直流电机测速并显示
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。
直流电机测速系统课程设计
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。
基于proteus的直流电机测速系统仿真
第2期(总第189期)2015年04月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo.2Apr.文章编号:1672‐6413(2015)02‐0214‐02基于Proteus的直流电机测速系统仿真张小石,郝秀平(中北大学机电工程学院,山西 太原 030051)摘要:介绍了由AT89C51、LCD和L256组成的直流电机测速系统,详细介绍了系统的设计框图,并通过Proteus软件实现仿真。
仿真结果表明该系统具有可控调速、显示直观等特点。
关键词:直流电机;Proteus;仿真;测速系统中图分类号:TP391畅9∶TM33 文献标识码:B收稿日期:2014‐05‐26;修订日期:2014‐12‐26作者简介:张小石(1987‐),男,山西阳泉人,在读硕士研究生,主要从事链式自动机驱动技术。
0 引言直流电机的测速系统通过LCD可视化地显示电机的转速,便于操作人员观察,使其能够更加有效地对电机进行控制。
Proteus软件提供了大量的单片机仿真元器件,相当于虚拟实验室,节省了直流电机的研制成本,缩短了研制周期。
从科学的研究角度来看,基于Proteus的直流电机仿真是必要的、合理的。
1 直流电机测速系统的硬件总体设计本设计实现的是通过LCD显示电机的转速信息。
系统采用AT89C51单片机,通过键盘控制电机并进行可控转速显示,该系统的总体结构框图如图1所示。
图1 直流电机测速系统结构框图2 直流电机测速系统的软件设计直流电机测速系统软件编程时采用了模块化的设计思想,主要功能模块被编成独立的函数,由主程序调用。
其主要的程序模块包括初始化程序、键盘信号采集及处理程序、液晶显示程序、可控调速程序、信息显示程序和超限报警程序。
系统的软件主要采用C语言编制,对单片机程序进行调试,最终实现仿真的相应功能。
3 仿真主要过程在keilc中编译程序并运行,运行结果说明程序调试成功。
程序调试图见图2。
直流电机速度PID控制系统设计毕业论文(设计).doc.doc
序号(学号〉: 161240303长春大学 毕业设计(论文)直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要:针对现有的直流电机控速难的问题,本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器,搭载了L298n为电机驱动,通过霍尔元件进行测速,通过按键控制电机的转动方向和转动速度,并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测,通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制,并且可以显示出当前电机的转速。
关键词:单片机;PID算法;直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机,俗称马达,在现实生活中,我们处处都可以见到电机的身影,小到小学生玩的电动四驱车,大到炼钢厂用的滚动罐,这些都是电机家族的成员。
基于EL-MUT-III实验箱的直流电动机的测速和调速
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
基于 E L — MU T — I I I 实验箱的直流电动机的 测速和调速
张 云 刘 害鑫 曹贯 强 ( 中国矿业大学< 北京> 机 电与信息工程学院 , 中国 北京 1 0 0 0 0 0 )
e l a b o r a t e s t h e b a s i c s t r u c t ur e . wo r k i n g p in r c i p l e a s we l l a s h a r dwa r e a n d s o f t wa r e d e s i g n o f t h e s p e e d c o n t r o l s y s t e m o f t h e DC mo t o r .I n t h e p r e s e n t s y s t e m. t h e i mp u l s e s i g n a l i s o u t p u t b y t h e Ha l l e l e me n t a n d c o u n t e d b y t h e 8 0 C5 1 e x t e r na l i te n r r u p t I NT0 ,S O t h a t t e h mo t o r s p e e d c a n b e me a s u l  ̄ d
【 摘 要】 本文设计基 于 E L — MU T — I I I 实验 箱以及 K e i l C环境 下的 c语 言编程, 阐述 了直流 电机测速调 速 系统的基本结构 、 工作 原理及 其 硬 件设计和软件设计 本 系统采用霍 尔元器件输 出脉冲信号 S I G N A L , 利用 8 0 C 5 1 外部 中断 I N T 0对 S I G N A L 进行 计数 , 测得 电动机 的转速 , 并 通过 L E D显示 使 用 H D 8 2 7 9 . 从键盘输入设 定转速 并经 L E D显示。通过实测转速 与设定转速比较 , 经过 闭环 系 统 变步长调速 , 改变 D A C 0 8 3 2 输 出模拟 电压值 . 来控制直流电动机 的转速。 【 关 键词】 直流电动机 ; 单片机 ; c语 言; 测速 ; 调速
