基于51单片机的直流电机转速测量与控制
基于51单片机的直流电机转速测控系统设计
基于51单片机的直流电机转速测控系统设计0 引言目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾，且采样时间较长，难以测得瞬时转速。
本文介绍的电机控制系统利用PWM 控制原理，同时结合霍尔传感器来采集电机转速，并经单片机检测后在显示器上显示出转速值，而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量，并超限自动报警。
本系统同时设置有按键操作仪表，可用于调节电机的转速。
1 系统方案的制定直流电机控制系统主要是以C8051 单片机为核心组成的控制系统，本系统中的电机转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此，由MCU 内部的可编程计数器阵列输出PWM 波，以调整电机两端电压与控制波形的占空比，从而实现调速。
本系统通过霍尔传感器来实现对直流电机转速的实时监测。
系统的设计任务包括硬件和软件两大部分，其中硬件设计包括方案选定、电路原理图设计、PCB 绘制、线路调试：软件设计包括内存空间的分配，直流电机控制应用程序模块的设计，程序调试、软件仿真等。
2 硬件设计C8051 是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有64 个数字I／O 引脚，片内含有VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器，是真正能独立工作的片上系统，并能快捷准确地完成信号采集和调节。
同时也方便软件编程、干扰防制、以及前向通道的结构优化。
本单片机控制系统与外部连接可实时接收到外部信号，以进行对外部设备的控制，这种闭环系统可以较准确的实现设计要求，从而制定出一个合理的方案，图1 所示是电机测控系统框图。
本系统先由单片机发出控制信号给驱动电机，同时通过传感器检测电机的转速信号并传送给单片机，单片机再通过软件将测速信号与给定转速进行比较，从而决定电机转速，同时将当前电机转速值送LED 显示。
此外，也可以通过。
基于51单片机的直流电机转速测控系统设计
基于51单片机的直流电机转速测控系统设计—内容提要：随着现代科技的不断发展，现在的电子产品越来越多，在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。
具有划时代的意义。
在电机控制方面也是靠人的感觉，没有侧速和侧距的概念，以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单；加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。
本文结合LCD显示、电机控速、红外侧距、键盘操作等多种技术，实现了基于51单片机的电机转速测量控制系统的设计。
本文从第二章方案论证与选择开始，就阐述了该系统的基本工作原理、所采用的相关技术等，进而交代了电机转速测量控制的实现方法。
最后重点阐述了LCD液晶显示和案键部分。
该设计经过测试，实现了在LCD上的菜单多级滚动显示，达到预期的设计效果。
基于该系统在LCD上实现菜单控制系统在电路图设计比较方便，主要分为四部分，电源部分、安键部分、LCD显示部分和控制部分；较复杂的是在控制软件部分，软件控制部分分为三部分，一部分是安键判断部分、菜单控制部分和显示部分。
关键词：单片机电机液晶显示器按键红外元件目录一、引言 4二、方案论证 4（一）基于嵌入式单片机的设计方案 4（二）基于EDA为核心的设计方案 5（三）方案选择 5三．结构设计 5（一）CPU控制模块 6（二）键盘模块7（三）LCD液晶显示模块7（四）电源模块8（五）红外侧距模块9（六）PWM电机控制模块9四、各硬件模块设计9(一)电源设计9（二）键盘设计10（三）LCD液晶显示设计11（四）CPU硬件设计13（五）时钟模块15（六）红外测速模块15（七）电机模块16五、软件设计17(一)初始化和主程序模块17（二）按键模块19（三）显示部分21（四）电机程序设计说明35六、测试报告35七、总结38八、附录38参考文献591 引言直流电机监控系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。
基于51单片机的红外遥控控制电机转速设计
摘要本文首先描述了红外线通信原理和红外线接收电路，其次，介绍了直流电机的结构和工作原理，然后，详细的阐述了单片机内部结构及其原理，最后，着重介绍了PWM调速和直流电动机正转，反转和制动的原理。
直流电机具有良好的调速特性。
调速简单，平滑，调速范围大，过载能力强的特点。
能满足工业和生活中各种不同的要求，在近代社会发展中起着重要的作用。
电机采用红外遥控功能控制后，整个电机控制更简单、方便、且易于操作。
本文中通过红外线按键发射遥控信号，经过红外线接收元件接收信号，然后通过单片机对直流电动机的控制，实现对电动机的启动，降速、升速和停止功能。
