毕业论文-便携式电机参数检测装置.doc

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 论 文题目： 便携式电机参数检测装置 二级学院： 电子信息与电气工程学院 专 业： 自动化 班级： 10自二 评阅教师： 职称： 2014年6月 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书摘要针对便携式电机参数检测装置的设计，提出了基于光电传感器和AD转换技术，完成了一种基于AT89S52单片机平台的电动机参数的软硬件设计。硬件系统包括产生脉冲信号、处理脉冲信号和显示模块，采用C语言编程，该方法的优点是精度高、结构简单、稳定性高。 在工业建筑中，常常会碰到许多要测量电机参数的地方，比如在电动机、卷扬机、发动机等装置的检测、运作和掌控中，经常要用到持续测量或分时和显示其转速和效率。要测电机参数，首先要解决是采样问题。在本设计中采用了ITR9608光电开关用于采集电机转速信号。使用ADC0809转换接口测电流电压。为了能精确地测量转速外，还要保证测量的实时性，要求能测得方法，因此电机参数的测量具有重要的意义。关键词：AT89S52单片机；ADC0809；ITR9608。 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书Abstract Motor parameters for the design of a portable detection device,Proposed based on photoelectric sensors and AD conversion technology, the basic principle of complete hardware and software design based on AT89S52 microcontroller platform motor tachometers. Hardware system includes a pulse signal generation, pulse signal processing and display module, using the C programming language, high accuracy，the method is simple, good stability.In industrial buildings, often encounter many local motor parameters to be measured, for example, in testing, operation and control of electric motors, winches, engines and other devices, the regular use of continuous measurements or time-sharing and display its speed and efficiency. To the parameter of electric machine , we must first solve sampling problems. In this design uses a ITR9608 photoelectric switches for motor speed signal. Using the measured current and voltage conversion interface ADC0809. In order to accurately measure the speed, but also to ensure the real-time measurement of the parameter of electric machine can be measured by the method, and therefore the parameter of electric machine is of great significance.Key words: AT89S52 microcontroller; ADC0809; ITR9608 目 录第1章 背景11.1设计背景11.2 研究内容11.3 本章小结2第2章系统方案32.1 