实验13--直流电机测速实验
4562、由DAC0832经功放电路驱动直流电机,计数光电开关通关次数并经过换算得出直流电机的转速,并将转速显示在LED上。
3、G5区的0、1号按键控制直流电机转速快慢, (最大转速≈96r/s,5V,误差±1r/s)六、演示程序(完整程序见目录SPEED);键盘、LED显示子程序请参阅综合实验一.MODEL TINYEXTRN CMD_8279:WORD, DATA_8279:WORDEXTRN Display8:NEAR, SCAN_KEY:NEAR,GetKeyA:NEARPCIBAR1 EQU 14H ;PCI9052 I/O基地址(用于访问局部配置寄存器)PCIBAR3 EQU 1CH ;8位I/O空间基地址(它就是实验仪的基地址,;也为DMA & 32 BIT RAM板卡上的8237提供基地址) PCIIPR EQU 3CH ;IRQ号INTCSR EQU 4CH ;PCI9052 INTCSR地址mask_int_9052 EQU 24HVendor_ID EQU 10EBH ;厂商ID号Device_ID EQU 8376 ;设备ID号VoltageOffset EQU 5 ;0832调整幅度.STACK 200.DATAIO8259_0 DW 00F0HIO8259_1 DW 00F1HRD_IO8259 DW 0000HCon_8253 DW 00E3HT0_8253 DW 00E0HT1_8253 DW 00E1HDA0832 DW 00D0HIO_Bit8_BaseAddress DW ?PCI_IO_BaseAddress0 DW ?PCI_IRQ_NUMBER DB ?INT_MASK DB ?INT_Vector DB ?INT_CS DW ? ;保护原中断入口地址INT_IP DW ?msg0 DB 'BIOS不支持访问PCI $'msg1 DB '找不到Star PCI9052板卡 $'msg2 DB '读PCI9052 I/O基地址时出错$'msg3 DB '读8位I/O空间基地址时出错$'msg4 DB '读IRQ号出错$'buffer DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区,8个字节buffer1 DB 8 DUP(0) ;显示缓冲区,8个字节VOLTAGE DB 0 ;转换电压数字量Count DW 0 ;一秒转动次数NowCount DW 0 ;当前计数值kpTime DW 0 ;保存上一次采样时定时器的值bNeedDisplay DB 0 ;需要刷新显示.CODESTART: MOV AX,@DATAMOV DS,AXMOV ES,AXNOPCALL InitPCICALL ModifyAddress ;根据PCI提供的基地址,将偏移地址转化为实地址CALL ModifyVector ;修改中断向量、允许中断MOV bNeedDisplay,1 ;显示初始值MOV VOLTAGE,99H ;初始化转换电压输入值,99H-3.0VMOV Count,0 ;一秒转动次数MOV NowCount,0 ;当前计数值MOV kpTime,0 ;保存上一次采样时定时器的值CALL DAC0832 ;初始D/ACALL Init8253CALL Init8259STIMAIN: CALL IfExitCALL GetKeyA ;按键扫描JNB Main1JNZ Key1Key0: MOV AL,VoltageOffset ;0号键按下,转速提高ADD AL,VOLTAGECMP AL,VOLTAGEJNB Key0_1MOV AL,0FFH ;最大Key0_1: MOV VOLTAGE,AL ;D/ACALL DAC0832JMP Main2Key1: MOV AL,VOLTAGE ;1号键按下,转速降低SUB AL,VoltageOffsetJNB Key1_1XOR AL,AL ;最小Key1_1: MOV VOLTAGE,ALCALL DAC0832 ;D/AJMP Main2Main1: CMP bNeedDisplay,0JZ MAINMOV bNeedDisplay,0 ;1s定时到刷新转速Main2: CALL RateTest ;计算转速/显示JMP MAIN ;循环进行实验内容介绍与测速功能测试;转速测量/显示RateTest: MOV AX,CountMOV BL,10DIV BLCMP AL,0JNZ RateTest1MOV AL,10H ;高位为0,不需要显示RateTest1: MOV buffer,AHMOV buffer+1,ALMOV AL,VOLTAGE ;给0832送的数据AND AL,0FHMOV buffer+4,ALMOV AL,VOLTAGEAND AL,0F0HROR AL,4MOV buffer+5,ALMOV buffer+2,10H ;不显示MOV buffer+3,10HMOV buffer+6,10HMOV buffer+7,10HLEA SI,bufferLEA DI,buffer1MOV CX,8REP MOVSBLEA SI,bufferCALL Display8 ;显示转换结果RETTimer0Int: MOV bNeedDisplay,1MOV AX,NowCountSHR AX,1SHR AX,1MOV Count,AX ;转一圈,产生四个脉冲,Count = NowCount/4MOV NowCount,0RETIntProc: PUSH AXPUSH DXCALL ClearIntMOV DX,RD_IO8259IN AL,DXIN AL,DX ;判断由哪个中断源引起的中断CMP AL,08HJNZ IntProc1CALL Timer0IntJMP