关键词红外线遥控，直流电机，单片机，调速，制动PS:毕业设计14届知网查的重复率是0.3% 拿出来给学弟学妹们参考一下也可以代做毕业设计论文全手工保证不重复写论文或者做板子都可以电路设计单片机软件编程PLC也差不多扣扣9.1.4.0.7.8.0.9.9 联系我AbstractThis paper describes the principle of infrared communication and the infrared receiving circuit, secondly, introduced the structure and working principle of DC motor, and then, described in detail the internal structure and principle of single chip microcomputer, finally, introduces the PWM control and the DC motor forward, reverse, brake principleDC motor with a speed regulation characteristic of good. Speed control is simple, smooth, wide speed range, the characteristics of strong overload capacity. To meet the requirements of different kinds of industry and daily life, in the development of modern society play a important role. The use of infrared remote control function to control the motor, the motor control more simple, convenient, and easy to operate.This paper through the infrared remote control signal transmitter, through the infrared receiving element receives the signal, and then through the singlechip control of DC motor, the motor starting, speed, speed up and stop function.KEY WORDS:Infrared remote control, dc motor, single chip microcomputer, speed control, brakeis目录前言 (4)第1章红外线通信 (5)1.1 红外通信原理 (5)1.1.1 红外接收电路 (5)1.1.2红外发光管 (6)1.1.3红外接收器件 (6)1.1.4红外遥控系统结构 (6)1.1.5硬件电路设计 (7)1.1.6红外解码过程 (7)第2章直流电动机原理 (8)2.1 直流电动机 (8)2.2 直流电动机结构 (8)2.2.1 定子的结构和原理 (8)2.2.2转子的结构和原理 (9)2.2.3其它部分的结构和原理 (9)2.3直流电动机的控制原理 (10)第3章单片机STC89C51 (11)3.1 单片机概况 (11)3.2 单片机内部结构和原理 (11)3.2 复位电路及时钟电路 (12)3.1 单片机最小系统 (13)第4章PWM调制和电机的使用 (14)4.1 PWM调制 (14)4.2 直流电机的使用 (14)4.2.1 电机的启动 (14)4.2.2 电机的调速 (14)4.2.3 电机的反转 (15)4.2.4电机的制动 (15)4.3 电机驱动芯片L293d (15)第5章系统硬件设计 (17)5.1 系统硬件电路图 (17)5.2 系统硬件PCB图 (18)5.3 实物图 (19)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)前言红外线器件应用范围的越来越广，也逐渐的走进了人们的日常生活。
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
章一第
3
。图理原路电效等的构结部内器码译供提里盘光品产在。然 了目一�上BCP 在印经已围范址地�出输组8供提。器码译为作件器DLP用采 。口端出输挽推行并位8个1、口端入输阻高行并位8个1展扩 。储存据数量容大者或hsalF序程作用以可�器储存hsalF量容大BK215展扩 。MAR态静BK23展扩 。验实做户用便方�出引针插排双用部全口端O/I组4的机片单 。MORPEE的B652有 置内还片芯狗门看�外此。位复狗门看、位复键按、位复CR�选可式方位复 。便方了供提验实做 来振晶的点频它其成换替户用为�装安式座插用采�zHM2950.11认默�振晶 。能功真仿等问访备设围外、察观量变 、出跳、点断、速全、步单持支面全够能片芯真仿该。序程动驱的别特装安 要需不并且而�真仿线在件硬行进地便方够能�下持支的15C lieK具工发开 件软境环swodniW机片单核内1508的行流最前目在。片芯真仿的门专片1备配 。线载下的门专作制要需不�载下PSI现实能就�配标箱 验实CPOStramS随经已缆电该�缆电信通232-SR脑电通普根一要需只15kciuQ 。 序 程 户 用 载 下 式 方 � 程 编 可 统 系 在 � PSI 持 支 机 片 单 2DR15VL98P 的 备 配 。等等�TRAU 型强增 �IPS 件硬 � �便方不 �位复有只 2508� 醒唤可断中部外后式模电掉入进 �级先 优断中个 4�RTPD 双�式模速倍双�MAR 态静内片 BK1� �能功 PAI 和 PSI 持 支来用�hsalF 导引 BK8�hsalF 序程户用 BK46 置内如�能功强增多许有具 。核内 UPC 2508 letnI 型强增�2DR15VL98P 机片单型新体导半 spilihP 用采 � � � � � � �
