小功率直流电机测速系统的设计课程设计

课程设计任务书15/16 学年第一学期

学

院：计算机与控制工程学院专

业：电气工程及其自动化

学生姓名：

学号：

课程设计题

目：小功率直流电机测速系统的设计

起迄日期:

课程设计地点:专业教室

指导教师:

学科部副主任：

下达任务书日期:

课程设计任务书

课程设计任务书

1引言

设计任务及要求

设计一个由计算机控制的直流电机测速系统，选择光电编码器，设计接口电路，对直流电机的转速进行检测，测量出直流电机的转速，要求检测范围为0~1000转/分。

课程设计的目的及意义

通过设计，掌握直流电机的测速方法、掌握计算机控制系统的设计原理、设计步骤，进一步提高综合运用知识的能力。

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试验、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。

2 AT89C51芯片的介绍

主要性能：

与MCS-51单片机产品兼容、8K字节的在系统可编程Flash存储器、一千次的擦写周期、全静态操作：0Hz～24MHz、三级加密程序存储器、三十二个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器以及八个中断源、全双工UART 串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

功能特性：

AT89C51是一种低功率消耗、性能较高CMOS8位微控制器，具备8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器高技术制作，可以与工业80C51产品指令和引脚全部兼容片上。AT89C51具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外，AT89C51 可降低到0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可抉择节电模式。空闲模式时，CPU 不再工作，却允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保留下来，振荡器被冻结，单片机所有工作都停止，直到下一个中断开始或者有硬件复位为止。

管脚说明：

图1-1 AT89C51管脚分布

·VCC：供电电压，

·GND：接地。

·P0口：P0口作为一个8位漏级开路双向的I/O口，每脚可以吸纳8TTL

门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被视为输入高阻。P0可以用于外部程序或者数据存储器，它可以被定义为数据或者地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口被视为为原码输入口，当FIASH开始校验时，P0输出原码，此时P0外部一定被拉高。

·P1口：P1口是内部提供的8位上拉电阻的双向I/O口，P1口缓冲器能收到输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，可作为输入，其管脚被内部上拉为高电平， P1口被外部下拉为低电平的时候，将输出电流，这是由于内部上拉的原因。在FLASH编程和校验时，P1口被认为是第八位地址接收。

·P2口：P2口是一个8位内部上拉电阻的双向I/O口，P1口缓冲器可收到或者输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉为高电平，且作为输入。作为输入，P2口的管脚将被外部拉低的时侯，将输出电流。这是由于内部上拉的原因。P2口在用于外部程序存储器或者是16位地址外部数据存储器进行操作时，P2口输出地址作为高八位。在给出地址“1”时，它有内部上拉的优点，当对外部八位地址数据存储器进行读写操作时，P2口输出它的特殊功能寄存器上的内容。P2口在FLASH编程和校验的时候，接收信号作为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，P3口缓冲器可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，被内部上拉为高电平，并且作用于输入。作为输入，因为外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），这是由于上拉的原因。

·P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。

·P3口管脚备选功能：

· RXD（串行输入口）

· TXD（串行输出口）

· /INT0（外部中断0）

· /INT1（外部中断1）

· T0（记时器0外部输入）

· T1（记时器1外部输入）

· /WR（外部数据存储器写选通）

· /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：当访问外部存储空间时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期之中，此引脚作用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以一定的频率周期输出正脉冲函数，此频率为振荡器频率的六分之一。因此它可用于对外部输出的脉冲或用于定时作用的目的。然而值得注意的是：每当用作外部数据存储的时候，它将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH 地址上复位。此时， ALE只是在执行MOVX，MOVC指令是ALE时才能够起作用。此外，该引脚被略微拉高。若是微处理器在外部执行状态ALE为禁止，那么置位无效。

·PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储空间取指期间，每个机器周期是两次PSEN才有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号都将不能够实现。

·EA/VPP：当EA保持低电平时，不管是否有内部的程序存储空间，那么在此期间外部程序存储空间（0000H-FFFFH）。注意当加密方式是1时，EA将内部定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储空间。在FLASH编程期间，此引脚也可以用作施加12V编程电源。

·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。