基于单片机的电机测速及显示课程设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计摘要：电机的转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量，测速装置在电机调速系统中占有非常重要的地位，特别是数字式测速仪在工业电机测速方面有独到的优势。
本文介绍了一种基于C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。
系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显示电机的转速值。
经过软硬件系统的搭建，分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。
仿真实验表明本系统满足设计要求，并且结构简单、实用。
整个直流电机测速系统在降低测速仪成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定的应用价值。
关键词：转速测量；光电传感器；单片机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT：Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco目录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应用 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的目的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算方法 (5)3转速测量系统设计方案 (7)3.1 直流电机转速测量方法 (7)3.2 设计任务及方案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单片机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最小系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显示部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单片机最小系统仿真 (25)5.1.2 数码管显示仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景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旋转设备，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。
基于单片机的直流电机调速系统设计
直流电机转速 :
根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式 U=Ea+Ia（Ra+Rc）……………式1
式1中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷 接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻
由此可得到直流电机的转速公式为:
n=(Ua-IR)/CeΦ ………………………式2
式2中, Ce为电动势常数, Φ是磁通量。 由1式和2式得
n=Ea/CeΦ ……………………………式3
由式3中可以看出, 对于一个已经制造好的电机, 当励磁电压和 负载转矩恒定时, 它的转速由回在电枢两端的电压Ea决定, 电 枢电压越高, 电机转速就越快, 电枢电压降低到0V时, 电机就 停止转动；改变电枢电压的极性, 电机就反转。
PWM脉宽调速
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的 直流电源开关频率, 改变负载两端的电压, 从 而达到控制要求的一种电压调整方法。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, 并且根据需要改变一个 周期内“接通”和“断开”时间的长短。通 过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来 达到改变平均电压大小的目的, 从而来控制 电动机的转速。也正因为如此, PWM又被称为 “开关驱动装置”。
, 软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线, 在 按键数量较多时, 需要较多的输入口线且电路结构复杂, 故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
数码管显示部分 本设计使用的是一种比较常用的是四位数码 管, 内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线, 为使用提供了方便, 因为里面有4个数码管, 所以它有4个公共端, 加上a~dp, 共有12个引 脚, 下面便是一个共阴的四位数码管的内部 结构图（共阳的与之相反）
基于单片机的直流电机调速系统的课程设计
一、总体设计概述本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。
二、直流电机调速原理根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。
但是对于直流电动机的转速，总满足下式：式中U——电压；Ra——励磁绕组本身的内阻；——每极磁通（wb ）;Ce——电势常数；Ct——转矩常数。
由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。
磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。
电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。
传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。
随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。
如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。
调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。
脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“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”。
如果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。
平均转速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。
单片机课程设计---基于单片机直流电机测速及其控制系统
单片微型机课程设计题目基于单片机直流电机测速及其控制系统学院名称电气工程学院指导教师赵宇红职称副教授班级电力071班学号20074450142学生姓名姚付山2010年12月30日南华大学电气工程学院《单片机课程设计》任务书设计题目：基于单片机直流电机测速及其控制系统专业：电气工程及其自动化学生姓名: 姚付山学号:20074450142起迄日期: 2010年12月15日~2010年12月31日指导教师:赵宇红教研室主任：苏泽光《电子技术课程设计》任务书设计电路，编写程序，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于5000字。
要求图纸布局合理，符合工程要求，使用proteus软件绘出原理图,器件的选择要有计算依据。
3．主要参考文献：[1].何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004[2].何立民.I2C总线应用系统设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004[3].潘琢金，等.C8051F×××高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002[4].李群芳，等.单片微机计算机与接口技术[M].北京:电子工业出版社，20014．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容1 2010.12.15布置任务，教师讲解设计方法及要求2 2010.12.16--2011.12.20学生查找阅读资料，初定方案,小组会议讨论并确定方案3 2010.12.21-2010.12.27硬件电路设计及程序编写4 2010.12.28-2010.12.30仿真、实验并写说明书，小组讨论5 2010.12.31答辩主指导教师赵宇红老师日期：2010 年 12 月 31 日摘要：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。
参考基于51单片机的电机转速测量与显示系统
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。
--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。
基于单片机的电机调速系统课程设计
郑州科技学院《单片机应用技术》课程设计报告题目电机调速系统设计学生姓名专业班级学号院（系）完成时间年月日目录1 设计的目的 (1)2 设计的任务及要求 (1)2.1设计的任务 (1)2.2设计的要求 (1)3 设计的方法及原理 (1)3.1 设计的方法 (1)3.2 直流调速系统实现方式 (2)3.3 控制程序的设计 (3)4 系统硬件电路的设计 (3)4.1 STC89C51单片机简介 (3)5 PWM信号发生电路设计 (6)5.1 PWM的基本原理 (6)5.2 系统的硬件电路设计与分析 (6)5.3 H桥的驱动电路设计方案 (7)6 主电路设计 (7)6.1 单片机最小系统 (7)6.2 液晶电路 (8)6.3 按键电路 (11)6.4 霍尔元件电路 (12)7 系统功能调试 (14)8总结 (15)参考文献 (16)附录1：总体电路原理图 (17)附录2：元器件清单 (18)附录3：实物图 (19)1 设计的目的本设计要研究了利用MCS-51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。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，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。
另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。
2 设计的任务及要求2.1 设计的任务设计任务：设计以单片机STC89C51和三极管控制的直流电机脉宽调制调速系统。
利用STC89C51芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。
系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在液晶上的实时显示。
同时显示实时的电机转速。
2.2 设计的要求通过理论联系实际，巩固所学的知识，提高处理实际问题的能力。
了解设计专题的主要内容和方法。
步进电机调速测速和显示系统基于单片机
测控系统综合设计课程设计题目基于单片机的步进电机调速系统学院机械工程学院专业测控技术与仪器学生小龙学号年级2012级指导教师2016年 1月 9日基于AT89C51单片机的步进电机控制系统摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。
具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。
硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。
软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。