基于51单片机测电机转速的设计
基于51单片机测电机转速的设计[摘要]：本课题设计了一种基于单片机的电子测速仪，测速仪以89C51为数据处理主控芯片。
测速仪的主要组成部分：霍尔传感器、以89C51芯片为核心的密码锁的数据处理与控制电路、输出显示电路。
另外系统还有LED报警灯，单片机复位电路等。
测速电路的关键问题是物理信号到电信号的转换，以及脉冲的产生、报警与复位。
同时该测速仪具有低能耗、体积小、使用方便，非接触等优点，具有很强的使用价值[关键词]：单片机；测速仪51 singlechip design of measurement of motor speed based onAbstract：This project is to design a kind of electronic measurement instrument based on single chip microcomputer, velocimetry using 89C51 as main control chip data processing.Main components: Holzer velocimetry sensors, taking the 89C51 chip as the corecryptographic data processing and control circuit, the lock output display circuit.Another system and LED warning lamp, microprocessor reset circuit etc.. The keyproblem of conversion speed measuring circuit is a physical signal to electrical signal,and the pulse generation, alarm and reset. At the same time, the instrument has theadvantages of low energy consumption, small volume, convenient use, non - contactand other advantages, has the very strong use valueKeywords：MCU; velocimetry目录第一章绪论 (3)1.1测速仪的背景与分类 (3)1.2测速仪的运用于发展 (3)1.3本设计的意义与要求.................................................. .1 第二章单片机测速仪的主要元件介绍.. (2)2.1单片机89c51的介绍 (2)2.2 霍尔元件的介绍 (5)2.3比较器LM393的介绍............................................................................. (6)第三章基于单片机测速的工作概述以及原理分析 (9)3.1基于单片机测速的工作概述 (9)3.2系统硬件总电路图............................................................................. .. (9)3.3检测电路模块............................................................................. (9)3.4复位电路模块 (10)3.5晶振电路模块 (11)3.6电源电路模块 (11)3.7显示电路模块............................................................................. (12)3.8报警电路模块............................................................................. (12)第四章单片机测速系统组成 (13)4.1转速测量系统原理框图 (13)4.2系统软件框图 (13)第五章系统软件设计 (14)5.1系统流程序 (14)5.1.1系统主程序流程图............................................................................. (14)5.1.2测速程序流............................................................................. . (15)5.1.3 显示流程图............................................................................. (16)5.2程序............................................................................. . (21)第六章单片机测速电路实物运行 (22)6.1实物整体图......................................................... .226.2 测速显示 (23)6.2.1转速显示............................................................................. (23)6.2.2低速报警显............................................................................. . (24)6.2.3高速报警显示............................................................................. (25)小结............................................................................. ............................................................................... . (26)致谢 (27)附录一单片机测速PCB原理图............................................................................. . (28)附录二单片机测速元器件清单............................................................................. .. (29)参考文献............................................................................. ............................................................................... . (30)第一章绪论1.1测速仪的分类目前测量电机转速的方法很多，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、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、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。
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。
转速测量系统设计基于51单片机的转速测量系统
由专业人员将敏感元件和相应的测量电路、传递机构以适当的形式制成不同类型、不同用处的传感器，根据原理输出电量。该电量可以是模拟量或数字量，现代传感器还可以输出开关量，用于数字逻辑电路。
(3)通过测量仪表拾取被测信号
目前有许多测量仪表用于各种测量中，有大信号输出、有BCD码输出等，但价格昂贵，专业性强，一般不适合通用系统。通用的转速测量系统大都采用一种俗称“码盘”的传感装置，将圆形的码盘固定在转轴上，码盘上有若干规则排列的小孔，用光电偶来输出电信号，以反映转速对应关系，即是将转轴的速度以脉冲形式反映出来，通常有计要求，在系统工作原理的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。
摘要
本文是基于51单片机的转速测量系统，其测量方法较多，随着单片机对脉冲信号的处理能力越来越强大，使得全数字量系统越来越普及，并且使转速测量系统也可以用全数字化处理。
本设计利用霍尔效应对旋转物体进行检测的转速测量系统。该系统采用UGN3144霍尔传感器把转速信息转换为电压输出，输出电压经整形电路送入STC89C51单片机进行数据处理并用四位7段LED显示器显示测量结果。文中首先阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法，在该系统中对信号频率进行测量是首要任务，通过各种测量方法的对比下，该系统应采用测频法测量。其次，在软件设计部分，此系统包含系统初始化程序的设计、数据接收和处理程序的设计、显示程序的设计三个模块。最终，给出各部分的原理框图、电路图及转速测量的程序流程图，并编出其具体的程序。
3．单片机
单片机是整个测量系统的主要部分，担负对前端脉冲信号的处理、计算、以及信号的同步，计时等任务，其次，将测量的数据经计算后，将得到的转速值传送到显示接口中，用数码管显示数值。在本系统中考虑到计数的范围、使用的定时，计数器的个数及I/O口线，预选用89C51单片机。具体工作情况在后讨论。
基于51单片机的直流电机转速PI控制
… …
图 xx 电路原理图
上图中 LED 数码管显示中的 74LS164 芯片的引脚及功能如下所述：
芯片引脚功能对照表
符号 SA、SB Q0~Q7 CP（CLK） VCC GND /MR(/CLR)
功能 串行数据输入端 并行数据输出端 时钟输入端（上升沿有效） 电源正（5V） 接地 清零端（低电平有效）
直流电机 PI 转速控制—基于 51 单片机
1.项目系统组成
本项目由 STC89C52RC 单片机最小系统，12MHZ 晶振。直流电机驱动电路、直流电机（5V）、光电测 速电路以及数码管显示电路组成。详细器件见下文电路图。
2.直流电机转速控制电路原理
直流调速的方法有多种，本文是基于 PWM（脉冲宽度调制）技术，改变直流电机等效电枢电压，以此 在一定范围实现直流电机的调速。
void timer1() interrupt 3 {
TR1=0; TH1=pwmh; TL1=pwml; PWM1=0;
//T1 中断响应函数
