基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)
基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)
摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。
数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。
电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。
本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。
本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。
充分发挥了单片机的性能。
本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。
其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。
关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器目录摘要 (1)Abstract .................................... 错误!未定义书签。
1 序言 (1)2 系统功能分析 (2)2.1 系统功能概述 (2)2.2 系统要求及主要内容 (3)3 系统总体设计 (4)3.1 硬件电路设计思路 (4)3.2 软件设计思路 (4)4 硬件电路设计 (6)4.1 单片机模块 (6)4.1.1 处理执行元件 (6)4.1.2 时钟电路 (10)4.1.3 复位电路 (11)4.1.4 显示电路 (12)4.2 霍尔传感器简介 (15)4.2.1 霍尔器件概述 (15)4.2.2 霍尔传感器的应用 (16)4.2.3 AH41霍尔开关 (17)4.3 发送模块 (18)5 软件设计 (22)5.1 单片机转速程序设计思路及过程 (22)5.1.1 单片机程序设计思路 (22)5.1.2 单片机转速计算程序 (23)5.1.3 二-十进制转换程序 (24)5.2 程序设计 (27)6 系统调试 (29)6.1 硬件调试 (29)6.2 软件调试 (30)6.3 综合调试 (32)6.4 故障分析与解决方案 (33)6.5 结论与经验 (34)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)附录1 电路原理图 (38)附录2 元器件清单 (39)1 序言智能化转速测量可以对电机的转速进行测量，电机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，适时对转速的测量有效地可以反映电机的状况。
51单片机的直流电机调速、测速以及显示系统
52.................................................................................................... 单清序程 2.4
53................................................................................................ 望展与论结 章五第
述概
1.1
述概
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3
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基于单片机的直流电机转速测量与控制系统设计
（ １ ． 黄 冈师 范 学 院 机 电工 程 学 院 ， 湖北 黄州 ４ ３ ８ ０ ０ ０ ； ２ ． 黄 冈师 范 学 院 电子 信 息 学 院 ， 湖北 黄 州 ４ ３ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要 介 绍 了基 于 单 片 机 的直 流 电机 转 速 测 量 与控 制 系统 的设 计 。该 系统 以 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单 片 机 为 核 心 ， 主 要 包 括 转 速 测 量 与显 示 、 转速 控制 、 电机 驱 动 等 模 块 。其 中 电 机 采 用 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 芯片驱动 ， 通 过 霍 尔 传 感 器 实 施
ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｐｌ ａｙ ｍｏ ｄｕｌ ｅ，ｓ ｐｅ ｅ ｄ ｃ ｏｎｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｄｕｌ ｅ，ｍ ｏ ｔ ｏｒ ｄ ｒ ｉ ｖｅ ｍ ｏｄｕ ｌ ｅ，ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｗｈｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｌ２ ９８ Ｎ ｃ ｈ ｉ ｐ ｗａ ｓ ａ ｄｏ ｐｔ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｄｒ ｉ ｖ ｅ
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基于单片机的电机转速测量系统的设计
基于单片机的电机转速测量系统的设计摘要: 为了研制简单可靠的直流电机测速装置，提出了基于单片机和集成芯片设计电机转速测量系统的方案。
介绍了霍尔传感器测速的工作原理，设计了系统的硬件电路和软件。
该系统以AT89S51 单片机为核心，主要包括电源模块、按键模块、转速测量电路模块和显示模块等，通过将脉冲信号送入单片机系统进行计数运算，并将转速测量结果显示在LED上。
运行试验表明，系统结构简单，工作稳定可靠，满足电机的测速要求。
关键词: 霍尔传感器; 电机; 测速系统; 单片机引言近年来，随着电力电子技术、计算机技术和微控制技术的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已广泛运用于机械制造、电力、冶金等领域。