关键词：步进电机控制系统；调速；单片机目录摘要I第一章引言11.1 课题提出的背景和研究意义11.2 课题的主要研究容21.3 本章小结2第二章步进电机控制系统设计32.1 步进电机的原理32.1.1 三相单三拍通电方式32.1.2 三相双三拍通电方式52.1.3 三相六拍通电方式62.2 脉冲分配器82.3步进电机驱动电路82.4 步进电机的变速控制112.4.1 变速控制的方法132.5 本章小结14第三章控制系统硬件设计153.1 硬件系统设计原则153.2 控制系统组成153.3 主要元件的选择163.3.1 单片机的选择163.3.2 可逆计数器的选择173.4 控制系统接口电路的设计183.4.1脉冲分配器设计183.4.2 显示电路设计193.4.3 外部晶振和复位电路设计203.5 控制系统整体电路设计213.6 本章小结22第四章控制系统软件设计234.1 软件系统设计原则234.2 步进电机控制系统功能设计234.3 主程序设计244.3.1 主程序工作过程244.3.2 主程序工作流程图254.3.3 定时器T0中断程序流程图254.4 Proteus仿真284.5 显示程序设计284.6 键盘程序设计294.7 调速程序设计304.7.1 20BY步进电机参数304.7.2 步进电机转速与频率的关系304.8 本章小结31第五章完毕语31参考文献32附录34附录A 系统程序（C）34附录B 控制系统电路图40第一章引言1.1 课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。
基于单片机的电机测速系统
直流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，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。
本文介绍了一种基于STC89C52单片机的电机测速系统，该系统利用霍尔传感器采集脉冲信号，通过定时计数算法程序，将转速结果实时显示出来。
C语言具有开放性和灵活性强的特点，编写起来比较易于上手，不像汇编语言那样局限。
所以本次采用的是C语言编程来实现。
关键词；单片机；电机测速系统；霍尔传感器；定时Direct current motor tachometric survey system design Abstract：In engineering practice often need to measure speed encounter various occasions. For example, At the engines, motors, machine tool spindles and other rotating equipment’s operation and control of the pilot often need frequent time-sharing or continuous measurements show its speed and instantaneous velocity. In order to accurately measure speed, ensure the real-time measurements and require instantaneous speed can be measured. This paper introduces a microcomputer-based STC89C52 motor speed system, the system uses Hall sensor pulse signal collected through the timer counting algorithm programs, will speed the results of real-time display. C programming language has the openness and flexibility, strong features, and it’s difficult to write easy to fly. It is unlike the assembly language as limitations. So, this is the C programming language used to implementKeyword：Single-chip，Motor Speed System，Hall sensor，Timing目录1. 前言 (1)2．总体方案设计 (2)2.1方案论证 ...................................... 错误!未定义书签。
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计
基于单片机控制的步进电机调速系统的设计步进电机是一种常用的电机类型，它通常用来实现精确定位和控制运动。
步进电机的控制需要一个精确的调速系统来确保稳定的运行和准确的位置控制。
本文将基于单片机控制的步进电机调速系统进行设计。
首先，我们需要选择合适的硬件以及编程平台。
本设计选择使用Arduino Uno作为单片机控制器，它具有易用性和强大的控制功能。
步进电机选择了NEMA 17型号，它具有较高的分辨率和扭矩输出。
接下来，进行电路设计与连接。
将步进电机的四个线圈连接到单片机的GPIO引脚上，并使用电流驱动模块控制电机的供电。
通过连接外部电源，电流驱动器将为步进电机提供稳定的电流，以确保电机能够正常工作。
在编程方面，首先需要编写初始化代码，配置单片机的GPIO引脚以及串口通信功能。
然后，可以使用Arduino提供的步进电机库来控制电机的旋转。
该库提供了简单的命令来控制步进电机的转动方向和转速。
为了设计调速系统，我们可以使用一个旋转编码器来实时监测电机的转速。
旋转编码器将会测量电机的转动次数，从而计算出电机的转速。
在单片机的程序中，我们可以设置一个目标转速，并根据旋转编码器的数据来调整电机的驱动频率。
为了实现平滑的调速过程，我们可以使用PID控制算法来调整电机的驱动频率。
PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，它可以根据目标值和实际值之间的差异来调整控制信号。
通过不断地比较电机的实际速度与目标速度，PID控制算法可以动态地调整电机的驱动频率，以达到稳定的调速效果。
最后，我们可以设计一个用户界面来设置目标速度和监控电机的运行状态。
通过串口通信功能，单片机可以与上位机进行数据交互，用户可以通过上位机发送指令来设置目标速度，并且可以实时监测电机的转速和运行状态。
总结起来，基于单片机控制的步进电机调速系统设计需要进行硬件选择与连接、软件编程以及用户界面设计。
通过合理地选择硬件和软件方案，以及使用PID控制算法，我们可以实现一个稳定且准确的步进电机调速系统。
基于单片机的电机测速及显示课程设计
4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。 随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、 大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用型单片机， 以及小型廉价的专用型单片机
1.2 AT89C51 的主要特性
·与 MCS-51 兼容 ·4K 字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000 写/擦循环 ·数据保留时间：10 年 ·全静态工作：0Hz-24Hz ·三级程序存储器锁定 ·128*8 位内部 RAM ·32 可编程 I/O 线
2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel 公司在 MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列 MCS –51。它在以下 几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
①完善的外部总线。MCS-51 设置了经典的 8 位单片机的总线 结构，包括 8 位数据总线、16 位地址总线、控制总线及具有很多机 通信功能的串行通信接口。
单片机创新设计报告
设计题目： 基于单片机的电机测速及显示
学 院：
机电工程学院
专 业：
测控技术与仪器
班级学号：
071
姓 名：
董新彬
同组人员：
李爽、朱浩波
课程设计方案电动机测速及显示
摘要在工程实践中,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实验、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。
关键词：电动机单片机传感器目录1 概述 (3)1.1本课题设计的目的和意义 (3)1.2数字式转速测量系统的发展背景 (3)2 单片机 (4)2.1 单片机AT89C51介绍 (4)3 系统方案提出和论证<传感器的选择） (8)3.1 方案一霍尔传感器测量方案 (8)3.2 方案二光电传感器 (9)4 转速测量系统的原理 (11)4.1 转速测量方法 (11)4.2 转速测量原理 (12)5 系统硬件设计 (14)5.1 转速信号采集 (14)5.2 转速信号处理电路设计 (16)5.3 最小系统的设计 (18)5.3.1 复位电路<图4.8） (18)5.3.2 晶振电路 (21)5.3.3 最小系统的仿真 (22)6 显示部分设计 (23)7 系统软件设计 (26)7.1 主程序初始化 (26)7.2 主程序流程图程序流程图 (27)总结 (29)致谢···························· (30)参考文献 (31)1.概述1.1 本设计课题的目的和意义在工程实践中,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实验、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。
基于单片机的测速仪设计
基于单片机的测速仪设计一、测速仪的原理及需求分析测速仪的工作原理通常基于对运动物体在一定时间内经过的距离的测量，从而计算出其速度。
常见的测速方法包括激光测速、雷达测速、超声波测速等。
对于基于单片机的测速仪，我们选择使用光电传感器来检测物体的运动。
在设计之前，需要明确测速仪的性能需求。
例如，测量的速度范围、测量精度、响应时间、工作环境等。
假设我们设计的测速仪用于测量车辆在公路上的行驶速度，速度范围设定为 0 200 千米/小时，测量精度要求在±5%以内，响应时间不超过 1 秒，能够适应各种天气条件。
二、硬件设计1、单片机选型选择合适的单片机是整个系统的核心。
考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用了常见的 STM32 系列单片机。
STM32 具有丰富的外设资源、较高的处理速度和良好的稳定性，能够满足测速仪的需求。
2、光电传感器光电传感器用于检测物体的运动。
当物体经过传感器时，会遮挡光线，从而产生一个电信号。
我们选用了对射式光电传感器，其检测精度高，稳定性好。
3、信号调理电路由于光电传感器输出的信号可能比较微弱或存在干扰，需要通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。
4、显示模块为了直观地显示测量结果，选用了液晶显示屏（LCD）。
LCD 具有低功耗、显示清晰等优点。
5、电源模块提供稳定的电源是系统正常工作的保障。
设计中采用了稳压芯片将输入的电源电压转换为单片机和其他模块所需的工作电压。
三、软件设计1、编程语言选择 C 语言作为开发语言，C 语言具有语法简洁、可移植性好等优点，适合单片机的开发。
2、主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后进入循环，不断检测传感器的信号，计算速度，并将结果显示在显示屏上。
3、速度计算算法通过测量物体经过传感器的时间间隔，结合传感器之间的距离，就可以计算出物体的速度。
例如，假设传感器之间的距离为 L，物体经过传感器的时间间隔为 T，则速度 V ＝ L ／ T 。
单片机课程设计---基于单片机直流电机测速及其控制系统
单片微型机课程设计题目基于单片机直流电机测速及其控制系统学院名称电气工程学院指导教师赵宇红职称副教授班级电力071班学号20074450142学生姓名姚付山2010年12月30日南华大学电气工程学院《单片机课程设计》任务书设计题目：基于单片机直流电机测速及其控制系统专业：电气工程及其自动化学生姓名: 姚付山学号:20074450142起迄日期: 2010年12月15日~2010年12月31日指导教师:赵宇红教研室主任：苏泽光《电子技术课程设计》任务书设计电路，编写程序，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于5000字。
要求图纸布局合理，符合工程要求，使用proteus软件绘出原理图,器件的选择要有计算依据。
3．主要参考文献：[1].何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004[2].何立民.I2C总线应用系统设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004[3].潘琢金，等.C8051F×××高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002[4].李群芳，等.单片微机计算机与接口技术[M].北京:电子工业出版社，20014．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容1 2010.12.15布置任务，教师讲解设计方法及要求2 2010.12.16--2011.12.20学生查找阅读资料，初定方案,小组会议讨论并确定方案3 2010.12.21-2010.12.27硬件电路设计及程序编写4 2010.12.28-2010.12.30仿真、实验并写说明书，小组讨论5 2010.12.31答辩主指导教师赵宇红老师日期：2010 年 12 月 31 日摘要：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。