//关闭定时器 T1 //T1 重置初值 //T1 重置初值，改变 PWM 占空比 //输出低电平
}
void PID_pwm()
{
unsigned int speed=0,pwm=0,pwmhh=0,pwmll=0; speed=10*pulse; //脉冲数换算为转速（转/分）speed=60*pulse*1000/(12*50*10)
综上所述，要想电机正转，则需要 PWM1=1，同时 PWM2=0；要想电机反转，则需要 PWM2=1，同时 PWM1=0；要想电机停止，则需要 PWM1=1，同时 PWM2=1，或者 PWM1=0，同时 PWM2=0。
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。
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。
51单片机控制直流电机设计
单片机控制小功率直流电机一. 设计要求：用单片机控制直流电机加速、减速、正反转和停止。
二. 设计方案分析1、方案设计：直流电机只要能提供一定的直流就可以转动，改变电压极性可以改变转动方向，可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它，脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度，因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。
直流电机的驱动电路要有过流保护作用，可用二极管来实现，另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。
程序的关键就是如何实现占空比的调整，这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变，从而改变时间。
设计中用到的元件：STC89C52、晶振（12MHz）、小按键、三极管、二极管、电容、电阻等。
2、背景知识介绍：直流电机调速原理本设计的主要思想为利用PWM控制占空比从而达到改变电机速度。
下面为PWM控制原理；图1为PWM降压斩波器的原理电路及输出电压波形。
在图1a中，假定晶体管V1先导通T1，秒(忽略V1的管压降，这期间电源电压Ud全部加到电枢上)，然后关断T2秒(这期间电枢端电压为零)。
如此反复，则电枢端电压波形如图1b中所示。
电动机电枢端电压Ua为其平均值。
图1 PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形a) 原理图 b)输出电压波形 1112a d d d T T U U U U T T Tα===+ (3) 式(3)中1112T T T T Tα==+ （4）α为一个周期T 中，晶体管V1导通时间的比率，称为负载率或占空比。
使用下面三种方法中的任何一种，都可以改变α的值，从而达到调压的目的：(1)定宽调频法：T1保持一定，使T2在0～∞范围内变化；(2)调宽调频法：T2保持一定，使T1在0～∞范围内变化(3)定频调宽法：T1+T2=T 保持一定，使T ，在0～T 范围内变化。
不管哪种方法，α的变化范围均为0≤α≤l ，因而电枢电压平均值Ua 的调节范围为0～Ud ，均为正值，即电动机只能在某一方向调速，称为不可逆调速。
课程设计基于51单片机的直流电机控制
xxxxxx大学课程设计报告课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：基于51单片机的直流电机控制院（系）：专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：xxxxxx大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1课程设计的内容和要求 (1)1.2课程设计原理 (1)1.3课程设计思路 (1)1.3.1 提出方案 (1)1.3.2 方案阐述 (2)1.4实验环境 (2)第2章详细设计方案 (3)2.1实现方法 (3)2.2模块设计 (3)2.2.1 主函数模块 (3)2.2.2 外中断模块 (4)2.2.3 数码管显示函数模块 (6)2.3实验箱连线图 (6)第3章结果测试及分析 (8)3.1调试步骤及方法 (8)3.2结果分析 (8)参考文献 (9)附录1（源程序） (10)附录2（电路图） (13)附录3（器件清单） (14)第1章总体设计方案1.1 课程设计的内容和要求(1) 课程设计内容利用MCS-51单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制，具体内容如下：①能够控制直流电机的正反转；②能够控制电机的加速和减速；③能够控制电机的启动和停止；④直流电机的运行状态,速度等级显示在数码管上。
(2) 设计要求：①立完成课程设计任务；②过老师现场验收；③出完整的课程设计报告。
1.2 课程设计原理根据题目要求通过控制占空比的改变，从而改变直流电机的转速，再将速度的等级显示在数码管上。
用户通过控制查询自定义位变量的改变而控制直流电机启动和停止，又通过两个外中断函数和一个延时函数改变占空比的值，来实现对直流电机的加速和减速。
再选取一个数码管来显示转速的等级。
1.3 课程设计思路1.3.1 提出方案由于是控制PWM信号实现对直流电机的控制，PWM是脉冲宽度调制，产生的方波高电平时间跟周期的比例叫占空比，所以就要用占空比的改变实现电机的加速和减速。