设计方案32.1.1系统框图32.2方案论证52.2.1方案一：霍尔传感器52.2.2方案二：光电传感器52.3电流检测单元72.4本章小结7第3章硬件设计83.1 单片机最小系统83.1.1复位电路93.1.2振荡电路103.1.3 LCD显示屏113.1.4 按键控制123.2 电机转速检测电路133.2.1PWM原理133.3 调理电路的设计163.3.1 交流电流163.3.2 交流电压163.3.3 直流电压173.3.4 直流电流173.4电流检测单元173.5本章小结19第4章 软件部分设计204.1主体程序设计204.1.1主程序流程图204.2 键盘扫描流程图214.2.1按键流程图214.3 数码管显示流程图224.3.1显示流程图224.4本章小结22第5章系统调试235.1硬件调试235.1.1 硬件静态的调试235.2软件调试235.3本章小结24结论25致谢26参考文献27附录1:程序源代码28附录2 元件清单33附录3 原理图34附录4 pcb图35 第1章 背景1.1设计背景 电机是工业的骨架，据估计电机消耗了整个工业所消耗电力的70%，所以说电机是日常生活、工业生产中及其重要的功力装置。电机分为：普通电机，步进电机，伺服电机等。电机的检测室保证生产及系统运行的一个重要措施，因为关键的电机系统出现故障时，不可避免的会增加成本，降低效率，造成巨大损失，并可能影响生产及人身安全。 随着工业自动化程度的大大提高，传统的电机参数检测与实时监控方法已经不能满足工业要求，而且现代控制系统中对电机运行的可靠性要求提高，电机控制盒监控保护为一体的电机智能系统越来越广泛的应用。而且今后电机综合参数检测装置在工业中的应用将极大提高生产效率，降低生产成本，减轻劳动强度，保证生产安全。因此电机综合参数检测装置的研究在今后电机控制系统中的应用拥有广泛前景，所以必须加大对电机综合参数检测装置的研究，一满足日益增长的工业生产需求。 随着PC等现代技术的发展，目前国内外主要研究有基于DSP的电机综合参数测试系统的研究；基于单片机的电机综合参数测试仪设计的研究等。以单片机为代表的自动化集成方案得到广泛应用。它将电机综合参数实时检测，传输，及时控制调整，人机界面集成到一块面板上，操作安全方便，检测迅速可靠。对电机综合参数进行检测与实时监控仍存在一定难度，传统方法是对电机多次接线的人工记录数据，再计算分析等。该方法测量精度低、工作量大、操作繁琐，并且在强电环环境中工作容易危及人身安全。但是目前对电机参数检测检测的研究还存在例如精度不够，抗干扰能力不强等缺点，因此为还需要研究结构更简单，抗扰能力更强，检测效率和精度更高的电机参数检测装置。1.2 研究内容本设计涉及属于测试仪表技术领域，专用于电机参数测试的便携式仪表，具体是一种便携式电机参数检测装置。电机的效率是人们衡量电机优劣的一个非常重要的参数；电机的输出功率不能直接通过仪表测量，而是间接通过转速和转矩进行测量；对电机转矩的测试是一个比较复杂的操作，它必须要求电机带上负载，电机测试负载通常选用发电机和磁粉阻尼装置，需要有专用的测试台（即测功机）进行测试；大功率电机机壳尺寸比较固定，在测试台上测试相对容易，对于小功率电机外壳形状多种多样，尺寸也不固定，如果在测试台上测试，每种电机均需要专用的卡具，因此，不可能实现质量监督人员对电机质量的随机检测；在电机参数测量中，除了测量系统本身的误差外，被测电机的主轴与负载的主轴的同心度直接影响测量误差，因此对联轴器和安装的精度要求较高。因此，提供一种适于便捷地对小功率电机进行功率测试的装置，是本领域要解决的技术问题。1.3 本章小结通过对电机参数检测的研究了解让我选择了本次课题的研究。并让我对这一课题产生了浓厚的兴趣。第2章系统方案2.1 设计方案本设计提供了一种便携式电机参数检测装置，使用单片机的PWM脉冲输出实现对直流电机的速度及转动方向进行调节，当按下加速按键时，直流电机转速增加，当按下减速按键时，直流电机转速减小，当按下方向转化按键时，直流电机转动方向进行变换。同时使用光电开关ITR9608采集电机转动速度信号，经单片机分析后将速度信号转数/秒通过数码管进行显示。速度信号每0.5S一更新。系统硬件主要包括单片机控制系统、直流电机驱动电路、按键控制信号采集模块、转速采集模块、显示模块、电流电压检测单元等。