基于51单片机的直流电机转速测量与控制

基于51单片机的直流电机转速测控系统设计0 引言目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾，且采样时间较长，难以测得瞬时转速。

本文介绍的电机控制系统利用PWM 控制原理，同时结合霍尔传感器来采集电机转速，并经单片机检测后在显示器上显示出转速值，而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量，并超限自动报警。

本系统同时设置有按键操作仪表，可用于调节电机的转速。

1 系统方案的制定直流电机控制系统主要是以C8051 单片机为核心组成的控制系统，本系统中的电机转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此，由MCU 内部的可编程计数器阵列输出PWM 波，以调整电机两端电压与控制波形的占空比，从而实现调速。

本系统通过霍尔传感器来实现对直流电机转速的实时监测。

系统的设计任务包括硬件和软件两大部分，其中硬件设计包括方案选定、电路原理图设计、PCB 绘制、线路调试：软件设计包括内存空间的分配，直流电机控制应用程序模块的设计，程序调试、软件仿真等。

2 硬件设计C8051 是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有64 个数字I／O 引脚，片内含有VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器，是真正能独立工作的片上系统，并能快捷准确地完成信号采集和调节。

同时也方便软件编程、干扰防制、以及前向通道的结构优化。

本单片机控制系统与外部连接可实时接收到外部信号，以进行对外部设备的控制，这种闭环系统可以较准确的实现设计要求，从而制定出一个合理的方案，图1 所示是电机测控系统框图。

本系统先由单片机发出控制信号给驱动电机，同时通过传感器检测电机的转速信号并传送给单片机，单片机再通过软件将测速信号与给定转速进行比较，从而决定电机转速，同时将当前电机转速值送LED 显示。

此外，也可以通过。

基于51单片机的直流电机转速测控系统设计—内容提要：随着现代科技的不断发展，现在的电子产品越来越多，在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

具有划时代的意义。

在电机控制方面也是靠人的感觉，没有侧速和侧距的概念，以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单；加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。

本文结合LCD显示、电机控速、红外侧距、键盘操作等多种技术，实现了基于51单片机的电机转速测量控制系统的设计。

本文从第二章方案论证与选择开始，就阐述了该系统的基本工作原理、所采用的相关技术等，进而交代了电机转速测量控制的实现方法。

最后重点阐述了LCD液晶显示和案键部分。

该设计经过测试，实现了在LCD上的菜单多级滚动显示，达到预期的设计效果。

基于该系统在LCD上实现菜单控制系统在电路图设计比较方便，主要分为四部分，电源部分、安键部分、LCD显示部分和控制部分；较复杂的是在控制软件部分，软件控制部分分为三部分，一部分是安键判断部分、菜单控制部分和显示部分。

关键词：单片机电机液晶显示器按键红外元件目录一、引言 4二、方案论证 4（一）基于嵌入式单片机的设计方案 4（二）基于EDA为核心的设计方案 5（三）方案选择 5三．结构设计 5（一）CPU控制模块 6（二）键盘模块7（三）LCD液晶显示模块7（四）电源模块8（五）红外侧距模块9（六）PWM电机控制模块9四、各硬件模块设计9(一)电源设计9（二）键盘设计10（三）LCD液晶显示设计11（四）CPU硬件设计13（五）时钟模块15（六）红外测速模块15（七）电机模块16五、软件设计17(一)初始化和主程序模块17（二）按键模块19（三）显示部分21（四）电机程序设计说明35六、测试报告35七、总结38八、附录38参考文献591 引言直流电机监控系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。

摘要本文首先描述了红外线通信原理和红外线接收电路，其次，介绍了直流电机的结构和工作原理，然后，详细的阐述了单片机内部结构及其原理，最后，着重介绍了PWM调速和直流电动机正转，反转和制动的原理。