由于伺服驱动系统不断朝着数字化智能化方向发展，因此转速的控制成为在工业测控系统实现的关键环节。
而如何测量电机的转速以实现对转速的高精度控制。
成为电机应用的一个突出问题之一［1］。
目前常用的转速测量方法有测速发电机测速法和光电码盘测速法等。
他们各有优点和缺点，直流测速发电机是应用范围较广的测速元件，它的主要优点是灵敏度、高线性误差小，但由于它具有电刷和换向接触装置，因而可靠性较差，应用范围有限;普通光电编码器虽然精度较高，但体积大，成本高。
霍尔元件具有尺寸小、外围电路简单、使用寿命长、调试方便等特点用它可以做成种传感器，广泛应用于位移测量、转速测量以及计数等方面［4］。
1 霍尔元件测速原理霍尔元件作为一种转速测量系统的传感器，它有体积小、重量轻、安装方便等优点，该传感器是利用霍效应原理工作的: 一个金属或半导体薄片置于磁场中，当薄片通以电流I 时，在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH，如果改变磁场的强度，霍尔电压的大小亦随之改变［5 － 6］。
当磁场消失时，霍尔电压变为零。
霍尔效应式转速传感器输出的信号是矩形脉冲信号，很适合于数字控制系统。
用公式表示为UH = KH·I·B ( 1)式中: KH为霍尔器件的灵敏度系数; I 为控制电流; B 为磁感应强度。
基于单片机的电机转速测量与显示系统
基于单片机的电机转速测量与显示系统作者:日期: 2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)2.2 51单片机的基础知识 (6)2.3 LED显示管 (9)2.4传感器 (9)3系统总体方案设计 (13)3.1 系统分析 (13)3.2 设计思路和方案 (15)3.3系统构成 (16)4硬件电路设计 (18)4.1 电源电路 (18)4.2 转速测量电路 (18)4.3 LED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)6设计心得与体会 (25)7参考文献 (25)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。
基于89C51的直流电机转速的测量与控制
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。
基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)
目录绪论 (2)第1章参数计算与设备选型 (3)1.1控制芯片 (3)1.2测速发电机 (4)1.3模数转化器件——ADC0809 (6)第2章系统设计 (9)2.1 系统方框图 (9)2.2 硬件设计 (10)2.2.1 直流测速发电机 (10)2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10)2.2.3 数码管 (11)2.2.4 综合接线图 (11)2.3 软件设计 (12)2.3.1 程序设计思路说明 (12)2.3.2 总程序控制流程图 (13)2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14)2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15)第3章结论 (18)参考文献 (19)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。
MCS-51单片机电机转速控制及测速显示系统
M C S-51单片机电机转速控制及测速显示系统(总26页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除MCS-51单片机电机转速控制及测速显示系统一、系统总体方案选择与说明本课题要求设计一个单片机电机转速控制系统。
给定信号经A/D转换输入到单片机(MCS-51)并显示，单片机根据给定从D/A 输出相应的信号控制直流电机的转速，并能对电机的转速进行测量。
1．设计要求要求以MCS-51系列单片机为核心设计一个直流电机调速系统，该系统具有显示电动机转速、输入模拟量的功能。
用6位LED 显示。
前两位显示AD，后两位显示输入模拟量，最后两位显示电动机转速，单位为转/s, 电动机最大转速为5000转/min。
其转速由D/A转换的模拟量控制。
2．设计思路1）由地址琐存器74LS273芯片实现动态显示模块，74LS273输出端为段控，用于输出所显示的数值，口位控，控制哪一位LED管亮，LED采用共阴极的接法；2）选用89C51单片机，其内部有4K的寄存器，无需扩展外部存储单元，还具有2个16位定时器/计数器，可以通过CPU 内部定时，进行数据采集；3）.ADC0809可将模拟量转换为数字量，并将数字量送单片机；DAC0832可将从单片机输出的数字量转换为模拟量，并用模拟量控制直流电机；4）用霍尔元件测电动机转速。
转速的测量方法有两种：①频率法：利用单片机内部定时器定时（定时时间1秒），再用一计数器对被测脉冲计数，所测脉冲个数即转速值（转/S）②周期法：测量脉冲的周期，即利用定时期累计在被测脉冲的一个周期内机器周期的个数n。
被测信号周期T=n*机器周期，被测信号频率f=1/T。
考虑到要用定时采样的方法，同时又要将两位转速显示出来，所以本设计中采用频率法。
一、系统结构框图与工作原理1．系统结构框图2．工作原理通过调节可变电阻,将模拟量送入AD转换器,经AD转换后通过P0口,将数字量送入单片机,单片机将数字量送I/O,并经74LS273锁存,送数码管显示,同时将数字量送给DA,DA将数字量转换为模拟量,用于控制直流电机的转速。
电动机转速测定及数据显示系统设计毕业设计(论文)word格式
摘要在电子时代的今天，电动机在工农业生产和人们的日常生活中起着非常重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，具有优良的机械性能，调速范围宽，起动性能好等优点，控制电路简单，所以在社会各个领域中得到广泛应用。
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，转速测量方法有模拟测量和数字测量两种。
模拟测速发电机的检测元件，信号是模拟量。
