电机将电能转化为机械能，使风叶转动，产生空气流动，达到降温、通风的目的。
电风扇的转速与电压、叶片数量和电机功率等因素有关。
在电流不变的情况下，电风扇的转速与电压成正比。
叶片数量对电风扇的转速也有影响，叶片越多，转速越低；电机功率越大，转速越高。
实验步骤1、准备好实验器材，接上电源，将电风扇调至最大档。
2、用手持式测速仪接触到电风扇上，测量其转速，记录下数值。
3、将电流调小或调大，再测量一次转速，记录下数值。
4、将电风扇调到不同档位，分别测量转速，记录下数值。
5、将电风扇卸下一个或两个叶片，分别测量转速，记录下数值。
6、将电风扇卸下所有叶片，用手扇动电机，测量转速，记录下数值。
实验结果将电风扇的电流从1A调整到1.5A，转速从1000RPM增加到1400RPM；将电流调整到2A，转速达到1600RPM。
将电风扇的档位分别调整到1~4档，转速依次为900RPM、1100RPM、1350RPM、1550RPM。
去掉一个叶片后，转速从1550RPM降为1200RPM；去掉两个叶片后，转速降为1000RPM；去掉所有叶片后，手扇电机，其转速仅有10RPM左右。
实验分析从实验结果来看，电风扇的转速与电压、电流、叶片数量和电机功率有很大的关系。
当电流或电压增加时，转速也随之增加；叶片数量和功率越大，转速越高。
在实际使用电风扇时，还要考虑其噪音、能耗等因素。
因此，在选购电风扇时，需要综合考虑多个因素，以达到最佳的通风效果和舒适度。
实验结论电风扇的转速与电压、电流、叶片数量和电机功率密切相关。
在实际使用中，还需要考虑其噪音、能耗等因素。
在选购电风扇时，需要综合考虑多个因素，以达到最佳的通风效果和舒适度。
第1篇一、实验目的1. 了解直流无刷电机的结构和工作原理。
2. 掌握直流无刷电机的驱动电路和控制方法。
3. 分析直流无刷电机的电气特性和调速特性。
4. 通过实验验证直流无刷电机的性能和效率。
二、实验原理直流无刷电机（BLDCM）是一种无刷、无电刷的直流电机，其通过电子换向器来改变电流方向，从而实现电机的转动。
与传统有刷直流电机相比，无刷直流电机具有以下优点：1. 寿命长：无刷电机没有碳刷磨损，因此寿命更长。
2. 高效率：无刷电机的能量转换效率高，可以达到90%以上。
3. 高速性能：无刷电机可以达到更高的转速。
4. 无火花：无刷电机没有电刷，因此不会产生火花。
直流无刷电机的驱动电路主要包括以下部分：1. 霍尔传感器：用于检测电机的转子位置。
2. 驱动芯片：用于控制电机的换向。
3. 电机绕组：由漆包线和绝缘材料组成。
4. 电源：提供直流电压。
三、实验设备1. 直流无刷电机：型号为NMB 2406KL-04W-B36，额定电流0.14A。
2. 霍尔传感器：用于检测电机的转子位置。
3. 驱动芯片：用于控制电机的换向。
4. 电机绕组：由漆包线和绝缘材料组成。
5. 电源：提供直流电压。
6. 示波器：用于观察电机绕组的电压波形。
7. 光电反射式转速表：用于测量电机的转速。
四、实验步骤1. 组装电机驱动电路：根据实验原理图，将霍尔传感器、驱动芯片、电机绕组和电源连接起来，组装成电机驱动电路。
2. 连接实验设备：将组装好的电机驱动电路与示波器和光电反射式转速表连接起来。
3. 启动电机：打开电源，启动电机，观察电机是否能够正常转动。
4. 观察电机转速：使用光电反射式转速表测量电机的转速，记录数据。
5. 观察电机绕组电压波形：使用示波器观察电机绕组的电压波形，分析电机的电气特性。
6. 调整电机转速：通过改变电源电压，调整电机的转速，观察电机的转速变化情况。
7. 分析实验数据：根据实验数据，分析电机的电气特性和调速特性。
一、 直流无刷电机转速控制1. 模拟PID 控制1.1 模拟PID 控制原理在模拟控制系统中，最常用的控制器就是模拟PID 控制器。
以下图所示直流电机控制系统为例，说明PID 控制器控制电机转速的原理。
图中)(0t n 为转速设定值，)(t n 为转速反馈值，)()()(0t n t n t e -=为偏差信号，偏差信号通过PID 控制器后产生控制作用作用于直流电机从而控制电机转速到设定值。
常见的模拟PID 控制系统如下图所示。
PID 控制器由比例、积分、微分的线性组合构成。