IntProc2IntProc1: CMP AL,0FHJNZ IntProc2CALL CountIntIntProc2: MOV DX,IO8259_0MOV AL,20HOUT DX,ALPOP DXPOP AXIRETCountInt: MOV DX,Con_8253MOV AL,40HOUT DX,AL ;锁存MOV DX,T1_8253IN AL,DXMOV AH,ALIN AL,DXXCHG AL,AH ;T1的当前值XCHG AX,kpTimeSUB AX,kpTimeCMP AX,100JB CountInt1 ;前后二次采样时间差小于100,判断是干扰INC NowCountCountInt1: RETInit8253 PROC NEARMOV DX,Con_8253MOV AL,34HOUT DX,AL ;计数器T0设置在模式2状态,HEX计数MOV DX,T0_8253MOV AL,12HOUT DX,ALMOV AL,7AHOUT DX,AL ;CLK0=31250Hz,1s定时MOV DX,Con_8253MOV AL,74HOUT DX,AL ;计数器T1设置在模式2状态,HEX计数MOV DX,T1_8253MOV AL,0FFHOUT DX,ALMOV AL,0FFHOUT DX,AL ;作定时器使用RETInit8253 ENDPInit8259 PROC NEARMOV DX,IO8259_0MOV AL,13HOUT DX,ALMOV DX,IO8259_1MOV AL,08HOUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,7EHOUT DX,ALRETInit8259 ENDP;数模转换,A-转换数字量DAC0832 PROC NEARMOV DX,DA0832MOV AL,VOLTAGEOUT DX,ALRETDAC0832 ENDP;IfExit、InitPCI、ModifyAddress、ModifyVector、ClearInt、Exit子程序请参阅8259实验END START七.实验扩展及思考题实验内容:在日光灯或白炽灯下,将转速调节到25、50、75,观察转盘有什么现象出来。
PWM直流电机调速实验报告
直流电机PWM调速模块由测速电路和PWM调速电路两部分组成。模块的电源由接口总线引入。本模块使用的电机为5V直流电机。
1)电机测速部分
①直流电机测速原理介绍
电机测速部分由光电开关完成,电机带动一个周边均匀分布圆孔的金属圆盘,当电机转动时,圆盘跟着一起转动。光源发出的光通过圆孔照射到光电器件上,当圆孔随着电机轴转动时,光电开关可以输出和圆孔数目相同的脉冲,从而测得转速。
3.观察直流电机转速,一段时间后控制在程序设定的值30转/S的左右。
三、实验原理图
四、实验原理
1.PWM的调速原理
PWM调速是通过改变输出脉冲的占空比,从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式下,电机的转动方向不变,改变的只是转速;而在双极性方式下,电机的转动方向和转速都是可变的。本实验是单极性控制,其基本原理如下:
shortdelay(PWMH);
PWM=0;//turn off电机
shortdelay(PWML);
}
}
五、实验结论及讨论
本实验成功实现了直流电机转速的控制,转速设定值为30r/s,通过数码管显示出当前转速,和设定值,利用脉宽调制原理对电机转速进行间接控制。
本实验实现了通过PWM方法使输出电压改变从而改变直流电机转速的目标,并且电机的转速可以显示出来。因此,本实验既达到了动态调节电机转速,又实现了实时检测电机运转情况。
机电一体化实验报告
题目:
PWM直流电机调速实验
学生姓名:
学号:
指导教师:
张友旺
学院:
机电工程学院
专业班级:
机械1604班
日期2019年12月
课程设计实验报告-直流电机测速 (1)
直流电机测速摘要设计一种直流电机调速系统,以STC89C52 为控制核心,通过ULN2003 驱动电机,使用ST151 测量转速,实现了按键输入、电机驱动、转速控制、转速显示等功能。
关键词:直流电机, 80C51, ULN2003, 转速控制第一章题目描述直流小电机调速系统:采用单片机、ul n2003 为主要器件,设计直流电机调速系统,实现电机速度开环可调。
要求:1、电机速度分30r /m、60r /m、100r /m共3 档;2、通过按选择速度;3、检测并显示各档速度。
所需器件:实验板(中号)、直流电机、STC89C52、电容(30pFⅹ2、10uF ⅹ2)、数码管(共阳、四位一体)、晶振(12M H z )、小按键(4 个)、ST151、电阻、发光二极管等。
第二章方案论述按照题给要求,我们最终设计了如下的解决方案:用户通过键盘键入控制指令(开关),微控制器在收到指令后改变输出的 PW M波,最终在 U LN2003 的驱动下电机转速发生改变。
通过 ST151 传感器测量电机扇叶的旋转情况,将转速显示在数码管上。
在程序主循环中实现按键扫描与转速显示,将定时器0 作为计数器,计数ST151 产生的下降沿,可算出转速,并送至数码管显示。
第三章硬件部分设计系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。
在硬件搭建前,先通过Pr ot eus Pr o 7. 5 进行硬件仿真实现。
1. 时钟电路系统采用12M 晶振与两个30pF 电容组成震荡电路,接STC89C52 的 XTAL1 与 XTAL2 引脚,为微控制器提供时钟源2. 按键电路四个按键分别控制电机的不同转速,即控制 PW M波高电平的占空比,以实现电机的速度控制,采用开环控制方法,不是十分精确,但控制简单,易实现,代码编写简单3. 显示部分系统采用4 位共阴极数码管实现转速显示。