步进电机调速测速和显示系统基于单片机
测控系统综合设计课程设计题目基于单片机的步进电机调速系统学院机械工程学院专业测控技术与仪器学生姓名赵小龙学号年级2012级指导教师2016年 1月 9日基于AT89C51单片机的步进电机控制系统摘要步进电机是数字控制系统中的一种执行元件，它能按照控制脉冲的要求，迅速起动，制动，正反转和调速。
具有步距角精度高，停止时能自锁等特点，因此步进电机在自动控制系统中，特别是在开环的控制系统中得到了日益广泛的应用。
本文以单片机和环形脉冲分配器为核心设计的步进电机控制系统，通过软硬件的设计调试，实现步进电机能根据设定的参数进行自动加减速控制，使控制系统以最短的时间到达控制终点，而又不发生失步的现象；同时它能准确地控制步进电机的正反转，启动和停止。
硬件是以AT89C51单片机为核心的控制电路，主要包括：环形脉冲分配器、键盘显示电路、步进电机的驱动电路等。
软件部分采用C语言编程，主要包括键盘显示程序、步进电机的调速程序、停止判断程序等。
关键词：步进电机控制系统；调速；单片机目录摘要 (I)第一章引言 (1)1.1 课题提出的背景和研究意义 (1)1.2 课题的主要研究内容 (2)1.3 本章小结 (2)第二章步进电机控制系统设计 (3)2.1 步进电机的原理 (3)2.1.1 三相单三拍通电方式 (3)2.1.2 三相双三拍通电方式 (5)2.1.3 三相六拍通电方式 (6)2.2 脉冲分配器 (8)2.3步进电机驱动电路 (8)2.4 步进电机的变速控制 (11)2.4.1 变速控制的方法 (13)2.5 本章小结 (14)第三章控制系统硬件设计 (15)3.1 硬件系统设计原则 (15)3.2 控制系统组成 (15)3.3 主要元件的选择 (16)3.3.1 单片机的选择 (16)3.3.2 可逆计数器的选择 (17)3.4 控制系统接口电路的设计 (18)3.4.1脉冲分配器设计 (18)3.4.2 显示电路设计 (19)3.4.3 外部晶振和复位电路设计 (20)3.5 控制系统整体电路设计 (21)3.6 本章小结 (22)第四章控制系统软件设计 (23)4.1 软件系统设计原则 (23)4.2 步进电机控制系统功能设计 (23)4.3 主程序设计 (24)4.3.1 主程序工作过程 (24)4.3.2 主程序工作流程图 (25)4.3.3 定时器T0中断程序流程图 (25)4.4 Proteus仿真 (28)4.5 显示程序设计 (28)4.6 键盘程序设计 (29)4.7 调速程序设计 (30)4.7.1 20BY步进电机参数 (30)4.7.2 步进电机转速与频率的关系 (30)4.8 本章小结 (31)第五章结束语 (31)参考文献 (33)附录 (35)附录A 系统程序（C） (35)附录B 控制系统电路图 (41)第一章引言1.1 课题提出的背景和研究意义由于步进电机不需要位置传感器或速度传感器就可以实现定位，即使在开环状态下它的控制效果也是令人非常满意的，这有利于装置或设备的小型化和低成本，因此步进电机在计算机外围设备、数控机床和自动化生产线等领域中都得到了广泛的应用。
基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计
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 (1)第一章概述 (2)1.1概述 (2)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 (4)2.1 8051单片机简介 (5)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 (13)3.1传感器电路设计 (13)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 (30)附录 (31)附一速度控制子程序 (31)附二电路图 (35)参考文献 (35)答辩问题 (36)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。
单片机课程方案设计书基于单片机的电机测速系统
单片机课程设计单片机课程设计基于单片机的电机测速系统姓名: 专业班级: 专业班级: 学号: 指导老师: 指导老师:08 级电信 2 班 084121230 闵昆龙I目录...... 1 前言...... 1 ...... 2．总体方案设计...... 2 2.1 方案论证...... 2 2.2 方案比较 (2)2.3 方案选择...... 3 3.硬件部分设计...... 3.硬件部分设计...... 4 3.1 速度检测电路 (4)3.1.1 开关型霍尔传感器介绍…… 4 3.1.2 传感检测电路…… 5 3.2 单片机最小系统电路……6 3.2.1 主控器 STC89C52 的介绍...... 7 3.2.2 时钟电路...... 8 3.2.3 复位电路...... 9 3.3 数码显示电路...... 10 3.4 RS-232 串行通信接口电路...... 11 3.4.1 MAX232 介绍...... 11 3.4.2 串行通信接口电路...... 12 ...... 4. 软件设计...... 14 4.1 主程序设计...... 14 4.2 T0 定时中断程序设计...... 15 ...... 心得体会...... 错误！未定义书签。
...... 附录...... 18 附录 1：电机测速系统总电路图...... 18 附录 2：电机测速系统总程序代码 (19)II1 前言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。
单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
它完整地包含了计算机内部的CPU（运算器、控制器）、程序存储器(相当于计算机的硬盘)、数据存储器（相当于计算机的内存）、输入输出端口等。
虽然它的运算速度无法和计算机相比，但在一些实际的控制应用场合已经足够使用了。
对于高等院校电子类和计算机类的学生，学习单片机是很重要的，而进行应用单片机的课程设计更是重中之重，将所学理论知识应用到实际，使更加全面的了解和掌握单片机的应用。