数字测量通常采用光电编码器，霍尔和其他成分的检测元件，该信号是一个脉冲信号。
随着计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，测量速度通常是采用以单片机为核心的数字测量方法。
本设计以单片机为核心设计了电机转速测量和数据显示系统，要求速度范围在0 -3000r /min的直流电机和交流变频调速电机的转速测量和显示，数据显示精度达到个位数，具有上，下限报警。
本设计使用5V直流电机，将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机的内部定时器模式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算速度。
调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成转速的测量，LED部分显示，显示的范围在0-3000r /min。
系统主要功能是：STC89C52单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示。
外部装有蜂鸣器电路，在超速或低速都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示。
关键词：直流电机单片机转速控制数据显示AbstractIn the electronic age today, electric motors in the industrial and agricultural production and people's daily life plays a very important role. DC motor is the most common one kind of electrical machinery, has excellent mechanical performance, wide range of speed, starting the advantages of good performance, simple control circuit, so in all social fields has been widely used.In engineering practice, often meet various needs of occasions measuring the rotation speed, speed measurement method of simulation measurement and digital measurement of two. Analog tacho generator detecting element, signal is analog quantity. Digital measurement usually uses photoelectric coder, Holzer and other components of the detection element, the signal is a pulse signal. With the wide application of the computer, especially the high ratio of performance to price the appearance of single chip microcomputer, measuring speed is usually used to MCU as the core of digital measuring method.The design of single-chip microcomputer as the core design of the motor speed measurement and data display system, the speed in the range of 0- 3000r / min DC motor and AC motor variable frequency speed regulating motor speed measurement and display, data display accuracy of a digit, has, the lower limit alarm. The design of 5V DC motor, will Holzer sensor generates a pulse signal input to the microcontroller external interrupt 0export, SCM internal timer mode 0, the periodic signals are counted, calling the computation speed. Call display program in LED, its main content is a single part mainly completes the speed measurement, the LED portion of the display, display range in 0-3000r / min.The main functions of the system are: STC89C52microcontroller to accept Holzer sensor from the pulse signal, the MCU according to the external interrupt, and the internal timer count calculate the motor speed to LED and display. With the external buzzer circuit, in speeding or low speed will stop motor, a buzzer sounds, the display does not show.Key words: DC motor speed control data display MCU1.绪论电子技术的高速发展，促使直流电机一步一步从模拟向数字过渡，尤其是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入到一个新的阶段。
MCS-51单片机电机转速控制及测速显示系统