数码管的位选端1~4 分别接STC89C52 的P2. 0~P2. 3 管脚,端选段A~G与 D P分别接 STC89C52 的 P0. 0~P0. 7 管脚。
直流电机调速系统实验
第一章直流电机调速系统实验实验一单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。
(3)认识闭环反馈控制系统的基本特性。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标,通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统,而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈,电流反馈,电压反馈等。
在单闭环系统中,转速单闭环使用较多。
在本装置中,转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号,经“转速变换”后接到“速度调节器”的输入端,与“给定”的电压相比较经放大后,得到移相控制电压U ct,用作控制整流桥的“触发电路”,触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间,以改变“三相全控整流”的输出电压,这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化,电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定,速度调节器采用P(比例)调节对阶跃输入有稳态误差,要想消除上述误差,则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时,闭环系统对速度变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中,将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端,与“给定”的电压相比较,经放大后,得到移相控制电压U ct,控制整流桥的“触发电路”,改变“三相全控整流”的电压输出,从而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样,电流调节器若采用P(比例)调节,对阶跃输入有稳态误差,要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。
当“给定”恒定时,闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
直流电机测速实训报告
一、实训目的通过本次实训,使学生了解直流电机测速的基本原理,掌握直流电机测速仪的设计与制作方法,提高学生的动手能力和创新意识。
同时,培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。
二、实训内容1. 直流电机测速原理直流电机测速是通过测量电机转动时产生的电压信号,从而确定电机的转速。
常用的测速方法有电磁测速、光电测速和霍尔元件测速等。
本次实训采用霍尔元件测速方法。
2. 直流电机测速仪的设计与制作(1)电路设计直流电机测速仪的电路主要由以下几个部分组成:电源模块、霍尔元件模块、放大电路模块、滤波电路模块、A/D转换模块、单片机控制模块和显示模块。
(2)硬件制作根据电路设计,制作电路板,焊接各个元件,连接好电路。
(3)软件编程编写单片机控制程序,实现以下功能:1)采集霍尔元件输出的电压信号;2)将电压信号转换为转速值;3)将转速值显示在LCD屏幕上;4)通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定。
3. 实验步骤(1)组装测速仪按照电路图组装好测速仪,确保各个元件焊接牢固,电路连接正确。
(2)调试测速仪将组装好的测速仪接入电源,调试各个模块,确保电路正常工作。
(3)测试测速仪将测速仪与待测电机连接,通过红外遥控器控制测速仪的开关和转速设定,观察LCD屏幕上显示的转速值是否准确。
三、实训结果与分析1. 实验结果本次实训成功制作了一台直流电机测速仪,通过测试,测速仪能够准确测量电机的转速,满足实验要求。
2. 结果分析(1)电路设计合理,元件选择合适,电路连接正确,确保了测速仪的正常工作。
(2)软件编程实现功能完善,能够满足实验要求。
(3)测速仪具有较好的稳定性和抗干扰能力。
四、实训总结1. 通过本次实训,使学生掌握了直流电机测速的基本原理和测速仪的设计与制作方法。
2. 提高了学生的动手能力和创新意识,培养了团队合作精神和严谨的科学态度。
3. 深化了对电子电路、单片机编程和传感器应用等课程知识的理解。
五、实训体会1. 在实训过程中,认真对待每一个环节,确保电路连接正确,编程无误。
直流电机PWM调速
直流电机转速的PWM控制测速王鹏辉姬玉燕摘要本设计采用PWM的控制原理来完成对直流电机的正转、反转以及其加速、减速过程的控制,在此过程中是通过单片机的定时器加上中断的方式产生不同时长的高低电压脉冲信号来完成。
并通过霍尔传感器对直流电机的转速进行测定,最后将实时测定的转速数值1602液晶屏上。
关键词:PWM控制直流电机霍尔传感器 1602液晶显示屏 L298驱动一、设计目的:了解直流电机工作原理,掌握用单片机来控制直流电机系统的硬件设计方法,熟悉直流电机驱动程序的设计与调试,能够熟练应用PWM方法来控制直流电机的正反转和加减速,提高单片机应用系统设计和调试水平。
1.1系统方案提出和论证转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。