控制规律如下：])()(1)([)(0⎰++=td i p dtt de T d e T t e K t u ττ *其中： p K ——控制器的比例系数 i T ——控制器的积分系数d T ——控制器的微分系数1) 比例部分比例部分的数学表达式：)(t e K p 。
比例部分的作用是对偏差信号做出快速反应，一旦控制器检测到偏差，比例部分就能迅速产生控制作用，且偏差越大，控制作用越强。
但仅存在比例控制的系统存在稳态偏差。
比例系数越大，响应越快，过渡越快，稳态偏差也越小，但系统也越不稳定，因此比例系数必须选择恰当。
2) 积分部分积分部分的数学表达式：⎰tip d e T K 0)(ττ。
从积分部分表达式可以看出，只要系统输出与设定值存在偏差，积分作用就会不断增加，知道偏差为零，因此积分部分可以消除稳态偏差。
但积分作用会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。
积分常数越小，积分作用越强，过渡过程容易产生震荡，但回复时间减小；积分常数越大，积分作用越弱，过渡过程不产生震荡，但回复时间增长。
因此应根据具体情况选取积分常数。
3) 微分部分微分部分的数学表达式： dtt de T K dp )(。
微分作用能阻值偏差的变化。
它根据偏差的变化趋势进行控制。
偏差变化越快，微分作用越强，能在偏差变化之前就行控制。
微分作用的引入有助于减小超调量，克服振荡；但微分作用对噪声很敏感，导致系统的错误响应，使系统不稳定。
测量风扇的风速实验及实验报告
实验目的
该实验旨在测量风扇产生的风速，并对测量结果进行分析和报告。
实验材料
- 风扇
- 测量仪器（例如风速计）
- 计时器
- 实验记录表格
实验步骤
1. 将风扇放置在平坦的表面上，并确保没有任何物体阻挡风扇的出风口。
2. 将风速计置于距离风扇出风口一定距离的位置，并确保其测量头正对风扇出风口。
3. 开始计时，同时启动风扇。
4. 测量一定时间段内的风速并记录下来。
5. 重复步骤3和4，以获取更多的数据。
数据记录和分析
根据实验步骤中记录的数据，在表格中列出每次测量的时间段
和相应的风速数值。
可以计算出风扇的平均风速，并可用图表形式
展示数据。
实验结果
根据实验数据分析，风扇的平均风速为XX米/秒。
通过图表可以清楚地显示风速随时间的变化趋势。
结论
本实验成功测量了风扇的风速，并得出了平均风速的结果。
这
些数据和结果可以用于进一步研究和实际应用中。
实验注意事项
- 在进行测量时，确保风速计的测量头与风扇出风口保持正对。
- 在每次测量之前，确保风扇处于相同的功率和速度设置。
- 进行多次实验以获得更准确的平均结果。
- 在处理实验数据时，注意排除异常值和误差。
参考文献
[引用文献或参考资料（如果有的话，请提供）]。
基于单片机的无刷直流风扇转速测量与调节——09ME-LLQ测量风扇型号：品牌：台达，型号：AFB0712HHB东流电子HOT 51系列单片机学习板数码管显示芯片：74HC573 74HC138使用C语言编程一、项目开发流程：流程图开始中断产生PWM波计算风扇产生脉冲数码管显示理论值和实际值串口通信输入转速输出对应占空比的PWM波控制转速二、源程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned longuchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //不带小数点数字uchar code LED_W[8] = {0,1,2,3,4,5,6,7}; //亮数码管位sbit d1=P1^0;ulong number;uint num,tta,ttc,bb,cc,pm;uchar i=0;void Delay(uint i) //用于显示数码管，软件廷时1ms{uchar x,j;for(j=0;j<i;j++)for(x=0;x<=148;x++);}void display(num) //显示程序{P0 = table[num/1000]; //显示转速测量值if((num/1000)!