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。
基于-51单片机的电机转速测量和显示系统
目录1 绪论 (2)1.1 题目背景及目的 (2)1.2 题目研究方法 (2)2 系统设计基础知识 (3)2.1 直流电机的基本知识 (3)2.2 51单片机的基础知识 (7)2.3 LED显示管 (10)2.4 传感器 (10)3 系统总体方案设计 (14)3.1 系统分析 (14)3.2 设计思路和方案 (16)3.3 系统构成 (17)4 硬件电路设计 (19)4.1 电源电路 (19)4.2 转速测量电路 (19)4.3 LED显示模块 (21)4.4 系统硬件设计 (21)5 系统软件设计 (23)5.1 计时方案的选择 (23)5.2 软件结构划分 (24)6设计心得与体会 (26)7参考文献 (26)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。
--基于单片机的电机转速测量与显示系统设计
基于单片机的电机转速测量与显示系统设计张哲煜1，李玉杰2（1.北京工业大学电子信息与控制工程学院 北京 100124；2.北京印刷学院高端印刷装备信号与信息处理北京市重点实验室，北京,102600）摘要：针对当前工业控制领域中的电机转速显示，提出了一种基于AT89C2051单片机的全数字式转速显示系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。
该系统通过硬件实现了电机转速采集、信息处理以及速度显示的架构；通过软件实现了计时、脉冲计数、转速计算以及转速显示的功能。
实验结果表明，系统结构简单，工作稳定可靠，达到了设计要求。
关键词：单片机；转速；编码器；电机中图分类号:TN79 文献标识码:ADesign of motor speed measurement and display system based onsingle chip microcomputerZhang Zheyu1,Li Yujie 2(1.electronic information & Control Engineering College,Beijing,1001242.Key Laboratory of Beijing City, city, city, city, Key Laboratory of high-end printing equipment andinformation processing, Beijing Institute of Graphic Communication,Beijing,102600)Abstract：In view of the current industrial control in the field of motor speed display,a full digital speed display system based on AT89C2051 microcontroller design scheme,and complete the system hardware and software design.The system realizes the structure of the motor speed,information processing and speed display through the hardware,and the function of the time, the pulse counting,the speed and the speed of the display are realized by the software.The experimental results show that the system is simple and reliable, and can meet the design requirements.Keywords：single chip microcomputer;speed;encoder;motor近年来，电机转速的测量在工业控制和民用电器领域中得到了较高的关注，尤其是在精确度和易于实现方面。
(完整版)基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统毕业设计论文
基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计摘要本文主要研究了利用Quick51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广泛等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。
目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。
学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用8051单片机自制了一个采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
还对直流电机的速度进行了测量和显示。
关键词：单片机、 PWM、调速、测速、显示系统目录摘要 (1)目录 (2)第一章概述 (3)1.1概述 (3)1.2 Quick51的技术简介和发展前景 (3)1.2.1 SmartSOPC与Quick51 (3)1.2.2 Quick51特性 (4)第二章总体方案设计 (5)2.1 8051单片机简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (12)2.2.1 PWM的基本原理 (12)2.3 128*64液晶显示 (13)第三章硬件设计与连接 (14)3.1传感器电路设计 (14)3.2 信号处理电路设计 (16)3.3存储器电路设计 (17)3.3.1 I2C总线概述 (17)3.3.2 存储器电路 (18)3.4 显示电路设计 (18)3.5 PWM信号发生电路设计 (19)第四章软件设计 (20)4.1系统软件总流程图 (20)4.2程序清单 (21)第五章结论与展望 (31)附录 (32)附一速度控制子程序 (32)附二电路图 (35)参考文献 (36)答辩问题 (37)第一章概述1.1概述本文主要研究了利用Quick51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