本说明书中给出两种转速测量方案,经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计,总体电路我们有两套设计方案,部分重要模块也考虑了其它设计方法,经过分析,从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑,我们才最终选择了一个方案。
下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。
1.2 方案一:霍尔传感器测量方案霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的?其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。
本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。
霍尔转速传感器的结构原理图如图3.1, 霍尔转速传感器的接线图如图3.2 。
传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。
图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图方案霍尔转速传感器的接线图缺点:采用霍尔传感器在信号采样的时候,会出现采样不精确,因为它是靠磁性感应才采集脉冲的,使用时间长了会出现磁性变小,影响脉冲的采样精度。
直流电机转速测量系统的设计
一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。
转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min表示。
本次课程设计选用光电测速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min,测量的相对误差<1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。
本次课设需满足以下设计要求:1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数;2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速;3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。
二、方案论证本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。
原理方框图如图1所示:图1电机转速测量系统原理框图在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。
当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。
脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。
再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来三、电路设计1.光电转换电路在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。
其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。
在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。
单片机控制直流电机并测速(电压AD、DA转换以及pwm按键调速正转反转)
单片机原理及应用课程设计报告书题目:用单片机控制直流电动机并测量转速姓名:徐银浩学号:1110702225专业:电子信息工程指导老师:沈兆军设计时间:2014年 11月信息工程学院目录1. 引言 01.1 设计意义 01.2 系统功能要求 02. 方案设计 03. 硬件设计 (2)3.1 AT89C51最小系统 (3)3.2 按键电路 (4)3.3 A/D转换模块 (4)3.4. D/A转换模块 (6)3.5 电机转速测量电路 (7)3.6 显示电路 (8)3.7 总电路图 (10)4. 软件设计 (101)4.1 系统主程序设计 (12)4.2 按键扫描程序设计 (12)4.3 显示子程序 (12)4.4 定时中断处理程序 (12)4.5 A/D转换程序 (13)5. 系统调试 (14)6. 设计总结 (16)7. 参考文献 (17)8. 附录A;源程序 (18)9. 附录B;电路原理总图、作品实物图片 (23)用单片机控制直流电动机并测量转速1 引言1.1. 设计意义电动机作为最主要的动力源,在生产和生活中占有重要地位。
电动机的调速控制过去多用模拟法,随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现,电动机的控制也发生了深刻的变化,本系统利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理,通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号,经AD后,输入到AT89C51中,AT89C51将此信号转发给DAC0832,通过功放电路放大后,驱动直流电机。
1.2.系统功能要求单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。
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。
手动扩展。