=0){P2 = LED_W[4];}Delay(1);P0 = table[(num/100)%10];P2 = LED_W[5];Delay(1);P0 = table[(num/10)%10];P2 = LED_W[6];Delay(1);P0 = table[num%10];P2 = LED_W[7];Delay(1);P0 = table[bb/1000]; //显示转速目标值if((bb/1000)!=0){ P2 = LED_W[0]; }Delay(1);P0 = table[(bb/100)%10];P2 = LED_W[1];Delay(1);P0 = table[(bb/10)%10];P2 = LED_W[2];Delay(1);P0 = table[bb%10];P2 = LED_W[3];Delay(1);}void Init(void) //程序初始化{EA=0;tta=0;num=0;bb=600;number=0;pm=800;TMOD = 0x26; //T0计数模式3，T1定时模式3 PCON = 0x00;SCON = 0x50;TH0=0xff; //计数器T0，一个脉冲溢出TL0=0xff;TH1 = 0xFd; //设置串口波特率9600TL1 = 0xFd;RCAP2H=(65536-50)/256; //定时器T2，定时0.5msRCAP2L=(65536-50)%256;ET0=1; //开T0、T1、T2中断允许ET2=1;TR0=1;TR1=1;TR2=1; //启动定时器1ES=1; //开串口中断EA=1; //开总中断}void pwm(bb) //调速程序{if(bb>=2100) pm=1910;else if(bb>=2000) pm=1835;else if(bb>=1900) pm=1650;else if(bb>=1800) pm=1500;else if(bb>=1700) pm=1370;else if(bb>=1600) pm=1240;else if(bb>=1500) pm=1150;else if(bb>=1400) pm=1110;else if(bb>=1300) pm=1030;else if(bb>=1200) pm=990;else if(bb>=1100) pm=905;else if(bb>=1000) pm=845;else if(bb>=900) pm=770;else if(bb>=800) pm=718;else if(bb>=700) pm=655;else if(bb>=600) pm=620;else if(bb>=500) pm=575;else if(bb>=400) pm=535;else if(bb>=300) pm=500;}void Main(void) //主函数{Init();while(1){if(num<bb-12) //速度微调pm=pm+1;else if(num>bb+12)pm=pm-1;elsepm=pm;display(num);}}void exter1() interrupt 1 using 1 // 定时器T0，P3.4接口计数方式{i++;number=number+tta;tta=0;if(i==3) //测量三次求平均值，减小转速波动{i=0;num=1800000/number;number=0;}}/* void Timer1 (void) interrupt 4 using 2 //T1,串口接收十六进制格式发送的目标转速{static uchar i=1; //定义为静态变量，当重新进入这个子函数时i的值不会发生改变EA = 0;if(RI == 1) //当硬件接收到一个数据时，RI会置位{if(i==1){cc=SBUF;RI=0;EA=1;}if(i==0){cc=cc*256+SBUF;RI=0;EA=1;i=2;bb=cc;cc=0;}i--;}pwm(bb);} */void Timer1 (void) interrupt 4 using 2 //T1，串口接收字符格式发送的目标转速{static uchar i=3; //定义为静态变量，当重新进入这个子函数时i的值不会发生改变EA = 0;if(RI == 