各设计模块的功能如下：（1）控制系统模块：本系统以AT89S52单片机为控制核心，控制整个系统的运行，对各个接口电路进行控制，接收控制信号采集模块采集到的按键信号，发出PWM脉冲控制电机的运行，控制直流电机的加减速、正反转等动作，接收转速采集模块采集的信息，处理后将速度值通过数码管进行显示。（2） 直流电机控制模块：在该设计系统中，我们采用H桥电路实现对直流电机的控制。（3）显示模块：本系统采用一只四位一体共阳数码管进行数据的显示。（4）转速采集模块：本系统采用一只ITR9608光电开关对电机转速进行采集。（5）电流电压检测单元：用于检测被测电机的输入电压和电流。2.1.1系统框图 LCD CPU单元 计数器红外光电传感器 电流电压检测单元电机图2-1系统框图 本课题提出一种中小电机便携式测功机装置解决方案；它的主要检测对象是小型电机，它不需要固定的试验台，对环境几乎没有什么要求就可以进行各种参数的测试。电机参数检测装置时基于单片机系统，分为硬件电路设计和软件设计，可以用来测量电机的电流、转速。硬件包括用于设置在被测电机输出轴上的风叶、CPU单元、与CPU单元相连的数码管、经计数器与CPU单元相连用于检测被测电机的转速的反射式红外光电传感器。电流电压检测单元，用于检测被测电机的输入电压和电流，并在被测电机的输入电压处于峰值时开始计时至被测电机的输入电流达峰值时止，以得出电压峰值与电流峰值的时间差，从而计算出输入电压与电流之间的相位差，进而得出被测电机的功率因数，从而根据输入电压、电流与功率因数得出被测电机的输入功率。CPU单元根据测得的被测电机的转速、预先获取的所述风叶转速与风叶阻转矩的关系曲线，得出被测电机的转矩；然后根据被测电机的转速、转矩计算出被测电机的输出功率和效率；其中：效率等于输出功率与输入功率的比值； 输出功率等于转矩与转速的乘积与9550的比值；数码管显示被测电机的效率、转速、输入功率、输出功率和功率因数。本课题解决其技术问题所采用的技术方案是：使用数字微处理器作为检测核心进行检测运算处理，利用已知的风叶作为电机负载，系统中存储一个风叶产生阻转矩的专家系统： 利用AD转换器输入电流、电压、功率因数（交流电路）的检测，计算出输入功率； 利用反射式红外光电传感器和计数器检测电机的转速；以风叶的转速为依据，由专家系统得出对应的转矩；根据转速，转矩和功率之间的关系计算输出功率；显示效率，转速，输入功率，输出功率，功率因数。本课题的特点是：利用已知的风叶作为电机负载，通过风叶产生阻转矩的专家系统测量电机的转速而得到电机的转矩，并给出专家系统的实现方法；利用先进的微处理器技术检测计算显示结果，操作简单，可以携带，几乎能在任何条件下检测电机参数。使用简单，因为不需要使用专用卡具，安装简单；风叶安装，没有同心度的要求，容易保证测量精度； 系统简单，不用专用装卡，造价低，便于携带； 直观显示参数，效率，转速，输入功率，输出功率，功率因数。2.2方案论证转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性；再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。本说明书中给出两种转速测量方案,经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计,总体电路我们有两套设计方案,部分重要模块也考虑了其它设计方法,经过分析,从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑,我们才最终选择了一个方案。下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。2.2.1方案一：霍尔传感器霍尔传感器利用霍尔效应进行工作的霍尔传感器,其主要元件是依据霍尔效应原理做成的霍尔元件。本设计介绍采用霍尔传感器测量一个驱动轴的速度。霍尔传感器的原理图如图2-1 。 永磁块电 机 霍尔元件图2-2 霍尔转速传感器的结构原理图缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候,会出现采样不精确,因为它是靠磁性感应才采集脉冲的,使用时间长了会出现磁性变小,影响脉冲的采样精度。2.2.2方案二：光电传感器整个测量系统的组成框图如图2-3所示。从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。