在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电动机减速减。
在手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。
用显示器LED或LCD显示数码移动的速度,及时形象地跟踪直流电动机转速的变化情况。
直流电机的测速实验
实验十四直流电机的测速实验一、实验目的1、掌握直流电机的工作原理。
2、了解开关型霍尔传感器的工作原理和使用方法。
3、掌握电机测速的原理。
二、实验原理直流电机是我们生活当中常用的一种电子设备。
其内部结构如下图14-1所示:图14-1 直流电机结构图下面就上图来说明直流电机的工作原理。
将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过,由于电磁作用,这样电枢导体将会产生磁场。
同时产生的磁场与主磁极的的磁场产生电磁力,这个电磁力作用于转子,使转子以一定的速度开始旋转。
这样电机就开始工作。
为了能够测定出电机在单位时间内转子旋转了多少个周期,我们在电机的外部电路中加入了一个开关型的霍尔原件(44E),同时在电子转子上的转盘上加入了一个能够使霍尔原件产生输出的带有磁场的磁钢片。
当电机旋转时,带动转盘是的磁钢片一起旋转,当磁钢片旋转到霍尔器件的上方时,可以导致霍尔器件的输出端高电平变为低电平。
当磁钢片转过霍尔器件上方后,霍尔器件的输出端又恢复高电平输出。
这样电机每旋转一周,则会使霍尔器件的输出端产生一个低脉冲,我们就可以通过检测单位时间内霍尔器件输出端低脉冲的个数来推算出直流电机在单位时间内的转速。
直流电机和开关型霍尔器件的电路原理图如下图14-2所示:图14-2 直流电机、霍尔器件电路图电机的转速通常是指每分钟电机的转速,也就是单位为rpm,实际测量过程中,为了减少转速刷新的时间,通常都是5~10秒刷新一次。
如果每6秒钟刷新一次,那么相当于只记录了6秒钟内的电机转数,把记录的数据乘10即得到一分钟的转速。
最后将这个数据在数码管上显示出来。
最后显示的数据因为是将数据乘以10,也就是将个位数据的后面加上一位来做个位即可,这一位将一直为0。
如:45*10变为450,即为在“45”个位后加了一位“0”。
由此可知,这个电机的转速的误差将是20以内。
为了使显示的数据能够在数码管是显示稳定,在这个数据的输出时加入了一个16位的锁存器,把锁存的数据送给数码管显示,这样就来会因为在计数过程中,数据的变化而使数码管显示不断变化。
步进电机实验报告(1)
步进电机控制实验一、实验目的步进电机作为一种数字控制电机,可以准确的控制角度和距离应用非常广泛,本实验利用SPCE061A单片机通过自己编写程序实现步进电机的控制使我们加深对步进电机的了解,同时学会使用步进电机的驱动芯片WZM-2H042M。
另外要求我们掌握单片机控制步进电机的硬件接口电路,以及熟悉步进电机的工作特性。
二、实验内容根据步进电机驱动电路,使用单片机驱动步进电机,控制步进电机正转、反转操作。
三、实验要求按实验内容编写程序,并在实验仪上调试和验证。
四、实验说明1.步进电动机有三线式、五线式、六线式三种,但其控制方式均相同,必须以脉冲电流来驱动。
若每旋转一圈以20个励磁信号来计算,则每个励磁信号前进18度,其旋转角度与脉冲数成正比,正、反转可由脉冲顺序来控制。
2.步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁,其中全步励磁又有1相励磁及2相励磁之分,而半步励磁又称1-2相励磁。
图为步进电动机的控制等效电路,适应控制A、B、/A、/B的励磁信号,即可控制步进电动机的转动。
每输出一个脉冲信号,步进电动机只走一步。
因此,依序不断送出脉冲信号,即可步进电动机连续转动。
a.1相励磁法:在每一瞬间只有一个线圈导通。
消耗电力小,精确度良好,但转矩小,振动较大,每送一励磁信号可走18度。
若欲以1相励磁法控制步进电动机正转,其励磁顺序如图所示。
若励磁信号反向传送,则步进电动机反转。
励磁顺序: A→B→C→D→AA B C DSTEP1 1 0 0 02 0 1 0 03 0 0 1 04 0 0 0 1b.2相励磁法:在每一瞬间会有二个线圈同时导通。
因其转矩大,振动小,故为目前使用最多的励磁方式,每送一励磁信号可走18度。
若以2相励磁法控制步进电动机正转,其励磁顺序如图所示。
若励磁信号反向传送,则步进电动机反转。
励磁顺序: AB→BC→CD→DA→ABSTEP A B C D1 1 1 0 02 0 1 1 03 0 0 1 14 1 0 0 1c.1-2相励磁法:为1相与2相轮流交替导通。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要:直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势,由于时代的持续进步,与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而,以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关,怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生,可以较好的处理该方面的情况,不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度,还可以合理管控直流电机的运行速度,从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此,本文重点分析了直流电机调速控制的方式,进一步对测速系统进行设计,以供相关人员参考。
关键词:直流电机;调速控制;测速系统目前,直流发电机的应用非常广泛,在自动化装备领域中,其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机,保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时,其所用的电流量会增大很多,造成一定的冲击力,这种冲击力会造成一定的影响,比如充电器出现损坏、短路等,这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此,为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题,需要对调速与测速系统进行控制与设计,以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改,以此来完成对电机转速的调节工作,对于电机而言,当自身的电压方向出现改变,那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主,利用脉冲信号的输出特性来进行传输,并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号,通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作,从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中,电机内部的脉冲占比越大,转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主,为了确保整个驱动电机能够得到有效控制,将三极管进行单片机的引脚安装,将基极部分分别安装,从而来确保当电机处于运行状态时,能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时,另一端会通过开展低电平的模式来进行应用,这时的直流电机会呈现为正转状态,反之亦然。
课程设计---直流电动机测速系统设计
专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系:专业班级:小组成员:指导教师:日期:前言1.题目要求设计题目:直流电动机测速系统设计描述:利用单片机设计直流电机测速系统具体要求: 8051 单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度,并显示。
元件: STC89C52、晶振(12MHz)、小按键、 ST151、数码管以及电阻电容等2.组内分工(1)负责软件及仿真调试:主要由完成(2)负责电路焊接:主要由完成(3)撰写报告:主要由完成3.总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示 :数码管显示按键控制单片机 PWM 电机驱动一、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
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) 、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。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种:①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差 ; 另一项是量化± 1 误差。
直流电机的转速检测及电路设计
摘要在电气时代的今天,电动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。
系统主要功能是:AT89C51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,在超速或低俗过低都会停止电动机,蜂鸣器发音,显示器不显示,从实用角度看,评价一个系统实用价值的重要标准,就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。
本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统,要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示,转速数据显示精度要达到转速个位数,有转速高、低限报警提示。
本设计使用6V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,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行计数,调用计算公式计算出转速,调用显示程序在LED上,其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量,LED显示部分主要是把转速显示出来,显示范围在0-3000r/min之间。
本设计主要研究直流电机的控制和测量方法,效率高,电路简单,使用也比较广泛,测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号,具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。
从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。