直流电机具有良好的调速特性。

调速简单，平滑，调速范围大，过载能力强的特点。

能满足工业和生活中各种不同的要求，在近代社会发展中起着重要的作用。

电机采用红外遥控功能控制后，整个电机控制更简单、方便、且易于操作。

本文中通过红外线按键发射遥控信号，经过红外线接收元件接收信号，然后通过单片机对直流电动机的控制，实现对电动机的启动，降速、升速和停止功能。

关键词红外线遥控，直流电机，单片机，调速，制动PS:毕业设计14届知网查的重复率是0.3% 拿出来给学弟学妹们参考一下也可以代做毕业设计论文全手工保证不重复写论文或者做板子都可以电路设计单片机软件编程PLC也差不多扣扣9.1.4.0.7.8.0.9.9 联系我AbstractThis paper describes the principle of infrared communication and the infrared receiving circuit, secondly, introduced the structure and working principle of DC motor, and then, described in detail the internal structure and principle of single chip microcomputer, finally, introduces the PWM control and the DC motor forward, reverse, brake principleDC motor with a speed regulation characteristic of good. Speed control is simple, smooth, wide speed range, the characteristics of strong overload capacity. To meet the requirements of different kinds of industry and daily life, in the development of modern society play a important role. The use of infrared remote control function to control the motor, the motor control more simple, convenient, and easy to operate.This paper through the infrared remote control signal transmitter, through the infrared receiving element receives the signal, and then through the singlechip control of DC motor, the motor starting, speed, speed up and stop function.KEY WORDS:Infrared remote control, dc motor, single chip microcomputer, speed control, brakeis目录前言 (4)第1章红外线通信 (5)1.1 红外通信原理 (5)1.1.1 红外接收电路 (5)1.1.2红外发光管 (6)1.1.3红外接收器件 (6)1.1.4红外遥控系统结构 (6)1.1.5硬件电路设计 (7)1.1.6红外解码过程 (7)第2章直流电动机原理 (8)2.1 直流电动机 (8)2.2 直流电动机结构 (8)2.2.1 定子的结构和原理 (8)2.2.2转子的结构和原理 (9)2.2.3其它部分的结构和原理 (9)2.3直流电动机的控制原理 (10)第3章单片机STC89C51 (11)3.1 单片机概况 (11)3.2 单片机内部结构和原理 (11)3.2 复位电路及时钟电路 (12)3.1 单片机最小系统 (13)第4章PWM调制和电机的使用 (14)4.1 PWM调制 (14)4.2 直流电机的使用 (14)4.2.1 电机的启动 (14)4.2.2 电机的调速 (14)4.2.3 电机的反转 (15)4.2.4电机的制动 (15)4.3 电机驱动芯片L293d (15)第5章系统硬件设计 (17)5.1 系统硬件电路图 (17)5.2 系统硬件PCB图 (18)5.3 实物图 (19)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)前言红外线器件应用范围的越来越广，也逐渐的走进了人们的日常生活。