光电传感器是应用非常广泛的一种器件,有各种各样的形式,如透射式、反射式等,它的原理是当接收管收到发射管的光照时,接收管则导通,相反则关断。例如透射式传感器,如图2-3所示,不透光的物体遮住发射与接收之间的空隙时,开关管则关断,反之则打开。所以制作一个遮光叶片如图2-4所示,固定在转轴上,当叶片转过时,脉冲信号产生。当叶片数比较多时,旋转一周能得到跟多脉冲信号。 图2-3光电传感器的原理图 图2-4 遮光叶片电 机 图2-5 转速测量 光电传感器 优点：这种方案使用光电转速传感器具有采样精确,采样速度快,范围广的特点。综上所述,方案二使用光电传感器作为本设计的最佳选择方案。2.3电流检测单元 采用ADC0809CMOS工艺8通道，8位A/D模数转换器。由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 图2-6 ADC0809单片机 2.4本章小结 通过选择各方案过程，不仅让我学习到了很多课本上学不到的知识，也让我学会了如何区分、利用自己所学到所了解的资料，用以更好的解决问题。在这里让我也明白考虑分析实际问题得从多方面进行：比如实用性，可行性，廉价性等等。与此同时让我认识到独立思考以及查找资料相结合的学习方法的重要性。第3章硬件设计AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有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技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52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。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，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内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 图3-1AT89S52引脚图3.1 单片机最小系统单片机的最小系统由三部分组成：一是芯片控制部分，二是时钟部分，三是复位部分。其电路如图3.1所示。单片机能够正常运行，首先先提供一个时钟周期给它，一般提供单片机时钟周期的方法是外接一只晶体振荡器，它的主要作用就是提供运行的时钟，没有时钟，单片机肯定无法正常工作，所以对于单片机应用电路来说，时钟电路是必不可少的。本设计选用12M的晶振作为时钟源，为了防止外部信号对震荡电路的影响，通常我们在晶振的每个引脚上并联一只滤波电容，常用的取值范围是15-50pf，在本设计中选用的是22pf的瓷片电容。所谓的单片机复位就是使程序回复到刚开始加电时的状态。按我们的常规理解，单片机复位后使程序从正在运行的状态退出，回归到最初的初始状态，此时在单片机内部，复位的时候单片机内存储器的数据恢复到“出厂值”。单片机引脚上有一RST引脚，我们在这一引脚上外接一个复位电路，实现单片机的开机自动复位，同时也可实现单片机的手动复位。在通常设计的复位电路中，一般由一只电阻和一只电解电容组成。在电解电容两端并接一个开关，可以实现手动复位。图3-2 单片机最小系统图3.1.1复位电路复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机器周期的高电平。 图3-3复位电路3.1.2振荡电路单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。 图3-4振荡电路11 3.1.3 LCD显示屏液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 图3-5液晶显示器实物图1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3.1.4 按键控制按下S2按键后可以使电机加速旋转，按下S3按键后对电机进行减速控制，通过S4按键对电机进行正/反转旋转控制。接线方法如图3.3所示。图3-6 键盘控制电路13 3.2 电机转速检测电路本文使用了一只光电开关ITR9608用于转速的显示，具体电路如图3.5所示。图3-6 电机转速检测电路光电传感器是应用非常广泛的一种器件,有各种各样的形式,如透射式、反射式等,基本的原理就是当发射管光照射到接收管时,接收管导通,反之关断。