基于单片机的电动机转速测量系统设计
摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合。
随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文基于SPCE061A单片机实现数字测速功能。
在电机运行过程中，对其进行监控，即对电机转速进行测量，并显示，从而掌握电机运行的基本状况。
本设计主要用SPCE061A作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、SPGT62C19B电机控制模组构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统数据的串行通讯，充分发挥了单片机的性能。
本文重点是测量速度并显示在4位LED数码管上。
其优点是硬件电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等。
关键字：SPCE061A单片机；转速；传感器AbstractIn the project practice, measuring rotational speed is often necessary in many situations. Along with the wide application of microcomputer, especially with the emergence of high cost-effective single chip microcomputer, the rotational speed is often measured by digital methods centered on single chip microcomputer.The design mainly use SPCE061A as the control core, and is made up of the Hall sensor, LED digital kinescope, HIN232CPE level conversion, and a SPGT62C19B motor control module. Introduce the serial communication of the data from rotational speed measuring system, which gives full scope to performance of SPCE061A. The key point of this paper is measuring the rotational speed and displaying it at 4-bit LED. It has advantages such as simple hardware circuit, good software capabilities, fast measuring speed, high precision, reliable control system, high cost-effective and so on. Keyword：SPCE061A single-chip computer；rotational speed; sensor目录1 绪论 (1)1.1 直流电机调速系统的发展历史和现状 (1)1.2 测速方法的发展 (2)1.3 测速系统的分类及组成 (3)1.4 课题任务及要求 (3)1.5 本文内容及章节安排 (4)2 直流电机数字测速方法 (5)2.1 数字测速方法 (5)2.1.1 M法测速 (5)2.1.2 T法测速 (6)2.1.3 M/T法测速 (7)2.2 各种测速方法的精度指标 (8)2.2.1 分辨率 (8)2.2.2 测速误差率 (9)2.3 测速方法的比较和选择 (10)2.4 本章小结 (11)3 直流电机测速系统的总体方案设定 (12)3.1 测速与显示系统总体方案设计 (12)3.2 直流电机测速系统硬件方案论证 (13)3.3 直流电机数字测速基本原理 (13)3.4 转速测量与显示方案设计 (14)3.5 本章小结 (14)4 测速系统硬件设计 (15)4.1 凌阳单片机简介 (15)4.1.1凌阳十六位单片机 (15)4.1.2凌阳SPCE061A单片机 (15)4.2 转速测量单元 (16)4.2.1模组平面图 (17)4.2.2 SPGT62C19B芯片控制直流电机 (19)4.2.3转速测量电路 (20)4.3 数码管显示单元 (21)4.4 本章小结 (22)5测速系统软件设计 (23)5.1总体软件结构框架 (23)5.2各模块单元软件框架 (23)5.2.1直流电机测速 (23)5.2.2数码管显示 (24)5.2.3主程序流程 (25)5.3本章小结 (30)6系统总体调试和结果分析 (31)6.1系统调试与结果分析 (31)6.2故障调试及解决方式 (32)6.3联调结果 (33)结论 (36)社会经济效益分析 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录 SPCE061A系统原理图 (40)附录单片机程序 (41)附录Ⅲ元器件清单 (51)1 绪论转速测量在电机运行的过程中，对其平稳性进行监测，有效地反映电机的状况。
直流电机转速、电流检测及其显示
指导教师：林家泉
成 员：周贤民、穆欣
5
速度检测 Speed Detecting
速度检测，有多种方法可以实现，比如测速发电机，光电编码器，光电对管， 电枢电流高次谐波频率法等等，我们采取了使用光电对管的方法来获取转子的 转速，这种方法实现起来简单，成本也低，测速也比较准确。其原理是：通过 在电机转轴上安装一个质轻的钢圆盘，圆盘的径向上等间距开有栅缝，圆盘放 在光电对管槽的中央，当光电对管一端的红外信号通过光栅透过到达对面的检 测区时，对面检测到了有信号过来，就会输出一个脉冲信号。单片机通过测量 这个脉冲信号的频率就可以近似算出转子的瞬时转速。
2012-6-24
指导教师：林家泉
成 员：周贤民、穆欣
8
系统设置 System Settings
在PCB设计时我们把单片机的一些引脚预留了出来，可以在软件编程时有不同 的选择，不同的编程方式，通过跳冒来选择使用单片机的不同硬件资源，同时 为其他扩展功能预留接口
2012-6-24
