单片机课程设计 用单片机控制直流电动机并测其转速
- 格式:doc
- 大小:955.00 KB
- 文档页数:23
《单片机原理及应用》课程设计报告书
课题名称用单片机控制直流电动机并测其转速
姓名
学号
专业
指导教师
机电与控制工程学院
年月日
任务书
用单片机控制直流电动机并测其转速
主要硬件:
A/D转换芯片ADC0809;AT89C51芯片
设计要求:
(1)通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压,D/A
输入检测量大小,进而改变直流电动机的转速;
(2)手动控制:在键盘上设置两个按键——①直流电动机加速键;
②直流电动机减速键。在手动状态下,每按一次键,电动机的转
速均按照约定的速率改变;
(3)用显示器显示的数码移动的速度,来及时的形象的跟踪直流电
动机转速的变化情况;
(4)直流电动机双极性控制:00H——逆时针转最快,80H——停止,
FFH——顺时针转最快;
(
(6)键盘列扫描(4×6)。
目录
1、绪论 (1)
2、方案论证 (2)
3、方案说明 (5)
4、硬件方案设计 (5)
5、软件方案设计 (8)
6、调试 (10)
7、结论 (11)
8、参考文献 (12)
9、附录 (13)
1、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。
2、方案论证
1.1控制芯片
本课题中控制芯片的作用主要是与ADC0809相连接,采集模数转换后得到的8位二进制码,经过公式计算后得到电压值,同时连接四位数码管进行显示。综合考虑,选用AT89C51即满足要求。
一.简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
二.AT89C51引脚图如下:
图1-1 AT89C51引脚图
三.主要特性
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程FLASH存储器
·寿命:1000写/擦循环
·数据保留时间:10年
·全静态工作:0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
1.2测速直流发电机
一.简介
直流测速发电机是一种测速元件,它把转速信号转换成直流电压信号输出。直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。对直流测速发电机的主要要求是:(1)输出电压要严格地与转速成正比,并且不受温度等外界条件变化的影响;(2)在一定的转速下,输出电压要尽可能的大;(3)不灵敏区要小。
二.分类
直流测速发电机可分为励磁式和永磁式两种。励磁式由励磁绕组接成他励,永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。由于永磁式不需另加励磁电源,也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压,故应用较广。
三.输出特性
根据已经学过的直流发电机的工作原理知,电刷两端的感应电势:
E a=C eΦn=K e n (2-1)
由上可知:1.电刷两端的感应电势与电机的转速成正比;2.直流发电机能够把转速信号换成电势信号,从而用来测速。
他励测速发电机接线图如下: