单片机直流电机测速系统实训报告

单片机综合实训报告专业：详详细细姓名：xxxxx学号：小行星联系方式：详详细细指导教师：粗粗糙糙时间：2013年6月14日—6月28日摘要在电气时代的今天，电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。

随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。

采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、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和显示其转速及瞬时转速。

要测速，首先要解决是采样问题。

在使用模技术制作测速表时，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。

为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。

因此转速的测试具有重要的意义。

本文介绍了一种基于AT89C51 单片机平台,采用光电传感器实施电机转速测量的方法,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块,并采用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。

介绍了该测速法的基本原理、实验步骤和软硬件设计这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。

全面了解单片机和信号放大的具体内容。

进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。

关键词单片机AT89C51 直流电机转速测量光电传感器电机脉冲目录摘要 (II)一、实训目的，要求及组内分工 (1)1.1实训目的 (1)1.2技术要求 (1)1.3组内分工 (1)1.4同组人员 (1)二、实训题目及总方案 (2)2.1实训题目 (2)2.2设计方案 (2)1转速测量方法 (2)2单片机选择及介绍 (3)3单元电路 (6)4整体电路及原理框图 (8)三、程序设计 (8)3.1程序框图 (8)3.2系统总程序清单 (9)四、电路仿真过程 (12)4.1结论总结 (13)4.2心得体会 (13)五、参考文献 (14)一、实训目的，要求及组内分工1.1实训目的学习知道单片机的性能与功能，在现实生活中的应用。

一、实训背景直流电机是一种广泛应用于工业、交通、家电等领域的电机。

为了深入了解直流电机的工作原理、性能特点以及在实际应用中的调试和维护方法，我们进行了为期两周的直流电机实训。

通过本次实训，我们旨在提高对直流电机的理论知识和实际操作技能。

二、实训目的1. 理解直流电机的工作原理和基本结构。

2. 掌握直流电机的启动、调速和制动方法。

3. 学习直流电机的维护与故障排除。

4. 提高动手能力和团队协作精神。

三、实训内容1. 直流电机基本知识在实训开始阶段，我们学习了直流电机的基本原理和结构。

通过查阅资料和教师讲解，我们了解到直流电机主要由电枢、磁极、换向器和电刷等部分组成。

电枢是产生电磁力的部分，磁极是产生磁场的部分，换向器是改变电流方向的装置，电刷则是与换向器接触的部分。

2. 直流电机的启动启动直流电机是实训的重要环节。

我们学习了启动直流电机的两种方法：直接启动和降压启动。

直接启动是将电源直接连接到电机的电枢两端，使电机开始运转。

降压启动则是通过降低电源电压来减小启动电流，降低启动转矩。

3. 直流电机的调速直流电机的调速方法主要有两种：改变电枢电压和改变磁通。

改变电枢电压可以通过改变电源电压或者使用调压器来实现。

改变磁通则是通过改变磁极与电枢之间的间隙来实现。

4. 直流电机的制动制动是直流电机的重要操作之一。

制动方法包括机械制动和电气制动。

机械制动是通过摩擦力使电机停止转动，而电气制动则是通过改变电机的电枢电流方向来实现。

5. 直流电机的维护与故障排除在实训过程中，我们学习了直流电机的维护方法和故障排除技巧。

维护包括定期检查电机的运行状态、清洁电刷和换向器等。

故障排除则需要根据故障现象分析原因，采取相应的措施进行修复。

四、实训过程1. 理论学习我们首先通过查阅资料和教师讲解，对直流电机的基本原理、结构、启动、调速、制动和维护等方面进行了系统学习。

2. 动手实践在理论学习的基础上，我们进行了直流电机的实际操作。

单片机直流电机控制实训报告基于AT89C51单片机的直流电动机控制器设计实训报告专业：弹药工程与爆炸技术班级：弹药二班学生姓名：杨宁指导教师：佟慧艳能源与水利学院1 实训目的通过单片机实训使学生能够掌握利用Keil软件编写单片机程序，学会设计完整的单片机应用系统；依托Protues仿真平台进行单片机电子应用系统设计与仿真，使学生掌握单片机应用系统的设计技能；培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力以及实际动手能力和查阅资料能力。

2 实训任务及要求2.1 任务描述一单片机为控制核心设计一款直流电机电机控制系统，可以实现直流电机的加速、正转、反转等控制方式。

2.2 任务要求1)用AT89C51单片机实现上述任务要求；2)在Keil IDE中完成应用程序设计与编译；3)在Proteus环境中完成电路设计、调试与仿真。

3 系统硬件组成与工作原理3.1单片机的控制器与最小系统单片机的最小系统是指有单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以使单片机工作的系统，一般来说，它包括单片机、晶振电路和复位电路（如图一）。