指导教师：林家泉
成 员：周贤民、穆欣
成 员：周贤民、穆欣
4
系统处理器 Central Processor
对于系统的处理器，由于本题目要求实现的功能比较单一，对处理器的要求比 较低，采用一般的51单片机就可实现。经过网上一番搜寻和比较，我们选择了 由南通国芯微电子有限公司生产的STC89C52单片机，该款单片机有如下特性 (Features)： 增强8051型，可运行在12T或6T状态下 工作电压：3.3V~5.5V 工作频率范围：0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达 48MHz 片上有8K的程序存储空间和512字节的运行RAM 通用IO口P0/P1/P2/P3/P4口 可ISP编程/IAP编程，通过串口直接下载用户程序 有EEPROM功能 看门狗 内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体在20M下时可省去外部复位电路 共3个16位定时计数器，其中定时器0开可以当成2个8位的定时器用 四路外部中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断唤醒 通用异步串行口(UART)可用定时器软件实现多个UART 工作范围：-40~+85摄氏度（工业级） 多种封装形式
00基于51单片机的电机转速测量与显示系统
ORG 0000H ;单片机主程序入口地址LJMP MAINORG 0003H ; 外部中断0入口地址LJMP INTER0ORG 000BH ; 定时器0入口地址LJMP TIMER0INIT_T0: ; 子程序,初始化定时器0MOV TMOD,#01H ; 定时器0工作方式1，16位计数器MOV R2, #20 ; 1s=1000ms=20*50msMOV TL0,#00H ; 对于f=11.0592MHz的晶体振荡器MOV TH0,#4CH ; (2^16-x)*(f/12)=50ms,x=4C00H SETB ET0SETB EASETB TR0RET ; 返回，returnMAIN: ; 主程序MOV SP,#60H ; 设置堆栈位置MOV R0,#44H ; 显示数据开始存放地址MOV R1,#0 ; 数码管位数MOV 43H,#1 ; 千位MOV 42H,#2 ; 百位MOV 41H,#3 ; 十位MOV 40H,#4 ; 个位SETB EX0 ;初始化外部中断0，允许中断源SETB EA ;初始化外部中断0，允许总中断SETB IT0 ;初始化外部中断0，下降沿触发方式CALL INIT_T0 ; 调用子程序初始化定时器0LOOP1: MOV A,@R0MOV DPTR,#TAB01MOVC A,@A+DPTRMOV P0,A ; 向数码管发送数据MOV A,R1MOV DPTR,#TAB02MOVC A,@A+DPTRMOV P2,A ; 选中某个数码管CALL DELAY ; 延时INC R0 INC R1CJNE R1,#4,LOOP1 ; 4个数码管显示完毕？MOV R0,#44H ; 显示数据开始存放地址MOV R1,#0JMP LOOP1 ; 反复执行DELAY: ; 延时子程序MOV R6,#2 ; (R6)=2DEL01: MOV R7,#250 ; (R7)=250DEL02: DJNZ R7,DEL02 ; R7减1不等于0跳转DJNZ R6,DEL01 ; R6减1不等于0跳转RET ; 返回TIMER0: ; 定时器0中断服务程序MOV TL0,#00H ; 对于f=11.0592MHz的晶体振荡器 MOV TH0,#4CH ; (2^16-x)*(f/12)=50ms,x=4C00HDJNZ R2,END_T0 ; 如果不到20次中断则不足1s MOV R2, #20 ; 1s=1000ms=20*50msMOV A, 40H ;准备显示个位MOV 44H, AMOV A, 41H ;准备显示十位MOV 45H, AMOV A, 42H ;准备显示百位MOV 46H, AMOV A, 43H ;准备显示千位MOV 47H, AMOV 40H, #0 ; 准备下一次测量转速MOV 41H, #0 ; 准备下一次测量转速MOV 42H, #0 ; 准备下一次测量转速MOV 43H, #0 ; 准备下一次测量转速END_T0:RETI ; 中断返回，return interruptINTER0: ; 外部中断0中断服务程序MOV A,40HINC AMOV 40H,ACJNE A,#10,END_EX0MOV 40H,#0 ;个位大于10则修改为0，十位加1 MOV A,41HINC AMOV 41H,ACJNE A,#10,END_EX0MOV 41H,#0 ;十位大于10则修改为0，百位加1 MOV A,42HINC AMOV 42H,ACJNE A,#10,END_EX0MOV 42H,#0 ;百位大于10则修改为0，千位加1 MOV A,43HINC AMOV 43H,ACJNE A,#10,END_EX0MOV 43H,#0 ;千位大于10则修改为0END_EX0:RETI ; 中断返回，return interruptTAB01:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H ; 01234 段码DB 092H,082H,0F8H,080H,090H ; 56789段码DB 088H,083H,0C6H,0A1H,086H,08EH ; ABCDEF段码TAB02:DB 0EH,0DH,0BH,07H; 数码管位选END ; 程序结束。
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目录绪论 (2)第1章参数计算与设备选型 (3)1.1控制芯片 (3)1.2测速发电机 (4)1.3模数转化器件——ADC0809 (6)第2章系统设计 (9)2.1 系统方框图 (9)2.2 硬件设计 (10)2.2.1 直流测速发电机 (10)2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10)2.2.3 数码管 (11)2.2.4 综合接线图 (11)2.3 软件设计 (12)2.3.1 程序设计思路说明 (12)2.3.2 总程序控制流程图 (13)2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14)2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15)第3章结论 (18)参考文献 (19)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。