1) //当硬件接收到一个数据时，RI会置位{if(i==3){cc=(SBUF-48);RI=0;EA=1;}if(i==2){cc=cc*10+(SBUF-48);RI=0;EA=1;}if(i==1){cc=cc*10+(SBUF-48);RI=0;EA=1;}if(i==0){cc=cc*10+(SBUF-48);RI=0;EA=1;i=4;bb=cc;cc=0;}i--;}pwm(bb);}void timer2() interrupt 5 using 3 //定时器T2，0.5ms中断产生PWM方波{static uchar i=0;TF2=0;i++;tta++;ttc++;if(ttc>=pm) //占空比0.22以下，风扇不转{d1=0;if(ttc==2000) //PWM波周期为100ms，周期越小，转速越稳定{d1=1;ttc=0;}}}。
微机原理三级项目项目设计说明书设计题目：基于单片机的无刷直流风扇转速测量与调节指导老师：项目成员：XX大学机电工程系xxxx年xx月xx日一、项目设计要求1、实现无刷直流电机转速的测量和控制。
2、给定转速指令：由PC发送转速值，经单片机控制器，使得电机达到并稳定在指定转速上。
二、硬件设备1、测量风扇型号：品牌：台达，型号：AFB0712HHB2、51系列单片机学习板3、PC三、方案设计1、硬件电路P1.1口接PWM波输入，P3.2口接测速脉冲输入USB提供+5V电源，可以实现PC机与开发板的数据通讯和程序下载。
数码管显示速度和占空比，按键控制转速和占空比。
风扇电路连接：1、输出信号----转速输出每转输出2个脉冲OC输出，如右图2、 OC输出的特点外加集电极电源和负载；输出幅值任意；3. 输入信号--- PWM输入2、程序流程图说明:程序应用模块化进行设计，主要有初始化模块、显示模块、测速模块和调速模块。
编程次序可按此先后进行。
（1）、初始化模块：T0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。
（2）、显示模块：显示风扇转速的实测值及其对应的PWM占空比。
（3）测速模块：测出2s内风扇的脉冲数，进而求出风扇每分钟的转速。
（4）调速模块：通过键盘按键对PWM波占空比的调节，来控制风扇转速的大小。
3. 占空比与转速关系:占空比0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 转速r/min 250 435 585 735 870 990 1140 1275 占空比0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 转速r/min 1380 1485 1590 1710 1815 1920 1985 2010风扇转速低于250r/min时，由于电压过低，风扇停转，图表中只能测出占空比0.25以上的数据。
4、设计程序：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char //0-255#define uint unsigned int //0-65535sbit dula=P2^6; //数码管段选sbit wela=P2^7; //数码管位选sbit P1_1=P1^1; //控制电机I/O口定义sbit P3_4=P3^4;sbit key_1=P3^1; //加速键sbit key_2=P3^3; //减速键sbit key_3=P3^5; //快加键sbit key_4=P3^6; //快减键sbit P1_6=P1^6; //占空比百位int ge,shi,bai,qian; //定义转速各位int m,n,num,PWM=200,PWMH=100;int zhuansu,PWMH_1,PWMH_2,PWMH_3; //转速uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码管显示数据表/*=============延时函数==============*/ void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=50;y>0;y--);}/*=============数码管显示函数============*/ void