图1 最小系统设计截图（一）控制器部分分析AT89C51（如图2）是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and ErasableRead Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。

在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，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。

为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。

因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。

二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。

四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。

单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。

图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。

实验名称：单片机直流有刷电机系统控制实验报告实验目的：1. 了解有刷电机的工作原理和基本结构2. 掌握单片机对有刷电机进行控制的方法和技巧3. 探究单片机直流有刷电机系统的稳定性和精确控制性能实验设备：1. 单片机开发板2. 直流有刷电机3. 桥式整流器4. 电源供应器5. 逻辑分析仪6. 示波器实验过程：1. 连接单片机开发板和直流有刷电机，并通过桥式整流器和电源供应器为系统供电。

2. 编写单片机控制程序，包括PWM波输出、速度控制算法等内容。

3. 将程序下载到单片机开发板上，并通过逻辑分析仪和示波器对系统进行调试和监测。

4. 在不同工作条件下，比如负载变化、电压波动等情况下，观察系统的稳定性和控制性能。

实验结果与数据分析：1. 经过一系列实验操作，我们获得了系统在不同工况下的运行数据，包括电流、转速、PWM波形等。

2. 通过对数据的分析，我们发现系统在稳态和动态工作条件下表现出了良好的稳定性和精准性能，能够满足实际工程控制要求。

3. 我们也发现了系统在特定工况下的一些问题和不足之处，比如在低速和负载较大时的起动过程中的震动和噪音等。

结论与讨论：1. 通过本次实验，我们对单片机直流有刷电机系统的控制原理和方法有了更深入的了解，同时也掌握了一定的实际操作技能。

2. 在工程应用中，我们应该综合考虑系统的稳定性、动态性能和控制精度，进行更加系统和全面的设计和调试。

3. 我们还需要进一步研究和改进系统中存在的问题，以提高系统的整体性能和工程应用价值。

附录：实验中使用到的控制程序代码和调试数据记录表格。

在控制系统稳定性方面，我们发现在不同的负载条件下，系统的稳定性表现出了一定的差异。

在轻载条件下，系统的动态响应较快，控制精度较高；而在重载条件下，系统的动态响应速度降低，控制精度也有所下降。

这表明在实际工程应用中，需要根据具体的负载情况对于控制系统进行相应的调节和优化，以获得更好的稳定性和控制性能。

在实验过程中，我们也发现了一些值得注意的问题。

设计题目：直流电机控制电路设计一设计目的1掌握单片机用PWM实现直流电机调整的基本方法，掌握直流电机的驱动原理。

2学习模拟控制直流电机正转、反转、加速、减速的实现方法。

二设计要求用已学的知识配合51单片机设计一个可以正转、反转或变速运动的直流电机控制电路，并用示波器观察其模拟变化状况。

三设计思路及原理利用单片机对PWM信号的软件实现方法。

MCS一51系列典型产品8051具有两个定时计数器。

因为PWM信号软件实现的核心是单片机内部的定时器，所以通过控制定时计数器初值，从而可以实现从8051的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。

从而实现对直流电动机的转速控制。

AT89C51的P1.0—P1.2控制直流电机的快、慢、转向，低电平有效。

P3.0为PWM波输出，P3.1为转向控制输出，P3.2为蜂鸣器。

PWM控制DC电机转速，晶振为12M，利用定时器控制产生占空比可变的PWM波，按K1键，PWM值增加，则占空比增加，电机转快，按K2键，PWM值减少，则占空比减小，电机转慢，当PWM值增加到最大值255或者最小值1时，蜂鸣器将报警四实验器材DVCC试验箱导线若电源等器件PROTUES仿真软件KRIL软件五实验流程与程序#include < reg51.h >sbit K1 =P1^0 ; 增加键sbit K2 =P1^1 ; 减少键sbit K3 =P1^2 ; 转向选择键sbit PWMUOT =P3^0 ; PWM波输出sbit turn_around =P3^1 ; 转向控制输出sbit BEEP =P3^2 ; 蜂鸣器unsigned int PWM;void Beep(void);void delay(unsigned int n);void main(void){TMOD=0x11; //设置T0、T1为方式1，（16位定时器） TH0=0 ; 65536us延时常数{t=(65536-TH)/fose/12} TL0=0;TH1=PWM ; //脉宽调节，高8位TL1=0;EA=1; //开总中断ET0=1; //开T0中断ET1=1; //开T1中断TR0=1 ; // T0定时允许while(1){if(K3==0&&K1==1&&K2==1) // 转向{turn_around=!turn_around;}while(K3==0); //检测K3是否释放do{PWM++ ;if(PWM>0xfe)//防止PWMS计数溢出{PWM=0xff;}if(PWM==0xff)Beep() ; 响delay(3000);}while(K1==0&&K2==1);do{PWM-- ;if(PWM<1){PWM=1;}if(PWM==1)Beep() ;delay(3000);}while(K1==1&&K2==0);}}void timer0() interrupt 1 using 2 // 定时器0中断服务程序{TR1=0 ; //T1禁止TH0=0 ; //置T0定时常数TL0=0 ;TH1=PWM ; //置T1定时常数TL1=0;TR1=1 ; //T1允许PWMUOT=0 ;// PWM波输出0}void timer1() interrupt 3 using 3 //定时器1中断服务程序{TR1=0 ; //T1禁止PWMUOT=1 ; //PWM波输出1}void Beep(void) //蜂鸣器子程序{unsigned char i;for (i=0;i<100;i++){delay(100);BEEP=!BEEP; }BEEP=1; delay(100);}void delay(unsigned int n){while(n--) ;}六 Proteus仿真截图七实验结果此次试验通过仿真系统进行了仿真，按下相应的开关，可实现控制直流电机的加速、减速及转向。

