《直流电机转速检测》PPT课件.ppt

基于STC89C52单片机 *1 指导教师：林家泉 学 生：周贤民、穆欣 指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣 题目介绍 简介：直流电动机的控制需要检测实时转 速、电流等信息。本题目要求设计一个单 片机采样显示系统，包括电流传感器、速 度传感器的选型应用，检测电路的设计， 单片机的程序设计，电路板的制作等内容 。 目的：通过题目使学生对直流电机的工作 原理能加深理解，对单片机的应用，电路 板的制作，电路的设计等提供应用锻炼机 会。 *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣2 题目分析 经分析可知本系统需由单片机系统模块、 速度检测模块、电流检测模块、参数显示 模块、以及电源模块组成。 *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣3 模块分析 *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣4 系统处理器 Central Processor *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣5 对于系统的处理器，由于本题目要求实现的功能比较单一，对处理器的要求比 较低，采用一般的51单片机就可实现。经过网上一番搜寻和比较，我们选择了 由南通国芯微电子有限公司生产的STC89C52单片机，该款单片机有如下特性 (Features)： l增强8051型，可运行在12T或6T状态下 l工作电压：3.3V5.5V l工作频率范围：040MHz,相当于普通8051的080MHz,实际工作频率可达 48MHz l片上有8K的程序存储空间和512字节的运行RAM l通用IO口P0/P1/P2/P3/P4口 l可ISP编程/IAP编程，通过串口直接下载用户程序 l有EEPROM功能 l看门狗 l内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体在20M下时可省去外部复位电路 l共3个16位定时计数器，其中定时器0开可以当成2个8位的定时器用 l四路外部中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断唤醒 l通用异步串行口(UART)可用定时器软件实现多个UART l工作范围：-40+85摄氏度（工业级） l多种封装形式 速度检测 Speed Detecting *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣6 速度检测，有多种方法可以实现，比如测速发电机，光电编码器，光电对管， 电枢电流高次谐波频率法等等，我们采取了使用光电对管的方法来获取转子的 转速，这种方法实现起来简单，成本也低，测速也比较准确。其原理是：通过 在电机转轴上安装一个质轻的钢圆盘，圆盘的径向上等间距开有栅缝，圆盘放 在光电对管槽的中央，当光电对管一端的红外信号通过光栅透过到达对面的检 测区时，对面检测到了有信号过来，就会输出一个脉冲信号。单片机通过测量 这个脉冲信号的频率就可以近似算出转子的瞬时转速。 电流检测Current Detecting *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣7 电流检测，电流的检测方法可以使用精密电阻串在被测回路里，将电流转换成 电压通过AD获取电阻两端的电压来间接求的电流，但是这种方法如果电流过大 的话会由于电阻发热造成电阻值发生漂移，测得的电流就不准确了，同时串了 个电阻(虽然不大)，会对被测电路产生影响。于是在林老师的指导下选择了基于 霍尔效应的霍尔电流传感器，这种电流传感器具有体积小、能将被测电流完全 隔离开等优点。具体型号我们选用的是Allegro公司生产的ACS712ELCTR-05B- T，这是一款量程为-5A+5A的线性霍尔电流传感器，输入被测电流输出一个与 被测电流成线性关系的电压值，具有185mv/A的输出灵敏度，80KHz带宽。 获取的模拟电压需要通过AD转 换成数字量送单片机处理，AD 选型，我们选用的是12位的逐 次逼近式AD转换器TLC2543 ，转换范围为05V时， 1LSB=5/4095V。 电流传感器输出的电压经过右 图的一个反向比例放大器放大 ，使增益达到610mv/A 。 参数显示 Parameters Display *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣8 显示模块我们选用的是LCD1602,共两行每行可显示16个ASCII字符，上面一行 用于显示电流，下面一行用于显示转速。该显示器件内部集成了ASCII码表，单 片机只需向其显示寄存器发送预显示字符的ASCII码，就会在显示屏上输出对应 的字符，使用方便，缺点就是占用CPU的硬件资源较多，还有显示刷新速度较 低。 系统设置 System Settings *指导教师：林家泉 成 员：周贤民、穆欣9 在PCB设计时我们把单片机的一些引脚预留了出来，可以在软件编程时有不同 的选择，不同的编程方式，通过跳冒来选择使用单片机的不同硬件资源，同时 为其他扩展功能预留接口 系统总原理图 *指导教师：林家