第一章参数计算与设备选型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：图1-2 他励测速发电机接线图在上图正方向得：U a=E a-I a R a（2-2）I a=U a/R L（2-3）负载时测速发电机的输出电压为：（2-4）最大输出电压V 最大转速r/min负载电阻Ω重量kg40 2000 2000 0.95根据负载时测速发电机的输出电压公式知，直流测速发电机的输出电压与转速成正比，即U a=Cn。
采用55CY61时，最大转速2000r/min时最大输出电压为40v,因此C=50.由于ADC0809要求输入模拟电压信号在0~5v之间，因此需要有滑动变阻器进行电压范围调整，调整后输入到ADC0809的电压值缩小倍数为K=8。
例如，当检测到电压值为U=1V时，对应的转速为：n =U*K*C=1*8*50=400r/min再将运算后的n值用数码管显示出来即可。
1.3 模数转化器件——ADC0809一．简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
二．引脚图图1-3 ADC0809引脚图ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。
VCC：+5V工作电压。
GND：地。
VREF（+）：参考电压正端。
VREF（-）：参考电压负端。
START：A/D转换启动信号输入端。
ALE：地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。
OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。
A、B、C：地址输入线。
三．主要特性1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个+5V电源供电5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～+85摄氏度7）低功耗，约15mW。
四．分辨率ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。
常用二进制的位数表示。
A/D转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。
8为A/D转换器的精度为：1/28=0.39%因此，输入为0~5v时，分辨率为：5/（28-1）=0.0196V五．工作时序图4所示是ADC0809的工作时序图。
从该时序图可以看出，地址锁存信号ALE在上升沿将三位通道地址锁存，相应通道的模拟量经过多路模拟开关送到A／D转换器。
启动信号START上升沿复位内部电路，START 的下降沿启动转换，此时转换结束信号EOC呈低电平状态，由于逐位逼近需要一定过程，所以，在此期间，模拟输入量应维持不变，比较器要一次次比较，直到转换结束，此时变为高电平。
若CPU发出输出允许信号OE(输出允许为高电平)，则可读出数据。
另外，ADC0809具有较高的转换速度和精度，同时受温度影响也较小。
图1-4 ADC0809的工作时序图六．A/D转换器的其他技术指标1.量化误差ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。
量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。
实际上，要准确表示模拟量，ADC的位数需很大甚至无穷大。
一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间的最大偏差即是量化误差。
2.偏移误差偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。
假定ADC没有非线性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压值就是偏移误差。
3.满刻度误差满刻度误差又称为增益误差。
ADC的满刻度误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。
4.线性度线性度有时又称为非线性度，它是指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。
5.绝对精度在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度。
对于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量，它包括了所有的误差。
6.转换速率ADC的转换速率是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。
而完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。
第2章系统设计2.1 系统方框图图2-1 系统方框图2.2 硬件设计2.2.1 直流测速发电机本课题选用55CY61系列他励测速发电机，由于ADC0809对输入模拟量信号要求电压在0~5V范围内，而测速直流发电机的输出电压普遍在几十伏，因此需要利用滑动变阻器使满额时电压值为5V。
接线如图：图2-2 发电机接线图图中，RV1起到了电压范围调整的作用，R1与C1构成了RC滤波电路，可有效滤除测速直流发电机输出中的杂波。
R2主要是限流电阻。
2.2.2 ADC0809与单片机连接ADC0809与51单片机之间的连接主要有两部分，一是地址部分，0809的A,B,C三个引脚决定IN0~IN7的选通，即地址问题，因系统中只用了IN0通道，因此将A,B,C接地，即000选定IN0；二是D0~D7的数据端口，接51单片机的P0口的八位；其次，由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK是接在AT89C51单片机的P3.7端口上，也就是要求从P3.7输出CLK信号供ADC0809使用。
因此产生CLK信号的方法就得用软件来产生了。