单片机控制的直流电动机的转速检测与脉冲调速

目录

第1节引言 (3)

1.1本设计任务和主要内容 (4)

第2节系统主要硬件电路设计 (5)

2.1单片机控制系统原理 (5)

2.2单片机主机系统电路 (5)

2.2.18051的基本知识 (5)

2.2.28051标准型设计说明 (5)

2.3脉冲信号发生器 (8)

2.4脉冲计数与显示电路 (11)

2.5集成功率放大器LM386 (11)

第3节系统软件设计 (13)

3.1系统主程序设计 (13)

3.2程序流程图设计 (14)

3.3程序清单 (14)

第4节结束语 (19)

参考文献 (20)

单片机控制的直流电动机的转速检测与脉冲调速

第1节引言

目前直流调速在工业生产中有相当广泛的应用，直流调速的转速比更大，可在全部的调速范围内都能获得良好的转矩特性。放眼望去，交流电机占据了传动应用的绝大多数地盘，大有取代直流电机的趋势，但实际在许多场合人们仍在使用直流调速。交流电机结构比直流电机简单，便于维护，价格低。由于变频技术的发展，交流变频调速的性能越来越接近直流调速，因而人们更愿意使用交流变频调速。众所周知，许多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求。全数字直流调速装置，采用8位单片微机技术，性能优良，运行可靠，并且具极高的性能价格比。设计方案的提出，更进一步说明了这类电机的好处直流电机产品是工业自动化，家庭现代化等各个领域广泛应用不可缺少的基础产品，与其它类型的电机相比，它具有良好的起动性能，且能在宽广的范围内平滑而经济地调速，过载能力较强，热动和制动转矩较大，因此直流电动机在起动和调速要求较高的生产机械上广泛地被应用。随着人们生活水平迅速提高，对视听设备品质要求也在不断提高，这类产品为小功率直流电机提供了广

阔市场，因此高精度控制直流电机转速成为发展的必然趋势。电动机的转速是一个较为重要的运行参数，也有很多种用于测量转速的仪表，如：机械软轴式转速表、频率-电压转换式转速表、数字式转速表等，它们中间有的成本很高而且精度较差、有的工艺复杂而且可靠性不高。本文介绍了一种利用单片机技术制成的智能转速表，不仅精度高、工艺简单、线路简洁，而且可靠性高、功能强。当然本文中提到的软硬件设计方案，不能代表最佳方案，学习和掌握其基本原理，关心其发展，对于电机及其控制领域内工作和学习的人员都是有必要的。在单片机控制电机的理论及应用发展得非常迅速。因该设备未经过实物硬件的调试,所以难免存在着一些弊端,望老师给予指点。

设计制作一个脉冲调速器,使其工作频率和占空比均可调节,频率调节范围3-5KHZ,占空比调节范围为30-70%,选用额定电压为12V额定电流为0.5A的小直流电机,根据其参数设计出功率放大器,使之推动直流电动机工作,并用4位数码管显示出电动机每秒所转的圈数,以监视电动机的调速情况。

第2节系统主要硬件电路设计

2.1单片机控制系统原理

图2-1单片机控制系统原理框图

2．2单片机主机系统电路

2.2.18051的基本知识

a.8051的引脚40接+5V（VCC）电源，引脚20接电源地线。

b.传统8051工作时钟最高为12MHZ。

c.EA引脚接地，由外部程序ROM来执行程序。

d.EA引脚接高电平或+5V电源，由8051内部程序ROM来执行程序。

e.8031EA引脚必须接低电平，由外部程序ROM来执行程序。

f.89C5189C52引脚接高电平后，是由内部程序ROM来执行程序。

g.开机时必须加入芯片重置（RESET）信号。

h.RESET信号高电平动作，高电平时产生芯片重置。

I.RESET信号低电平时，则由程序ROM地址0起开始执行程序。

2.2.28051标准型设计说明

8051的程序代码可以外接程序ROM来执行，也可以使用内部4KB的空间（如8751，89C51），当程序长度超过4KB时可以使用89C52（内含8KB），若程序长度超过8KB时可以使用89C55（内含20KB）。若是采用IO51控制板做设计则程序代码可以长达64KB的空间。

8051EA引脚是接至5V电源，表示由内部程序ROM来提供程序代码，此电路可以使用的单芯片有8751及89C51，而程序的测试方法可以使用ICE，使用89CXX烧录模拟器EPM89或

是直接烧录单芯片。当然直接烧录单芯片，做测试较麻烦还会花费许多时间，如果控制程

序简单还可以，要是做课程设计程序就变得复杂了，相当浪费时间，所以手上有ICE的话就相当方便了。如果想将项目设计得更复杂，使用更多的I/O或是功能扩充，我们建议使用8051外接程序ROM及数据RAM的控制电路，那就是8051扩充型模式设计。

图2-2单片机主机系统图

2.3脉冲信号发生器

作为实验装置脉冲信号处理我们采用555集成块和外围电路组成，555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。

555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图2-3、2-4所示，功能见表2-5。它是由上、下两个电压比较器、三个5kΩ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管T以及功率输出级组成。比较器C1的反相输入端⑤接到由三个5kΩ电阻组成的分压网络的2/3Vcc处（⑤也称控制电压端），同相输入端⑥为阀值电压输入端。比较器C2的同相输入端接到分

压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端②为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器

R④，当复位端处干低电平时，输出③的输出端控制RS触发器。RS触发器设置有复位端D

为低电平。控制电压端⑤是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O．01μF 的电容，以防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5～+18V，输出电流可达100～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。

图2-3555集成电路引脚排列图

图2-4时基电路555电路结构图

表2-5555芯片功能表