display(){dula=1;P0=table[ge];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示转速个位P0=0xdf;wela=0;delay(3);dula=1;P0=table[shi];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示转速十位P0=0xef;wela=0;delay(3);dula=1;P0=table[bai];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示转速百位P0=0xf7;wela=0;delay(3);dula=1;P0=table[qian];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示转速千位P0=0xfb;wela=0;delay(3);dula=1;P0=table[PWMH_2];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示占空比十位P0=0xfe;wela=0;delay(3);dula=1;P0=table[PWMH_3];dula=0;P0=0xff; //消隐wela=1; //显示占空比个位P0=0xfd;wela=0;delay(3);}/*=========定时器0 PWM输出，调节转速========*/ //初始化,每次一溢出时间500usvoid csh(){TMOD=0x01;TH0=(65536-461)/256;TL0=(65536-461)%256;IT0=1;//下降沿EA=1;EX0=1;//打开外部中断0ET0=1;}//键盘扫描部分void keyscan(){if(key_1==0){delay(3); //延时祛去抖if(key_1==0){PWMH++;if(PWMH>=PWM)PWMH=PWM;while(!key_1); //等待按键释放}}if(key_2==0){delay(3);if(key_2==0){PWMH--;if(PWMH<=0)PWMH=0;while(!key_2); //等待按键释放}}if(key_3==0){delay(3); //延时祛去抖if(key_3==0){PWMH=PWMH+10;if(PWMH>=PWM)PWMH=PWM;while(!key_3); //等待按键释放}}if(key_4==0){delay(3);if(key_4==0){PWMH=PWMH-10;if(PWMH<=0)PWMH=0;while(!key_4); //等待按键释放}}}/*===========测量转速，利用外部中断INT0和定时器T0，每2s计算一次======*///定时器0中断部分void T0_time() interrupt 1{TH0=(65536-461)/256;TL0=(65536-461)%256;num++;n++;if(num==201) //周期定位200个num=0;if(num<=PWMH)P1_1=1; //置高电平else if(num>PWMH)P1_1=0; //置低电平if(n==3998) //2s时间到，计算转速{n=0;zhuansu=m*30/2;m=0;qian=zhuansu/1000;bai=zhuansu%1000/100;shi=zhuansu%100/10;ge=zhuansu%10;}}//外部中断0部分void X0_time() interrupt 0{EX0=0;m++;EX0=1;}/*=======显示占空大小======*/void PWMH_(){PWMH_1=PWMH/100;PWMH_2=PWMH%100/10;PWMH_3=PWMH%10;if(PWMH_1==1)P1_6=0; //显示占空比百位elseP1_6=1;}void main() //主函数{P3_4=0; //打通P3^4控制的按键csh(); //初始化子函数while(1){PWMH_();keyscan();display();}}五、方案总结该项目程序的转速是通过规定时间内求转数的方法测量的，转速显示误差为±15转每分钟，调速范围较广（235r/min到2010r/min），基本上能达到了设计任务的要求。