以透射式为例,当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时,开关管关断,否则打开。为此,可以制作一个遮光叶片,安装在转轴上,当扇叶经过时,产生脉冲信号。当叶片数较多时,旋转一周可以获得多个脉冲信号。3.2.1 PWM原理PWM (Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制技术调试一连串数字脉冲的宽度, 在脉冲作用下,电机通电的速度变快, 断电时的速度渐渐变慢,只要根据一定的规律更改通断电的时间, 就能对电机的转速进行控制，完成了对直流电机调速的数字化控制。对于直流电机来说，如果加在电枢两端的电压为如图所示的脉动电流压（要求脉动电压的周期远小于电机的惯性常数），可以看出，在T不变的情况下，改变T1和T2的宽度，得到的电压将发生变化，下面对这一变化进一步推导14 施加在电枢两端的脉动电压设电机接全电压U时，其转速最大为Vmax。若施加到电枢两端的脉动电压占空比为D=t1/T，则电枢的平均电压为：U0=U*D由上式得 n=Ea/CeUD/ Ce=KD，在假设电枢内阻转校的情况下，式中K=U/Ce，是常数施加不同的占空比时，实测的数据所得占空比与转速的关系图由此可以看出，转速与占空比D不是完全线性关系，原因是电枢本身有电阻，但是电阻很小，可以近似为线性关系。所以改变占空比就可以关改变电机转速，这就是直流电机PWM调速原理。以下是相关子程序：PWM初始化程序：void Init_Pwm()CCON=0;/初始化PCA控制寄存器CL=0;/PCA 计数器低位CH=0;/PCA 计数器高位CMOD=0x04;/PCA/PWM时钟源输入=定时器0的溢出/禁止PCA计数器溢出中断CCAP0L=CCAP0H=0x00;/PWM输出0的方波14 CCAP1L=CCAP1H=0x00;PCAPWM0=PCAPWM1=0x00;CCAPM0=0x42;/模块0工作于8位PWM模式，输出频率约为1kCCAPM1=0x42;/模块1工作于8位PWM模式，输出频率约为1kCR=1;/启动PCA计数器系统初始化程序：void Init()P2=0xFF;/两路电机停止ShowSame(0x00);/关闭数码管显示Show1620(0,0);/第0位和1位用于显示电机状态：01为正转、10为反转、00停止Show1620(1,0);Show1620(2,0);/第2位用于区分电机1和电机2：0为1、1为2Show1620(3,0);/第3位用于表示电机1当前速度，共5级调速Show1620(5,0);/第5位用于表示电机2当前速度，共5级调速TMOD=0x02;/定时器0工作于方式2，用于PCA计数器的时钟源TH0=TL0=252;TR0=1;/启动定时器015 3.3 调理电路的设计本课题的调理电路是给单片机提供电信号，主要分为：交流电压，交流电流，直流电压和直流电流四个部分。其电路图分别如下：3.3.1 交流电流图3-7交流电流检测电路交流电流的检测是通过对R2两端的电压值进行检测求出电压差从而得到支路里面的电流，但是因为单片机的A/D转换口的输入电压不能超过5V，所以当电路中的电流达到最大值3V的时候，R2上面那点的电压应该是5V，所以R1=U/I=1.67。3.3.2 交流电压图3-8 交流电压检测电路交流电压的检测则简单的多，取电源为380V时，只需对380V进行分压，而R4两端的电压应该是5V，所以R2：R3=5：（380-5）=1:75，考虑到电路中的电流不宜过大，选择R2=2M，从而R3=27K。16 3.3.3 直流电压图3-5 直流电压检测电路直流电压的检测和交流电压相似，详见3.4.2。3.3.4 直流电流图3-6 直流电流检测电路直流电流的检测就是对R6两端的电压进行检测，求出电压差然后除以R6的值就可以得到R6这条支路上的电流。当电流达到最大值3A时，电压差也应该达到最大值5V，所以R6=U/I=1.67。3.4电流检测单元 采用89S52单片机的P2口接ADC0809的D0-D7口，测得输入电流I1和电压U1，从而计算出输入功率P1，通过光电传感器测得转速n，利用已知负载风叶的转速与转矩的对应表格得出转矩T，从而得出输出功率P2=nT/9550，效率=P1/P2.