关键词:单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图A/D 和D/A转换器目录摘要 (2)第一章:引言 (5)第二章:系统功能分析 (7)2.1 系统功能概述 (7)2.2 系统要求及主要内容 (7)2.3 系统技术指标 (7)第三章:系统总体设计 (8)3.1 硬件电路设计思路 (8)3.2 软件设计思路 (9)第四章:硬件电路设计 (8)4.1 单片机描述 (12)4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12)4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13)4.2 外围电路设计 (14)4.2.1时钟电路 (14)4.2.2复位电路 (14)4.2.3测速电路 (15)4.2.4报警电路 (16)4.2.5显示电路 (16)4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18)第五章:软件电路设计 (20)第六章:系统调试 (23)6.1 硬件调试 (23)6.2 软件调试 (24)6.3 综合调试 (24)6.4 故障分析与解决方案 (24)6.4.1 故障出现情况 (24)6.4.2 解决方案 (25)第七章:结论 (30)参考文献 (31)致谢 (28)附录 (29)第一章引言电子技术的高速发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别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。
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可实现功能:
1 可控制左右旋转
2 可控制停止转动
3 有测速功能,即时显示在液晶上
4 有速度档位选择,分五个档次,但不能精确控速
5 档位显示在液晶上
用到的知识:
1 用外部中断检测电机送来的下降沿,在一定时间里统计
脉冲个数,进行算出转速。
2 通过改变占空比可改变电机速度,占空比的改变可以通过改变定时器的重装初值来实现。
3 要想精确控制速度,还需要用自动控制理论里的PID算法,但参数难以选定,故在此设计中没有涉及!
#include<>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit PW1=P1^0 ;
sbit PW2=P1^1 ; ;
write_data('0'+shi);
write_data('0'+ge);
}
/******延时函数********/
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--) ;
}
/************写指令************/
void write_com(uchar com)
{
lcdrs=0;
Da=com;
delay(1);
lcden=1;
delay(1);
lcden=0;
}
/************写数据**********/
void write_data(uchar date)
{
lcdrs=1;
Da=date;
delay(1);
lcden=1;
delay(1);
lcden=0;
}
/************液晶初始化**********/
void lcd_init()
{
lcden=0;
write_com(0x38) ; //初始化
write_com(0x0c) ; //打开光标 0x0c不显示光标 0x0e光标不闪,0x0f光标闪
write_com(0x01) ; //清显示
write_com(0x80+0x40);
write_data('0');
write_data(' ');
write_data('G');
write_data('e');
write_data('a');
write_data('r');
}
/***********键盘扫描程序**********/
void keyscan()
{
if(stop==0)
{
TR1=0; //关闭定时器0 即可停止转动
end_turn; // 停止供电
write_com(0x80+0x40);
write_data('0');
}
if(left==0)
{
TR1=1;
dflag=1; //转向标志置位则左转
write_com(0x80+0x40);
write_data('0'+sflag);
}
if(right==0)
{
TR1=1;
dflag=0; //转向标志复位则右转
write_com(0x80+0x40);
write_data('0'+sflag);
}
if(accelerate==0)
{
delay(10) ; //延时消抖
if(accelerate==0)
{
while(accelerate==0) ; //等待松手
sflag++;
if(sflag==2)
{
t0=20000;
t1=30000; //占空比为百分之60
write_com(0x80+0x40);
write_data('2');
}
if(sflag==3)
{
t0=15000;
t1=35000; //占空比为百分之70
write_com(0x80+0x40);
write_data('3');
}
if(sflag==4)
{
t0=10000;
t1=40000; //占空比为百分之80
write_com(0x80+0x40);
write_data('4');
}
if(sflag==5)
{
t0=5000;
t1=45000; //占空比为百分之90
write_com(0x80+0x40);
write_data('5');
}
if(sflag>=6)
{
sflag=0;
t0=25000;
t1=25000;
write_com(0x80+0x40);
write_data('1');
}
}
}
}。