基于51单片机测电机转速的设计[摘要]：本课题设计了一种基于单片机的电子测速仪，测速仪以89C51为数据处理主控芯片。

测速仪的主要组成部分：霍尔传感器、以89C51芯片为核心的密码锁的数据处理与控制电路、输出显示电路。

另外系统还有LED报警灯，单片机复位电路等。

测速电路的关键问题是物理信号到电信号的转换，以及脉冲的产生、报警与复位。

同时该测速仪具有低能耗、体积小、使用方便，非接触等优点，具有很强的使用价值[关键词]：单片机；测速仪51 singlechip design of measurement of motor speed based onAbstract：This project is to design a kind of electronic measurement instrument based on single chip microcomputer, velocimetry using 89C51 as main control chip data processing.Main components: Holzer velocimetry sensors, taking the 89C51 chip as the corecryptographic data processing and control circuit, the lock output display circuit.Another system and LED warning lamp, microprocessor reset circuit etc.. The keyproblem of conversion speed measuring circuit is a physical signal to electrical signal,and the pulse generation, alarm and reset. At the same time, the instrument has theadvantages of low energy consumption, small volume, convenient use, non - contactand other advantages, has the very strong use valueKeywords：MCU; velocimetry目录第一章绪论 (3)1.1测速仪的背景与分类 (3)1.2测速仪的运用于发展 (3)1.3本设计的意义与要求.................................................. .1 第二章单片机测速仪的主要元件介绍.. (2)2.1单片机89c51的介绍 (2)2.2 霍尔元件的介绍 (5)2.3比较器LM393的介绍............................................................................. (6)第三章基于单片机测速的工作概述以及原理分析 (9)3.1基于单片机测速的工作概述 (9)3.2系统硬件总电路图............................................................................. .. (9)3.3检测电路模块............................................................................. (9)3.4复位电路模块 (10)3.5晶振电路模块 (11)3.6电源电路模块 (11)3.7显示电路模块............................................................................. (12)3.8报警电路模块............................................................................. (12)第四章单片机测速系统组成 (13)4.1转速测量系统原理框图 (13)4.2系统软件框图 (13)第五章系统软件设计 (14)5.1系统流程序 (14)5.1.1系统主程序流程图............................................................................. (14)5.1.2测速程序流............................................................................. . (15)5.1.3 显示流程图............................................................................. (16)5.2程序............................................................................. . (21)第六章单片机测速电路实物运行 (22)6.1实物整体图......................................................... .226.2 测速显示 (23)6.2.1转速显示............................................................................. (23)6.2.2低速报警显............................................................................. . (24)6.2.3高速报警显示............................................................................. (25)小结............................................................................. ............................................................................... . (26)致谢 (27)附录一单片机测速PCB原理图............................................................................. . (28)附录二单片机测速元器件清单............................................................................. .. (29)参考文献............................................................................. ............................................................................... . (30)第一章绪论1.1测速仪的分类目前测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (2)1.1 课题的研究意义 (2)31.2 设计任务 (3)2 系统设计及模块分析 (3)2.1系统平台简介 (3)2.2 PWM模块 (5)2.4 LCD模块 (5)3 系统的软件设计与实现 (8)3.1 系统软件简介 (9)3.2 编程语言简介 (9)3.3 设计流程及分析 (10)4 调试与实验结果 (13)4.1 系统测试结果 (14)4.2 设计心得 (14)结论 (14)谢辞 (14)参考文献 (14)附录 1 系统硬件原理图 (14)基于STC89C51直流电机控制系统的设计与实现摘要：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STC89C51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3×3矩阵键盘输入电动机转速的设定值，在电动机转速的可控范围内控制电动机转速，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。

最后对实验数据进行了分析。

关键词：直流电动机，PWM，液晶显示屏(LCD)，转速测量Abstract: Speed is an important physical quantity in the operation of the DC-motor. How to measure the speed of DC-motor exactly, rapidly and conveniently is highly significant. The design expatiates on the advantages of SCM in the DC-motor speed modification system. The algorithm about the measurement and the control of the DC-motor, as well as the software and hardware methods to realize the requirement based on the STC89C51 experiment development platform is introduced. In this design, the PWM manner , while the Hall device is utilized to measure the speed of the motor. The numerical value will have a real-time display on the LCD screen. In addition, the setting value of the speed can be inputted through the 3×3 matrix keyboard. It can control the speed of the DC-motor in its controllable bounds, which makes the actual speed value equal to the setting value. The LCD screen will display the setting value and the actual speed value simultaneously that is convenient for the comparison between the two values. In conclusion, the data got from the experiment have been analyzed.Keywords: DC-motor, PWM, LCD, speed measurement1 引言1.1 课题的研究意义直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。

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，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。

转速是工程上一个常用参数。

转速测量的方法很多，采用光电开关管测量转速是较为常用的测量方法。

在本系统设计中，我们以51单片机为核心控制单元，以红外对管（或称光/电，电/光二极管）为传感器，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。