所述预先获取风叶的转速与风叶阻转矩的关系曲线的方法包括如下步骤：步骤:在现有的测功机上将一参数已知电机安装上所述风叶，当该电机转速到额定转速时（例如：3000r/min）记录当前转速下该电机的输入电压、电流及功率因数，然后依次降低该电机的转速60 r/min（即依次为2940 r/min、2880r/min、2820r/min、），并记录相应转速下该电机的输入电压、电流及功率因数，直至该参数已知电机的转速降至600r/min时，最后一次记录该电机的输入电压、电流及功率因数，从而得到一组相应转速下该电机的输入电压、电流及功率因数的标准数据，以及输入功率与风叶转速的第一关系曲线；其中，该参数已知电机的输入功率根据所述参数已知电机的输入电压、电流与功18 率因素得出。步骤:将参数已知电机接上测功机的负载，当该参数已知电机的转速达额定转速时（例如：3000r/min），调整测功机的负载，使该参数已知电机的输入电流等于所述标准数据中额定转速下的输入电流，此时记录下测功机测得的转矩；然后依次降低该电机的转速60 r/min（即依次为2940 r/min、2880r/min、2820r/min、）并调整所述负载，使相应转速下的该参数已知电机的输入电流等于所述标准数据中对应转速下的输入电流，同时依次记录对应转速下的测功机测得的转矩，直至该参数已知电机的转速降至600r/min时，最后一次记录该转速下的测功机测得的转矩；从而得到对应转速下该参数已知电机的输入功率与该输出转矩的第一关系数据组，并根据该第一关系数据组得出第二关系曲线；步骤：根据第一关系曲线和第二关系曲线得出风叶的转速与风叶阻转矩的关系曲19 线。其中，根据力的作用力与反作用力，风叶阻转矩与参数已知电机的输出转矩相等。选不同阻转矩的风叶（选取原则是：被测电机在额定转速提供的最大功率小于风叶在该转速提供的功率），以预先获取相应风叶的风叶转速与风叶阻转矩的关系曲线，以覆盖10w-200w的测量范围。所述参数已知电机为直流无刷电机，其具有工作状态稳定、损耗小等特点。步骤中还包括如下步骤：控制所述参数已知电机的转速从600r/min开始，每增加60r/min（即依次为660 r/min、720r/min、780r/min、）记录一次相应转速下该参数已知电机的输入电压、电流及功率因数，直至该电机到达所述额定转速（例如：3000r/min），得到一组相应转速下该参数已知电机的输入电压、电流及功率因数的校正数据，取对应转速下分别依据标准数据与校正数据得出的输入功率的平均值，以校正所述第一关系曲线。步骤中还包括如下步骤：控制所述参数已知电机的转速在600r/min，调整测功机的负载，使该参数已知电机的输入电流等于所述标准数据中对应转速下的输入电流，此时记录下测功机测得的转矩；然后依次增加该电机的转速60 r/min并调整所述负载，使相应转速下的该电机的输入电流等于所述标准数据中对应转速下的输入电流，同时依次记录对应转速下的测功机测得的转矩，从而得到该参数已知电机的输入功率与输出转矩的第二关系数据组，取对应输入功率下的所述第一、第二关系数据组中的输出转矩的平均值，以校正所述第二关系曲线。显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本设计的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。3.5本章小结通过硬件设计，强化了我的动手能力。在这一过程中用到了Protel软件，以前只是简单的运用这一软件，通过这次设计让我对这个软件运用有了极大的加强。在设计原理图与焊接线路过程中让我更加懂得了选择好方案的重要性，不仅可以省财力、物力还省了很多不必要的麻烦从而可以节省了很多时间（时间就是金钱）。再者我还学到了很多硬件功能及原理在查找资料并学习的过程中也让我更明白自学能力的重要性。在接触到某些新知识的时候学习消化运用新知识显得由为重要。21 第4章 软件部分设计4.1主体程序设计单片机电机测速系统的软件设计主要由主程序、键盘扫描程序、数码管显示程序、转速计算子程序、定时器程序组成。程序开始首先对单片机及定时器进行初始化，接下来对按键状态进行扫描，进行转速计算，最后将计算得出的转速值通过数码管进行显示，主程序流程图如下：4.1.1主程序流程图 开始初始化单片机初始化定时器键盘扫描转速计算 ADC0809 数码管显示转速 显示电流返回 图4.1 主程序流程图20 4.2 键盘扫描流程图按键查询流程图见图4.2所示。 