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单片机创新设计报告设计题目：基于单片机的电机测速及显示学院：机电工程学院专业：测控技术与仪器班级学号：071*名：***同组人员：李爽、朱浩波指导教师：王军冯梅林设计时间：2010、10、10--2010、10、30单片机简介 (3)1.1单片机历史 (3)1.2 AT89C51的主要特性 (4)1.3管脚说明 (5)1.4振荡器特性 (7)1.5芯片擦除 (8)二、硬件电路的设计 (8)2.1 AT89C51下载器部分 (8)2.2电机驱动部分 (11)三、程序设计 (16)3.1 下载器程序 (16)3.2电机测速程序 (25)四、总结 (39)五、参考文献 (40)单片机简介单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
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。
同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
1.1单片机历史1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。
以Intel公司的MCS – 48为代表。
MCS – 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。
这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。
Intel公司在MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。
它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
①完善的外部总线。
MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。
②CPU外围功能单元的集中管理模式。
③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。
3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。
Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。
随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。
4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。
随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机1.2 AT89C51的主要特性·与MCS-51 兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·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1.3管脚说明VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
1.4振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
1.5芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
二、硬件电路的设计2.1 AT89C51下载器部分SP-51Pro（即Easy51pro）编程器可以烧录Atmel公司系列单片机芯片，具有性能稳定,烧录速度快,性价比高等优点。
产品性能介绍如下:⑴支持的芯片支持目前最为经典和市场占有量最大的ATMEL公司生产的AT89C51、C52、C55和最新的S51、S52；AT89C1051、2051、4051等芯片。
⑵产品特点1.使用串口通讯,芯片自动判别，编程过程中的擦除、烧写、校验各种操作完全由编程器上的监控芯片89C51控制,不受PC配置及其主频的影响,因此烧写成功率高可以达到100％，烧写速度很快并且烧写速度和微机的档次无关。
2.采用57600高速波特率进行数据传送,编程速度可以和一般并行编程器相媲美,经测试,烧写一片4K ROM的AT89C51仅需要9.5S,而读取和校验仅需要3.5S。
3.体积小巧,省去笨重的外接电源适配器,直接使用USB端口5V电源, 携带方便，非常初学者学习51单片机的要求。
4.软件界面友好,菜单、工具栏、快捷键齐全,全中文操作，提供加密功能，可以保护您的创作产权。
可以说是麻雀虽小，五脏俱全！5.功能完善,具有编程、读取、校验、空检查、擦除、加密等系列功能;6.40pin和20pin锁紧插座,所有器件全部以第一脚对齐,无附加跳线,对于DIP封装芯片无需任何适配器;7.采用优质万用锁紧插座，和接触不良等问题彻底说再见，可烧写40脚单片机芯片和20脚单片机芯片8.改进的烧写深度确保每一片C51系列芯片的反复烧写次数都能达到1000以上！内部数据至少保存10年。
9.因为采用了9针传口通讯，这样一来就不会再和打印机抢一个打印口，随时随地想烧就烧，让芯片编程成为一种快乐！(3)硬件连接1.通讯电缆与编程器连接好，2.将串口插头插入电脑串口，B插头插入电脑任一个USB口，此时编程器上LED点亮，表明电源接通。
4.接着安装软件，本软件支持Win9x/me/2000/NT,标准Window操作界面。
本软件属于绿色软件，不需要安装，直接把相关的软件拷贝到硬盘中，运行其中的Easy 51Pro 2_0程序即可。
⑷软件使用程序启动后，会自动检测硬件及连接，状态框中显示“就绪”字样，表示编程器连接和设置均正常。
否则请检查硬件连接和端口设置。
把单片机芯片正确地放到编程器的相应插座上，注意，芯片的缺口要朝向插座的把手方向。
芯片放好后，就可以对芯片进行读写操作了，读写操作按下面的步骤进行：1、程序运行，请先选择器件（点下选框）2、用“打开文件”选择打开要编写的.HEX 和.BIN 文件3、用“保存文件”可以保存读出来的文件4、用“擦除器件”擦除芯片5、用“写器件”编程6、用“读器件”读取芯片中的程序，加密的读不出来7、用“校验数据”检查编程的正确与否8、用“自动完成”自动执行以上各步骤9、用“加密”选择加密的级数2.12电机驱动部分2.2电机驱动部分图4-3中所示为一个典型的直流电机控制电路。
电路得名于“H 桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。