2009 ～ 2010 学年第 2 学期《单片机应用系统设计与制作》课程设计报告教学院（部）电气与电子信息工程学院教研室自动控制指导教师柯艳明、南光群课程设计时间—课程设计班级2008电气自动化技术2班学号 200830220227 姓名胡康《单片机应用系统设计与制作》课程设计任务书2008 ～2009 学年第2学期学生姓名：胡康专业班级：2008级电气自动化2班指导教师：柯艳明、南光群工作部门：电气学院自控教研室一、课程设计题目：1. 红外线遥控器设计2. 数字万年历系统设计3. 智能化公共汽车报站器设计4. 智能温度计设计5. 数字式电压表设计6. 交通信号灯模拟控制7. 电子密码锁设计8. 直流风扇电机转速测量与PWM控制9. 作息时间控制器设计10.水温控制系统二、课程设计内容1. 以单片机为主控器件，构造系统；2. 熟悉、掌握各种外围接口电路芯片的工作原理和控制方法；3. 熟悉、掌握单片机汇编语言的软件设计方法；4. 熟悉、掌握印刷电路板的设计方法；5. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；6. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；7. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。
注：详细要求和技术指标见附录。
三、进度安排2．执行要求单片机应用系统设计与制作共10个选题，每组3~5人，为避免雷同，在设计中每个同学所采用的方案不能一样。
四、基本要求（1）进行方案论证并根据要求确定系统设计方案；（2）绘制系统框图和电气原理草图，程序流程图；（3）对相关电路进行电路参数计算和元器件选择；（4）进行软件汇编并调试；（5）利用Proteus和Keil uVision2对系统进行联调；（6）绘制系统原理总图，列出原器件明细表；（7）画出软件框图，列出程序清单；（8）写出使用说明书；（9）对设计进行全面总结，写出课程设计报告。
无刷直流风扇转速测量与调节工学院微机原理及应用基于项目的学习1. 概述1.1 总体目标学生每二人一组，运用单片机、电机调速技术、转速测量及显示知识设计并制作用于无刷直流风扇调速测速并显示的功能模块。
1.2 社会背景、意义这是一个机电一体化团队设计项目，有助于培养团队协作精神。
同时，它还模拟了几乎所有工程学科中都要用到的设计、制造过程。
提高同学们在计算机测量、调节、软件编写和调试、电路设计及制作方面的综合设计和应用能力。
1.3 项目组成该项目是为机械设计制造及自动化专业二年级学生所设计。
涉及电工电子技术、测量技术和微机原理及应用专业基础知识，它也可以作为本专业电类控制工程设计课程。
1.4 项目说明和范围该练习第一部分为项目设计，学生运用单片机产生脉宽调制信号经过功率驱动电路实现调速，对转速脉冲的间隔测量获得转速信息并显示在数码管或LCD上；编写完整的程序在设计的功能电路上实现功能。
第二部分为制作和调试过程，学生设计PCB，加工PCB之后完成电路的调试和软件的联合调试。
1.5 学习活动和任务①根据项目技术目标确定系统的组成及资源的分配情况②设计电原理图，设计工具为proteus Isis或者是protel 99se③用单片机汇编语言或C语言设计系统流程，编写程序，设计工具为Keil uviosion④购置元器件⑤加工制作印刷电路板(PCB)，安装电路版⑥完成系统软件的编写，并在ISIS进行模拟⑦调试电路板，完成项目技术要求⑧分析总结项目实践过程的经验，如果再一次做类似工作，写出更为优化的技术路线⑨测试无刷直流风扇的测速功能并显示转速，给定转速测试进入稳态转速的调节时间。