三个按键分别连接单片机的P1.0，P1.1，P1.2端口,由于单片机P1口内部具有上拉电阻，所以不在需要外加上拉电阻。4.2.1按键流程图图4.2 按键扫描流程图21 4.3 数码管显示流程图数码管显示采用动态显示的方式进行，先将数据送入到数据的各段，然后发送位选信号，具体的流程图详见图4.3.4.3.1显示流程图图4.3 数码管显示流程图4.4本章小结通过这次软件设计，对我的编程能力有了很大的提高，不但比以前编程的思路更加清晰，解决编程过程中遇到的问题也有了很大的进步。通过对软件编程，让我更好的掌握了软硬件之间的关系及通信方式。22 第5章系统调试5.1硬件调试首先在焊接前检查元件是否有坏的（很容易检查的），确认无误后开始安装元件，焊接时一定要做到细心认真，必须避免假焊，以上两步完成后，才开始进入硬件调试。5.1.1 硬件静态的调试（1）排除逻辑故障 这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。主要包括错线、开路、短路。排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图，看两者是否一致。应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。（2）排除元器件失效 造成这类错误的原因有两个：一个是元器件买来时就已坏了；另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。在保证安装无误后，用替换方法排除错误。（3）排除电源故障 在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V48V之间属正常。若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。5.2软件调试本系统的调试主要为软件调试。硬件电路绘制完成后，根据各部分硬件接口编写各程序模块。软件编程中，首先编写单元模块的程序，然后组合在一起进行调试查错。我在软件调试上主要分为四个步骤：1、 根据系统功能要求及硬件连接图编写程序，在编写程序的同时进行简单的逻辑错误查找。2、安装程序编译器KEIL，将上面编写的.C程序导入编译器中进行编译，借助编译器进行错误查找。3、对程序进行编译，系统会提示程序中存在的错误。4、根据编译器的提示进行错误的改正。24 我在这次程序的编写及调试过程中主要遇到了下面几个问题：1.程序中用到的变量在开始时忘记定义；2.在参数的定义时，没有注意到大小写的问题，上面定义的参数和下面使用的参数名称不符；3.在程序编写时少录入或者错误录入一些字符，特别是有些没有注意区分中英文，比如“；”，有的地方少录入了，有的地方误以中文的方式进行录入，还有比如“ ”“【】”等字符；4.程序中的引脚定义和硬件中的不符，最后我又按照硬件电路图查找了软件的引脚定义；5.主程序中调用的子程序放在了主程序的后面，导致调用子程序时出现了问；6.定时器程序中忘记了对定时器进行初值重新置入，导致程序逻辑上老是不正确。通过反复的查错与纠错，我对出现的每个错误都进行了仔细的分析，并进行了记录，防止以后编程时出现同样的错误，这也为我今后工作中的编程打下了基础。经过了多次的调试，终于程序能够顺利编译，满足了系统的设计要求。5.3本章小结本章主要对本次课题的实物进行调试介绍。主要包括检查硬件电路焊件线路是否完好、元件是否损坏、单片机引脚信号传输是否错误，软件程序有无语法错误，有无达到课题要求。经过本次调试让我学会了如何判断错误并修改错误，学会了独立解决问题。25 结论通过这次毕业设计，巩固和强化了我大学四年所有学习过的知识。根据这次毕业设计中的设计要求，我首先查阅了很多相关资料，对所查阅的所有资料进行了综合整理，并进行了更深入的研究，然后经过反复不断的测试和改进，设计出相应电路。虽然在此过程中遇到了很多问题和困难，但是我从没有过放弃的想法，坚持翻阅更多的资料，并请教导师，我始终坚信付出一定会有回报，终于在我的不懈努力下，完成了本次的毕业设计。通过这次的毕业设计，使我学习到了许多课堂上和书本中没有学习过的知识，提高了我的动手能力和实践水平，平时在课堂上抽象的，很难理解的知识，通过这次毕业设计，更深入的了解了他们的原理，加深了我对理论知识的理解。通过对系统的调试过程，使我遇到了许多平时没有接触过的问题，提高了自己解决问题的能力。当出现问题时，我能够冷静以积极的态度去面对