直流电机测速

数字电路课程设计报告书课设名称：直流电机测速

姓名：***

学号：********

学院：电控学院

专业：自动化

指导老师：

完成日期：2012年3月

目录

一、题目名称及设计任务的选择

（1）题目名称

（2）设计任务的选择

二、设计任务及设计要求

（1）设计任务

（2）设计要求

（3）参考元件

三、设计思路及设计原理

（1）设计流程图

（2）主要芯片说明

（3）实验原理

四、对设计方案的论证和比较

五、电路所涉及的参数计算

六、调试过程中的问题及解决方案

七、心得体会

八、附录

（1）二极管的简易测试机管脚判别

（2）电阻色环的识别及其色环对应表

（3）题目所用电子元件清单

九、实验照片

十、参考文献

一、题目名称及设计任务的选择

（1）题目名称

根据本专业的课程要求及需要和自己的兴趣，我们在此次课程设计中所选的题目是直流电机测速。

（2）设计任务的选择

现代社会对电机的应用越来越广泛，利用电机可以带动很多的机器进行运转，这些机器为我们生产出必需的生活，工作和学习用品，可以说电机对我们的生活产生了很大的影响。如果通过此次课程设计实践能设计出一个能对直流电机进行调速和测速的电路那我们将会受益匪浅，这是我们选择此题目的一个原因。

另外通过此次课设可以增进对电路的设计、操作和分析的技能，本题目涉及NE555定时器、计数器和逻辑与非们的应用，它们在以后的应用十分广泛，通过此次实践如果能把它们熟练掌握，这将为我以后的电子设计竞赛打下一定的基础。

综合以上我们决定做这个题目。

二、设计任务及设计要求

（1）设计任务

此次试验我们将要设计一个能对直流电动机运行速度进行调速和测速的电路。

（2）设计要求

本题目的设计要求包括基本要求和扩展要求。

基本要求是设计一个脉宽调速电路，实现对直流电机转速的控制。

利用光电脉冲转换、整形、门控电路和计数电路测出直流电机的转速，并显示在数码管上。要求转速可达到300转／分以下，越低越好。

扩展要求是在完成基础上加光电耦脉冲计数和相位判别电路，进而识别电机的转向，并由LED显示转向的正反。

（3）参考元件

NE555,计数器74LS161，74LS00，稳流二级管，微型直流电机（15V），光电耦合管125C51（或红外收发模块），达林顿三极管TIP122，二极管

1N4007，稳压二极管(5V),双刀双掷开关，其他电容、电阻若干。

三、设计思路及设计原理

（1）设计流程图

本课题包含一下几个模块：光电发生器、脉冲调整、驱动电路、直流电机、控制转向电路、测量转向电路、光电脉冲转换电路，脉冲整形、

计数器、门控电路、脉冲显示电路。具体设计框图如下：

（2）主要芯片说明

（1）NE555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。组成的施密特

触发器可用于脉冲的整形，单稳态触发器可用于调整脉冲的宽度，多谐

振荡器可用于提供方波信号。因而NE555广泛用于信号的产生、变换、

控制与检测。其工作原理如下： 555电路的内部电路方框图如右图所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开关T ，比较器的参考电压由三只5K

Ω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3CC V 和1/3CC V 。A1和A2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过

2/3CC V 时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开

关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3CC V 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC 。

Vc 是控制电压端（5脚），平时输出2/3CC V 作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。 ① 组成施密特触发器

电路如图3-1所示，只要将脚2和6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。图3-2画出了S V 、Vi 和V o 的波形图。

设被整形变换的电压为正弦波S V ，其正半波通过二极管D 同时加到555

定时器的2脚和六脚，得到的Vi 为半波整流波形。当Vi 上升到2/3CC V 时，V o 从高电平转换为低电平；当Vi 下降到1/3CC V 时，V o 又从低电平转换为高电平。 回差电压：

△V=VCC VCC VCC 3

1

3132=-

图3-1 555构成施密特触发器 图3-2 555构成施密特触发器的波形图

② 构成单稳态触

发器

如右图为

由555定时器和外接定时元件R 、C 构成的单稳态触发器。D 为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放

电开关管T 导通，输出端V o 输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi 端。并使2端电位瞬时低于1/3CC V ，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C 开始充电，Vc 按指数规律增长。当Vc 充电到2/3CC V 时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出V o 从高电平返回低电平，放电开关管T 重新导通，电容C 上的电荷很快经放电