通过调用外中断函数改变方波高电平的时间,再控制周期不变就会使电机的转速改变。
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计I摘要本文主要研究了利用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。
关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机II目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (7)2.2.4 STC89C51引脚功能 (7)3 PWM信号发生电路设计 (10)3.1 PWM的基本原理 (10)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (10)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (11)5 主电路设计 (13)5.1 单片机最小系统 (13)5.2 液晶电路 (13)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (14)5.2.2 LCD 1602性能参数 (15)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (17)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (18)5.3 按键电路 (19)5.4 霍尔元件电路 (20)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (21)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (22)6 系统功能调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)IV1 引言1.1 课题背景1.1.2 开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统
基于51单片机的PWM直流电机调速系统一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，直流电机调速系统在众多领域如工业自动化、智能家居、航空航天等得到了广泛应用。
在众多调速方案中，基于脉冲宽度调制（PWM）的调速方式以其高效、稳定、易于实现等优点脱颖而出。
本文旨在探讨基于51单片机的PWM直流电机调速系统的设计与实现，以期为相关领域的技术人员提供一种可靠且实用的电机调速方案。
本文将简要介绍PWM调速的基本原理及其在直流电机控制中的应用。
随后，将详细介绍基于51单片机的PWM直流电机调速系统的硬件设计，包括电机选型、驱动电路设计、单片机选型及外围电路设计等。
在软件设计部分，本文将阐述PWM信号的生成方法、电机转速的检测与控制算法的实现。
还将对系统的性能进行测试与分析，以验证其调速效果及稳定性。
本文将总结基于51单片机的PWM直流电机调速系统的优点与不足，并提出改进建议。
希望通过本文的阐述，能为相关领域的研究与应用提供有益参考。
二、51单片机基础知识51单片机，也被称为8051微控制器，是Intel公司在1980年代初推出的一种8位CISC（复杂指令集计算机）单片机。
尽管Intel公司已经停止生产这种芯片，但由于其架构的通用性和广泛的应用，许多其他公司如Atmel、STC等仍然在生产与8051兼容的单片机。
51单片机的核心部分包括一个8位的CPU，以及4KB的ROM、低128B 的RAM和高位的SFR（特殊功能寄存器）等。
它还包括两个16位的定时/计数器，四个8位的I/O端口，一个全双工的串行通信口，以及一个中断系统。
这些功能使得51单片机在多种嵌入式系统中得到了广泛的应用。
在PWM（脉冲宽度调制）直流电机调速系统中，51单片机的主要作用是生成PWM信号以控制电机的速度。
这通常是通过定时/计数器来实现的。
定时/计数器可以设置一定的时间间隔，然后在这个时间间隔内，CPU可以控制I/O端口产生高电平或低电平，从而形成PWM信号。
基于51单片机的直流电机调速系统
目录1设计要求 (1)2方案设计 (1)2.1设计思路 (1)2.2总体方案方框图 (1)2.3基本原理 (2)3硬件模块设计 (3)3.1 复位电路及时钟电路模块 (4)3.2 驱动主电路模块 (4)3.3 LCD12864显示与矩阵键盘电路 (5)4系统软件设计 (5)4.1程序设计 (6)4.2 PID控制算法 (7)5总电路图 (8)6总结 (8)参考文献 (9)附录 (10)课程设计成绩评价表 (16)1设计要求分析直流电机的调速原理，设计单片机控制的直流电机的速度控制系统的电路，用C 语言编程实现速度的显示和控制。
并完成以下功能1、了解直流电机调速原理；2、电机速度检测、控制3、实现电机速度的控制和显示4、分析该速度控制系统的特点和性能，撰写设计报告2方案设计2.1设计思路本此课程设计选择STC89C52单片机作为主控芯片，选取带有光电编码器的直流电机作为被控对象，利用单片机的T0定时器产生PWM信号并送到直流电机。
在Proteus仿真环境下搭建了L298N直流电机驱动电路、矩阵键盘扫描电路以及LCD12864显示电路。
实现了直流电机的启动、加速、正转、反转、制动等功能。
同时，采用PID控制算法可实现电机速度在特定的场合实现自动切换。