2. 学习目标2.1 技术目标①运用电工电子学、微机原理及应用、测量技术、计算机软件等课程的基础知识，完成无刷直流风扇的调速和转速测量；②学习相关软件Keil uvision、Proteus编程及仿真软件，PCB设计软件的应用；③了解直流电机的脉冲宽度调制(PWM)方法，用单片机PWM的方法；④学习电机转速测量的方法，结合定时计数器内容完成测量方案设计⑤转速测量的结果在多位数码管或LCD上正确显示⑥整个调速测量系统制成实物，完成功能⑦根据实际，演示系统的各项功能⑧分析设计中的问题，结果反映的问题，提出改进的方法⑨总结设计过程，得出类似系统设计的优化技术路线要求：①直流风扇采用PC机CPU冷却风扇，直径50mm-90mm，电压5V，四线制无刷电机②显示器件为7段数码管，4-6位一体式，或者是LCD(1602)③调速采用按键控制，分加速和减速，全范围触控次数在20次以上④要有仿真和实验结果2.2 CDI0能力1.1.2 电工电子➢运用之前学得的电工电子知识。
2.1.1 问题鉴定及表述➢评价数据及及其特征➢制定解决问题的计划2.4.4 批判性思维➢分析所陈述的问题3.1.1 组织高效的团队➢确定团队中成员的角色和职责3.1.2 团队运行➢确定目标和日程4.4.1 设计过程➢根据整体系统的目标和要求，选择每一模块及组件的要求➢分析不同的设计➢达成最终设计4.4.3 设计中知识的运用➢运用科学及技术方面的知识➢练习创新及批判性思维，以及解决问题的能力3. 团队组织及管理3.1 组团规模➢每组两名学生3.2 组团组织➢由各组自行决定3.3 组团管理➢由各组自行决定3.4 组团数量➢跟据班中学生数而定4. 给学生的注释4.1 项目讲义➢附录 10.4.1➢附录 10.4.25. 给教师的注释5.1 教师指南➢不适用6. 评估6.1 总结所用方法、工具➢不适用6.2 总结评估是如何融于学习活动和任务之中的评判学生作品、制作过程及表现的标准➢附录10.4.1 （最后一页的表格）➢附录10.4.2 （最后一页的表格）6.3 反馈方法➢不适用6.4 书写评估➢附录10.4.1➢附录10.4.26.5 口头评估➢不适用6.6 同组者评估➢不适用7. 资源7.1 预算7.1.1 重复性开支7.1.2 非重复性开支7.2 材料7.2.1 材料清单7.2.1.1 可重复利用材料➢单片机学习板➢直流风扇及部分元器件7.2.1.2 耗材➢PCB覆铜板➢RC元件➢接线7.2.2 工具➢电路板制作设备及工具➢单片机学习板➢万用表➢相关软件7.3 人员配置（描述所需技能及相应任务）7.3.1 教职人员➢教师➢研究生助教7.3.2 技术人员➢不适用7.3.3 其他人员（某些项目需要专业技能或证书，如业余无线电证书或飞行驾照）7.4 空间（确认每名学生、每个团队必须的空间。
说明该空间仅在学生活动时需要还是长时间需要保留）7.4.1 设计➢为每个队提供桌子7.4.2 建造➢为每个队提供桌子7.4.3 储存➢各组自己保管工具设备7.4.5 操作➢一片很大的开放空间（仅在学生活动时需要）7.5 软件资源（例如：对项目可能有帮助的Java 小程序、Matlab 程序或Labview文件）➢Keil uvision，Proteus，Protel8. 安全及危险控制8.1 有毒材料➢不适用8.2 设备8.2.1 电器➢稳压电源8.2.2 机械设备➢不适用8.2.3 手持、辅助工具➢电烙铁8.3 操作安全8.4 政策或规章制度（）8.4.1 政府层面无须申报8.4.2 学校层面学校层面考虑项目实施过程对教学科研及正常工作秩序有无影响。
本项目不涉及此类问题。
9.变化很多项目在设计要求或项目细节上允许有所变化，可以让教职员根据现有资源进行调整（时间、场地、资金），增加或减少涉及的范围，或随年份对项目进行微调之前未曾用到。
10. 附录10.1 多媒体10.2 其它资源10.2.1 宣讲材料10.2.2 链接10.2.3 文章10.2.4 文献10.3 学生作品例子（每个学校必须在当地解决学生知识产权的问题）10.4 附件10.4.1 学生资料--第一部分无刷直流风扇调速与测速基于项目的学习项目学习表现分析学习目标：在完成这一系统问题后，你应该已经：①运用并掌握微机测控装置的经典设计过程，即电路-软件-仿真-实物的设计调试试制过程;②通过实践，已经熟悉了主要应用软件，Keil、Proteus、Protel等软件的使用，并已经积累了应用经验;③项目实践后，锻炼了硬件设计和调试水平，提高了工程应用的直观经验;④对PWM驱动直流电机、电机带动风扇的模型有了感性认识，为后面的课程，动力学与系统、控制工程打下了基础;⑤学习了微机编程的技术，积累了编程和软件调试经验;⑥在集体项目活动中锻炼了组织、分工协调能力;概述:在这个系统问题中，你将无刷直流风扇的运行表现，并且分析以下几个问题：①风扇运行时转速测量的精确度分析，分析测量偏差的原因；②脉冲宽度调制用于直流电机的调速时需要考虑脉冲宽度的精细调整，脉冲宽度间隔设定起到关键作用，设计过程需要考虑脉宽的精确设定。