一、实训目的本次直流电机控制实训旨在使学生掌握直流电机的基本原理、控制方法及其在实际应用中的操作技能。

通过实训，学生能够了解直流电机的结构、工作原理，学习PWM（脉宽调制）技术、单片机控制等现代电机控制技术，并能够独立完成直流电机的控制实验，提高动手能力和工程实践能力。

二、实训内容1. 直流电机基本原理学习首先，对直流电机的基本结构和工作原理进行了学习。

直流电机主要由转子、定子、电刷、换向器和励磁绕组等部分组成。

在了解这些基本组成部分的基础上，进一步学习了直流电机的转矩、转速与电压、电流之间的关系，以及直流电机的启动、制动和调速方法。

2. PWM技术学习PWM技术是现代电机控制中的重要技术之一。

通过学习PWM技术，了解了PWM信号的产生原理、特点及其在电机控制中的应用。

同时，学习了PWM控制电路的设计和调试方法。

3. 单片机控制学习单片机是现代电机控制系统的核心控制器。

通过学习单片机的基本原理、编程方法和接口技术，掌握了如何使用单片机控制直流电机的转速和转向。

4. 实验操作在实验过程中，按照以下步骤进行操作：（1）搭建实验电路：根据实验要求，连接直流电机、PWM控制器和单片机等元器件，搭建完整的实验电路。

（2）编写程序：使用C语言编写单片机控制程序，实现直流电机的转速和转向控制。

（3）调试程序：通过示波器等工具观察PWM信号和电机运行状态，对程序进行调试和优化。

（4）测试实验效果：观察电机转速和转向是否符合预期，验证实验效果。

三、实验结果与分析1. 转速控制实验在转速控制实验中，通过调整PWM信号的占空比，实现了直流电机的无级调速。

实验结果表明，随着PWM占空比的增大，电机转速逐渐提高；随着PWM占空比的减小，电机转速逐渐降低。

2. 转向控制实验在转向控制实验中，通过改变PWM信号的极性，实现了直流电机的正反转。

实验结果表明，当PWM信号正负极性相反时，电机转向相反。

3. 实验结果分析通过本次实训，掌握了直流电机的基本原理、PWM技术和单片机控制方法。

一、前言直流电机因其结构简单、控制方便、调速性能好等优点，在工业、农业、国防等领域得到广泛应用。

为了更好地掌握直流电机控制技术，提高自己的实践能力，我参加了为期两周的直流电机控制实训。

以下是本次实训的总结。

二、实训目标1. 熟悉直流电机的基本原理和结构；2. 掌握直流电机控制系统的设计方法；3. 学会使用常用控制电路和电子元器件；4. 培养团队合作精神和实际操作能力。

三、实训内容1. 直流电机基本原理与结构实训期间，我们学习了直流电机的基本原理，包括电机的工作原理、转矩与转速的关系、电机的类型等。

通过理论学习，我们了解了直流电机的结构，包括定子、转子、电刷、换向器等部分。

2. 直流电机控制系统设计在实训过程中，我们学习了直流电机控制系统的设计方法。

首先，根据实际需求确定电机的额定参数；其次，设计电机驱动电路，包括电机电源、驱动器、保护电路等；最后，编写控制程序，实现对电机的控制。

3. 常用控制电路和电子元器件实训中，我们学习了常用控制电路和电子元器件的应用。

例如，晶体管、MOS管、继电器、光耦合器等。

通过实际操作，我们掌握了这些元器件的选型、连接和调试方法。

4. 实际操作与调试在实训过程中，我们分组进行了直流电机控制系统的设计与制作。

首先，我们根据实训要求，确定了电机参数和控制要求；然后，我们设计电路，选型元器件，并进行焊接；最后，我们编写控制程序，调试系统。

四、实训成果1. 成功制作了一款直流电机控制系统，实现了电机的启动、停止、正转、反转和调速等功能；2. 掌握了直流电机控制系统的设计方法，为今后从事相关领域工作奠定了基础；3. 增强了团队合作精神，提高了实际操作能力；4. 深化了对直流电机基本原理和结构的理解。