2.2总体方案方框图本次课程设计可分为主控制器（STC89C52）、按键控制模块、速度采集模块、数据显示模块、速度控制模块这五个部分，总体的设计方案图如图1所示：图1总体方案框图2.3基本原理2.3.1直流电机PWM 调速原理直流电动机的调速方法有改变改变磁通量、改变电枢回路串联电阻以及改变电枢电压三种。
在电枢回路串联电阻，调速范围不大并且铜耗大，不经济。
弱磁调速中当磁通量Φ在低速时受磁极饱和限制，在高速时受换向器结构强度和换向火花的限制，而且由于励磁圈电感较大，动态响应较差，因此采用改变电枢电压的调速方法。
PWM （Pulse Width Modulation ），全称为脉冲宽度调制，可以改变电枢电压值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于51单片机的直流电机转速测量与控制单片机原理与应用课程设计院系信息工程学院班级自动化121学生姓名张晓峰学号 121404010432日期 2015/7/9任务要求基于51单片机的直流电机转速测量与控制一、设计目的1.通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用有进一步的了解。
2.掌握定时器、终端的设置和变成原理。
3.掌握单片机原理、结构、指令、接口及应用。
4.通过此次课程设计能够将单片机硬件结合起来，获得单片机应用系统设计的基本理论，基本只是和基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法。
二、基本要求1.,以80C51的基本知识和方法为基础，通过系统扩展达到应用单片机的目的。
2.根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩展系统的硬件设计的基本过程，正确合理选择期间，绘制应用系统原理图。
3.根据设计任务和要求，画出程序整体流程图，然后进行各程序模块的设计，编写控制程序。
4.掌握如何应用单片机仿真器或编程器来开发应用及仿真调试的过程，反复修改测试直至完成任务。
三、设计内容设计并调试一个程序使其实现如下功能：1.在实验平台上通过键盘输入一个转速的设定值（例如25rpm），并在数码管上显示；2.采用比例调节方法，使电机转速稳定在设定值；3.测量电机的转速，并在实验平台数码管上显示；4.转速稳定后，可随时修改转速设定值；5.优化比例调节系统，使电机转速的调节时间较短，并尝试加入积分、微分环节，改善转速的静态和动态特性。
电机转速不允许出现振荡。
基于51单片机的直流电机转速测量与控制摘要：本设计主要完成以AT89C51单片机为核心的直流电机的测速系统，通过矩阵键盘给定转速，并在数码管上显示设定值。
采用霍尔传感器进行速度测量，利用PID 控制和DAC0832进行模数转换使直流电机转速稳定在设定值。
动态显示实际转速。
电机可以快速的达到设定值，且不会出现震荡现象。
关键词：直流电机，STC89C51，矩阵键盘，设定值，霍尔传感器，DAC0832，PID正文1. 系统设计本设计主要完成以STC89C51单片机为核心的直流电机的测速系统，通过矩阵键盘给定转速，并在数码管上显示设定值。
采用霍尔传感器进行速度测量，利用PID 控制和DAC0832进行模数转换使直流电机转速稳定在设定值。
动态显示实际转速。
系统结构图如下图所示图1 系统结构图STC89矩阵数码管直流霍尔PID 控DAC08本系统主要使用了STC89C51单片机、霍尔传感器测速、DC0832模数转换进行转速控制。
现将主要模块介绍如下：1.1STC89C51STC89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列如图所示。
图2 STC89C51ALE：地址锁存控制信号。
在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。
此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
PSEN：外部程序存储器读选通信号。
在读外部ROM时，有效（低电平），以实现外部ROM单元的读操作。
EA ：访问程序存储控制信号。
当信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器；当信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。
RST：复位信号。
当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
VSS：地线。
VCC：+5 V电源。
1.1DAC0832DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
图3 DAC0832D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由WR2、XFER 的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；AGND：模拟信号地；DGND：数字信号地。
试验箱DAC0832如下图所示图4 实验箱DAC08321.2霍尔传感器测速及转速计算方法1.2.1霍尔传感器测速原理霍尔传感器在测量机械设备的转速时，被测量机械的金属齿轮、齿条等运动部件会经过传感器的前端，引起磁场的相应变化，当运动部件穿过霍尔元件产生磁力线较为分散的区域时，磁场相对较弱，而穿过产生磁力线较为几种的区域时，磁场就相对较强。