关键词：计算机应用，单片机，直流电机，转速注:本设计题目来源于自选AbstractSingle-chip, also known as single-chip microcontroller (MCU), it is a computer system integrated into a chip. It’s small size, light weight, cheap, for the learning, application and development of facilities provided. With the rapid development of electronic technology, single-chip technology has grown by leaps and bounds, the current single-chip microcomputer to infiltrate all areas of our lives, which is very difficult to find the area of almost no traces of single-chip, the missile's navigation devices, aircraft a variety of instrument control, computer network communications and data transmission, industrial automation, real-time process control and data processing, are widely used in a variety of smart IC card, limousine civilian security systems, video recorders, cameras, all Automatic washing machine control, as well as program-controlled toys, electronic pet, etc., which are inseparable from the single-chip microcomputer.A variety of motor is widely used in industry, in order to facilitate the conduct of motor control, monitoring, speed control, it is necessary to measure motor speed, thereby enhancing the degree of automation. Speed is a commonly used engineering parameters. A lot of speed measurement using photoelectric switch speed measurement is more commonly used measurement method.During the system design, we have 51 single-chip microcomputer as the core control unit, to infrared on the tube (or light / electricity, electricity / light emitting diode) for the sensor, photoelectric sensor, through real-time acquisition and processing motor speed and display , design a motor speed measurement system, and study the measurement accuracy, measuring range and response speed. programming initialization part is divided into modules, pulse counting module, timing module, parameter adjustment module and display module. Finally, the pilot test, by the corresponding technical parameters of the speed measurement system error is analyzed. the requirements of the system is stable and reliable, anti-interference ability, low cost and easy to use.Key words: Computer applications，Single-chip microcomputer，DC motor，Speed目录1绪论 (1)1.1题目背景及目的 (1)1.2题目研究方法 (1)2系统设计基础知识 (2)2.1直流电机的基本知识 (2)2.1.1 直流电机的工作原理 (2)2.1.2 电机的起／停控制 (3)2.1.3 电机的方向控制 (3)2.1.4 电机的速度控制 (4)2.251单片机的基础知识 (5)3系统总体方案设计 (13)3.1系统分析 (13)3.1.1 电机转速的测量 (13)3.1.2 电机转速的处理 (15)3.1.3 电机转速的显示 (15)3.2设计思路和方案 (15)3.3系统构成 (16)3.3.1 原理框图 (17)4硬件电路设计 (18)4.1电源电路 (18)4.2转速测量电路 (18)4.3LED显示模块 (20)4.4系统硬件设计 (20)5系统软件设计 (22)5.1计时方案的选择 (22)5.2软件结构划分 (23)5.2.1 计时模块 (23)5.2.2 转速计算模块 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)1 绪论1.1 题目背景及目的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。

MCS-51单片机电机转速控制及测速显示系统简介MCS-51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统的单芯片微型计算机。

本文将介绍基于MCS-51单片机的电机转速控制及测速显示系统。

该系统通过对电机信号进行处理，实现了对电机转速的控制和测速。

系统组成该系统由电机、电机驱动电路、MCS-51单片机、显示模块等组成。

电机驱动电路：使用了L298N电机驱动芯片，可以为电机提供双向直流电源。

该电子板还添加了变阻器控制，通过调节电子板上的两个旋钮来改变电机的转速和方向。

MCS-51单片机：采用AT89S52芯片，主控为MCS-51单片机，在控制电机的同时，还可以测量电机的转速。

通过单片机与电机驱动电路的控制，来控制电机的转速。

显示模块：采用了LCD2004液晶显示模块，可实现对转速和程序运行状态的显示。

系统原理当电机启动时，读取电机反馈的信号，并将该信号传递给MCS-51单片机进行处理。

根据控制算法，单片机输出PWM（脉冲宽度调制）信号给电机驱动模块，从而改变电机的转速和方向。

同时，单片机还可以测量电机旋转的速度，将其显示在LCD2004液晶显示器上。

当用户需要改变电机的转速时，可以通过旋转电子板上的旋钮来改变电机的转速和方向。

同时，LCD2004显示器可以显示电机的当前实际速度和设定速度，帮助用户更好的控制电机的运转。

系统功能该系统具有以下功能：1.控制电机的转速和方向；2.测量电机的转速；3.显示电机的当前实际速度和设定速度。

系统优势该系统采用MCS-51单片机，具有代码量小、容易维护、功耗低等优势，适合于嵌入式系统中的电机转速控制应用。

此外，显示模块也可以提供对系统状态的及时监控和反馈，便于故障排除。

本文介绍了基于MCS-51单片机的电机转速控制及测速显示系统。

该系统通过对电机信号进行处理，实现了对电机转速的控制和测速。

该系统具有代码量小、容易维护、功耗低等优势，适合于嵌入式系统中的电机转速控制应用。

同时，显示模块也可以提供对系统状态的及时监控和反馈，便于故障排除。