直流电机转速测量与控制系统

机电工程学院机电工程学院机电工程学院机电工程学院课程设计课程名称课程名称课程名称课程名称单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用课题名称课题名称课题名称课题名称直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统专专专专业业业业测控测控测控测控学学学学号号号号姓姓姓姓名名名名任课教师任课教师任课教师任课教师2010年年年年6月月月月18日日日日机电工程学院机电工程学院机电工程学院机电工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用课题直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统直流电机转速测量与控制系统专业班级07测控学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2010年5月28日任务完成日期2010年6月18日设计内容与设计要求设计内容设计内容设计内容设计内容直流电机直流电机直流电机直流电机200W,电压电压电压电压24V,调速范围调速范围调速范围调速范围30。要求有设计说明书要求有设计说明书要求有设计说明书要求有设计说明书，画出控制系统结构图；闭环转速测控系统的具体设计，包括所选传感器、执行器和控制器的类型、原理、输入输出接口和工作电路等；系统流程图及控制算法；控制系统界面的软件设计，包括程序流程图和实现代码；控制算法的实现，包括程序流程图和实现代码或仿真代码。设计要求设计要求设计要求设计要求1）确定系统设计方案；2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）应用程序的调试。主要设计条件单片机通过霍尔传感器检测电机的转速，利用单片机实验台上电机转速调节，进行程序设计和调试，调速范围30说明书格式1课程设计任务书2目录3总体方案设计4单元模块设计5系统功能调试6设计总结7程序清单附录附录A系统原理图附录B程序清单进度安排设计时间为三周第一周布置课题任务，讲课及课题介绍借阅有关资料，总体方案讨论总体方案第二周系统设计及调试软件设计及调试第三周写说明书整理资料目录目录目录目录目录6第1章前言7第2章基本原理8第3章总体设计思路1031设计方案10第4章电路的设计方案10第5章系统功能调试错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。第6章结论错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。第7章总结与体会错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。第8章参考文献错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。附录1错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。附录2错误错误错误错误未定义书签未定义书签未定义书签未定义书签。第第第第1章章章章前言前言前言前言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。第第第第2章章章章基本原理基本原理基本原理基本原理21转速测量原理转速测量原理转速测量原理转速测量原理转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法）、T法（测周期法）和MPT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系式中N为电机转速；P为电机转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期。根据式（1）即可计算出直流电机的转速。霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。在这里选用美国史普拉格公司（SPRAGUE）生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单DEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTSBITOPENP20SBITCLOSEP21SBITSWAPP22SBITSUB_SPEEDP23SBITADD_SPEEDP24SBITPWM1P30SBITPWM2P31/液晶显示/SBITEP37SBITRWP36SBITRSP35SBITTESTP34INTTIME0INTHIGH20INTPERIOD30INTCHANGE0INTFLAG0INTNUM_MEDIUM0INTNUM_DISPLAY0INTCOUNT_SPEED0UCHARWWORD0X30,0X31,0X32,0X33,0X34,0X35,0X36,0X37,0X38,0X39/延时T毫秒/VOIDDELAYUCHARTUINTIWHILET/对于110592MHZ时钟，延时1MS/FORI0I125IT/写命令函数LCDVOIDWC51RUCHARJRS0RW0P1JE1E0DELAY3/写数据函数LCDVOIDWC51DDRUCHARJRS1RW0P1JE1E0DELAY2/初始化函数LCDVOIDINITWC51R0X01/清屏WC51R0X38/使用8位数据，显示两行，使用57的字型WC51R0X0C/显示器件，光标开，字符不闪烁WC51R0X06/字符不动，光标自动右移一格/8T0中断服务程序PWM波的生成/VOIDTIME0_INTVOIDINTERRUPT1TIMETH00XECTL00X78IFCHANGE0PWM21IFTIMEHIGHPWM10ELSEIFTIMEPERIODPWM11TIME0ELSEPWM11IFTIMEHIGHPWM20ELSEIFTIMEPERIODPWM21TIME0/T1中断服务程序单位时间（S）方波的个数/VOIDTIME1_INTVOIDINTERRUPT3COUNT_SPEEDIFCOUNT_SPEED20COUNT_SPEED0NUM_DISPLAYNUM_MEDIUMNUM_MEDIUM0/速度显示的数据处理/VOIDDATAMADEUINTDATAMM,NNWC51R0XC2WC51DDRSWC51DDRPWC51DDREWC51DDREWC51DDRDWC51DDR0X3ANNNUM_DISPLAY100MMNUM_DISPLAY/100WC51DDRWWORDMMMMNN/10NNNN10WC51DDRWWORDMMWC51DDRWWORDNN/通过按键实现对电机开关、调速、转向的控制/VOIDMOTOR_CONTROLIFOPEN1EA1IFCLOSE1EA0IFSWAP1CHANGECHANGEWHILESWAP0IFSUB_SPEED1HIGHIFHIGH30EA0WHILESUB_SPEED0IFADD_SPEED1HIGHIFHIGH5HIGH5WHILEADD_SPEED0/主函数/VOIDMAINP20X00ET01E