霍尔转速传感器就是通过磁力线密度的变化，在磁力线穿过传感器上的感应元件时，产生霍尔电势。
霍尔传感器的霍尔元件在产生霍尔电势后，会将其转换为交变电信号，最后传感器的内置电路会将信号调整和放大，输出矩形脉冲信号。
另外，霍尔传感器的测量必须配合磁场的变化，因此在霍尔传感器测量非铁磁材质的设备时，需要事先在旋转物体上安装专门的磁铁物质，用以改变传感器周围的磁场，这样霍尔传感器才能准确的捕捉到物质的运动状态。
本试验箱的霍尔传感器如下图所示图5 实验箱霍尔传感器1.2.2测速方法由于直流电机转速较小，所以采用T 法测速，T 发测速的原理如下T 法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。
因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。
速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T 法宜测量低速。
如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。
计算公式为：2060ZM f n =T 法测速的分辨率)1(6060)1(602202020-=--=M ZM f ZM f M Z f QＴ法测速误差率%10011%10060 60 )1(602202020max ⨯-=⨯-=M ZM f ZM f M Z f δ低速时，编码器相邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T 法测速适用于低速段。
测速流程图如下图所示图6 转速测量流程图1.3 键盘扫描显示使用6×4的小键盘，向列扫描码地址逐列输出低电平，然后从行码地址读回。
开始检测开定时器1否否检测下计算两脉是否结束图7 6×4的键盘矩阵如果有键按下，则相应行的值应为低，如果无键按下，由于上拉的作用，行码值为高。
这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。
在判断有键按下后，要有一定的延时，防止键盘抖动。
否是显示缓冲数码管读取键有键初始化地输出列扫列扫描信读入行该列有是键值转否6列否返回是按照行列得键等待键返回图8 键盘扫秒流程图1.3PID控制本次的课程设计采用的PID控制，调速性能好，通过调节比例常数、积分常数、微分常数使得转速控制达到想要的精度。
PID参数的调节有试凑法和实验法，本课程设计采用的是实验法。
现介绍如下：实验法的整定步骤为“先比例，再积分，最后微分”。
⑴整定比例控制将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。
⑵整定积分环节若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。
先将步骤⑴中选择的比例系数减小伟原来的50%-80%，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。
然后减少积分时间，加大积分作用，并相应调节比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
⑶整定微分环节若经过步骤⑵，PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。
先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。
2 硬件电路的连接和程序的调试本次的课程设计是基于SICElab-G2100实验箱设计，采用模块化结构。
实验箱如下图所示图9 SICElab-G2100实验箱硬件接线如下：把第17号模块“并行数模转换”中的DAC0832输出Aout孔连第23号模块“直流电机”的Dcin孔，数模转换DAC0832的CS17孔和Xfer孔连第38号模块“片选信号”中的YS2孔，WR1孔和WR2孔连第33号模块“控制总线”的/WR孔，CKM孔（霍尔传感器输出孔）连“Lab51CPU板”的P3.2孔。
第38号模块“片选信号”中YS0连线连线孔1连线孔2连线连线孔1连线孔21 Aout Dcin 5 WR2 /WR2 CS17 Xfer 6 CKM P3.23 Xfer YS2 7 CS40 YS04 WR1孔WR2图10 接线图按图中接线，编写程序，调试PID参数，经过反复的实验，转速可以快速的达到设定值，且不会出现振荡，运行结果如下图所示图11 转速为4r/s时运行结果图12 转速为12r/s时运行结果图13 转速为45r/s时运行结果3 创新与改进实验箱自带的有RS232，可以利用串口通讯，将矩阵键盘输入给定值改为通过串口通讯的方式，通过PC机键盘给定，或者编写Labview程序，使用Labview 串口给单片机送给定值。
4 心得体会经过1个星期的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的程序，必须要有要有扎实的理论基础，还要有坚持不懈的精神。
本产品实现了对直流电机的调速和测速，个人感觉其中还有许多不够完善的地方，例如：对电机的驱动电路采用的DAC0832，直接将数字量转为模拟量进行控制，精度不高，不过作为学生实验足够了。
此次的设计并不奢望一定能成功，但一定要对已学的各种知识能有一定的运用能力，我做设计的目的是希望能检查下对所学知识的运用能力的好坏，并且开始慢慢走上创造的道路，这是非常可贵的一点。