③风扇运行过程中会受到气流和通风条件的影响，调节过程应该考虑环境对运行的影响，及时调整PWM波形。
④无刷直流风扇的最终运行情况由上述几个方面决定。
项目考察风扇在微机测量和调节条件下的运行状况，给出不同指令转速下检查风扇的调节所需时间。
最终能够快速响应和运行平稳的系统将获得更好的评价。
一、第1阶段：转速测量和调节系统的硬件构成这一阶段的任务为建立一套较为完整的转速测量和调节装置。
硬件包括无刷直流风扇、51单片机学习板、12V电源、功率器件以及部分导线。
图1:无刷直流风扇产品品牌：台达产品型号：AFB0712HHB外观尺寸：70mm×70mm×15mm转速参考：1000~5000±10%RPM 轴承类型：滚珠轴承使用寿命：50000小时噪音参考：15--35分贝额定电压：12V额定电压：0.45A接口类型：主板4pin口转速监测：支持图2：51系列单片机学习板①风扇采用4线连接，除了电源线外有PWM输入和转速输出。
利用风扇每转产生的脉冲测量其转速，具体方法可采用定时/计数器经过处理实现。
②测量的结果显示在LED数码管上。
③由单片机的某一个输出端产生PWM波形，脉宽可调。
(为方便后续调节，脉宽应尽可能多级可调)④设计过程辅助工具为：Keil C51、Proteus。
⑤过程：设计系统方案、编写工作流程、设计硬件电路、编写系统程序。
然后调试和程序下载。
二、第2和第3阶段系统应具备的功能：从单片机串口接收到指令信号后，输出相应的PWM波形，调节风扇的转速，使得风扇的稳定转速与PC机上给定的转速值基本一致。
要考虑的深层问题：1.获得尽可能快速的调节。
从指令开始到进入转速误差5%范围所需要的时间为进一步考核的指标。
2.为此你必须了解无刷直流风扇的动力学过程，即从风扇电机电压到风扇转速之间的动态关系。
3.制定调节的优化方案(调节器的设计)第3阶段，项目完成情况的总结和性能比较。
三、分析与汇总①提交系统实现的方案、硬件电路、程序流程图。
附加500字以内的简要说明（20分）。
②给出5V电源下PWM占空比分别为：0.2至0.8范围内的平均转速和转速波动百分比，画出一张风扇转速与占空比之间的关系表格和曲线（30分）。
③检查内容：从PC机发送一个转速指令信号后系统能否调整转速并显示（30分）。
④对调节方案作总结。
分析无刷直流风扇的动力学关系，并据此制定调节方案（2分）。
系统作业三：评分标准学生姓名: ____________________________学生学号: ____________________________0 很差1较差2良好3优秀4突出学生是否能够完成具有风扇转速测量和调节的硬件设计？[20分] 学生是否能够完成转速测量程序和转速调节程序的设计? [20分]学生是否清楚转速和电压之间的关系？[15分]学生是否根据转速的偏差来及时调整PWM脉宽？ [10分 ]学生能否从串口接收到转速指令信号？[10 分]学生是否根据动态特性来调制PWM参数？[15分]学生提供的是否有理有据的设计？对重要的设计特征是否给出简要的理由 [10分]总分: ___________10.4.2 学生资料--第二部分无刷直流风扇调速与测速基于项目的学习系统的制作和试验一、学习目标：本次系统作业的目的在于：①通过脉冲宽度调节实现无刷直流风扇转速的改变；②借助风扇转动时产生的脉冲信号，测量风扇的转速并显示；③比较每组风扇从某一转速(600r/min)到另一转速(2000r/min)稳定运转的所需要的时间。
通过比较试验结果的估算结果并讨论结果差异的主要原因，让学生展示对无刷直流风扇数学模型建立和调节方法局限性有深入理解。
二、概述：在本次作业中，每个学生将和伙伴合作执行如下操作：1、设计一个能够接收转速指令并且调制风扇转速尽可能短的时间里稳定在设定转速，已知：①转速指令的格式(实施前提供)；②无刷直流风扇的稳态转速-占空比关系；③风扇的动力学关系(在第一阶段获得)。