五、实训体会1. 理论与实践相结合本次实训使我深刻体会到，理论知识是实践的基础，实践是检验理论的唯一标准。

在实训过程中，我们不仅学习了理论知识，更重要的是将所学知识应用到实际操作中，提高了自己的动手能力。

一、实训目的本次实训旨在使学生掌握直流电动机的基本结构、工作原理，了解电动机的检测方法和调试技巧，提高学生对直流电动机的认识和应用能力。

二、实训内容1. 直流电动机的基本结构直流电动机主要由定子、转子、电刷、换向器、轴承等部分组成。

定子产生磁场，转子在磁场中旋转，电刷和换向器将直流电源引入转子绕组，产生电磁转矩，驱动负载。

2. 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理是利用电磁感应定律和洛伦兹力定律。

当直流电源通过电刷和换向器引入转子绕组时，绕组产生电流，根据电磁感应定律，绕组周围产生磁场。

转子在磁场中旋转，根据洛伦兹力定律，绕组中的电流与磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动负载。

3. 直流电动机的检测方法（1）外观检查：检查电动机的各个部件是否完好，有无破损、变形、松动等情况。

（2）绝缘电阻测试：使用兆欧表测试电动机绕组的绝缘电阻，确保电动机的安全运行。

（3）电枢电阻测试：使用万用表测量电枢绕组的电阻，了解电动机的负载特性。

（4）空载试验：将电动机接入直流电源，观察电动机的转速和温升，判断电动机的性能。

（5）负载试验：在电动机上接入一定负载，观察电动机的转速、电流和温升，判断电动机的负载特性。

4. 直流电动机的调试技巧（1）调整电刷压力：适当调整电刷压力，确保电刷与换向器接触良好，减少火花产生。

（2）调整换向器间隙：适当调整换向器间隙，确保换向器与电刷接触良好，减少火花产生。

（3）调整电刷角度：根据电动机的转速和负载，调整电刷角度，提高电动机的效率和性能。

（4）调整磁场强度：根据电动机的负载和转速，调整磁场强度，提高电动机的效率和性能。

三、实训过程1. 实训准备：准备直流电动机、直流电源、兆欧表、万用表、电刷、换向器等工具和器材。

2. 外观检查：检查电动机的各个部件，确保电动机完好。

3. 绝缘电阻测试：使用兆欧表测试电动机绕组的绝缘电阻，记录测试数据。

4. 电枢电阻测试：使用万用表测量电枢绕组的电阻，记录测试数据。

武汉工程大学实验报告实验课程单片机综合实验姓名张鹏学号0704140228 专业及班级通信02 实验地点408 实验组号1组实验日期实验项目单片机控制电机实验（PWM）实验目的1了解直流电机PWM调速的原理2 了解对象模块的工作原理3 了解ADC0809工作原理4 了解显示模块的工作原理实验任务（1）基础实验（开环）（2）扩展实验（闭环）实验原理，实验步骤，实验仪器设备（名称，型号，功能，量程，在本次试验中的用途）二实验原理（1）单片机控制直流调速系统的工作原理概述整个系统的工作原理:首先是人为给定电动机转速的电压信号，然后将这个电压信号通过A/D转换成数字信号后传送给单片机（8025）。

单片机通过中断方式将接收到的数据先保存起来。

然后再对此数据进行处理，接着启动ADC0809开始采样直流电动机的实际速度值，再通过PID控制算法，得到一个输出信号值，再通过DA转换器将这个数字信号转换成相应的模拟电压控制信号，经过PWM 波形发生器来驱动直流发动机;并且不断循环，并且在这个循环往复的过程中，讲采集到的不断变化的速度值，通过LED数码管显示出直流电机的速度值。

整个系统设计包括了电位器控制部分，A/D转换部分，单片机控制部分，数码显示部分，电动机模块部分。

PWM调速原理及其实现方法PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变伏在两端电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。

PWM可以应用在很多方面，如电机调速，温度控制，压力控制等。

在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间的长短。

通过改变直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。

因此，PWM又被称为开关驱动装置。

当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。

只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法，另一种是硬件的方法了解对象模块的工作原理PWM模块内部结构图在设计中首先要将给定的直流电动机转速的模拟电压转换成数字信号，同时还要对测速发电机进行采样并转化成数字信号，因此需要用A/D芯片。