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，2001

4．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。数字式通常采用光电管等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。本系统就是对电机转速进行测量，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。

本设计主要用AT89C51作为控制核心，由光电管、LED数码显像管、LM393比较器、2N4401三极管构成。通过做出实物对系统进行调试和测试，充分发挥出了单片机的性能。本文重点是测量速度并显示在4位LED数码管上。其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。

关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器

目录

1系统功能设计及其分析 (1)

2 硬件电路 (1)

2.1 单片机模块 (1)

2.1.1 单片机 (2)

2.1.2 时钟电路 (4)

2.1.3 复位电路 (5)

2.2 显示电路 (6)

2.3 光电管模块 (7)

2.3.1光电管 (8)

2.3.2 LM393比较器 (8)

2.3.3 5V直流电机 (9)

3 程序设计 (10)

3．1转速测量程序设计 (10)

3．2 转速计算 (11)

3．3 单片机程序 (12)

4 系统调试 (16)

4.1 电路调试 (16)

4.1.1电路上电前的调试 (16)

4.1.2电路上电后的调试 (16)

4.2 程序调试 (17)

4.3 整体调试 (17)

4.4 调试过程故障分析与解决 (18)

4.5 课程设计经验总结与分析 (19)

结束语 (21)

参考文献 (22)

附录 (23)

附录1 电机图片 (23)

附录2 元器件清单 (24)

附录3 电路原理图 (25)

1系统功能设计及其分析

系统主要实现功能是:光电管测量电机的转速信号，然后送到LM393比较器中，LM393比较器把电机转速信号转换成脉冲信号。AT89C51单片机接收LM393比较器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行记数计算出电机转速送到LED显示。

从实用的角度看，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。转速测量系统具有大范围、高精度等优点、测量速度快，这种系统将会有良好的应用。

系统主要完成以下功能：

1.设计并制作单片机的转速测量的硬件系统；

2.用单片机语言完成转速测量的软件系统；

3.要求把转速显示在4位LED上；

4.利用仿真软件对硬件电路仿真；

5.做出实物。

2 硬件电路

硬件的功能由总体设计所规定，硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的电路原理图，必要时做一些部件实验，以确定电路图的正确性，以及工艺结构的设计加工、印制板的制作、样机的组装等。

整个单片机测量转速系统为单片机控制模块、显示模块、光电管模块，各个模块都承担着各自的任务。

2.1 单片机模块

根据系统功能要求以及单片机硬件电路设计思路对单片机模块进行设计，要使单片机准确的测量电机转速，并且使测出的数据能显示出来，所以整个单片机部分分为单片机、时钟电路、复位电路三个部分。