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基于AT89S51直流电机的转速测试系统

基于AT89S51直流电机的转速测试系统
基于AT89S51直流电机的转速测试系统

基于AT89S51直流电机的转速测试系统

摘要:这次的设计主要完成的是直流电动机测试系统,它是以AT89S51单片机作为核心的涉及到了速度的给定、控制和显示。在这次的设计中运用到了与高中的物理知识电子在磁场中的运行轨迹相似的原理,在与电动机上安装的圆盘上的小磁铁相对应的位置放一个霍尔感应原件,霍尔感应原件就涉及到了前面所说的知识。若想要显示速度准确数值在这里推荐使用8279专用芯片。并且可以连续不断的测量速度的准确值观察速度的变化并记录总结。

关键词:直流电机;单片机;转速测量

AT89S51-based DC motor speed test system

Abstract:This design is mainly to complete the direct current motor test system, it is the

core of AT89S51 includes a given speed, display, measure -ment speed and control these three aspects. Using fixed small magnets, magnetic field in a dc motor with small magnets corresponding to add a strong sensitivity of hall sensor can directly to the speed of the dc motor according to measurement. Display speed value can use the special chip 8279. And you can watch the accurate value of continuous measuring speed change and record summary .

Keyword: DC-motor, Microcontroller, Measurement of rotating speed

目录

第一章引言 (1)

第二章系统的芯片功能介绍 (2)

2.1 8155各引脚功能说明 (7)

2.2 8155的地址编码及工作方式 (8)

2.3 8155的定时/计数器 (12)

第三章系统的设计思路 (13)

3.1 系统设计要求 (13)

3.2 系统设计思想 (13)

3.3 系统控制电路 (13)

3.4 控制电路说明 (14)

3.5 系统控制程序流程图 (13)

3.6 控制程序 (14)

3.7 控制程序说明 (19)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

附录A (25)

附录B (26)

第一章引言

单片机就是一个电脑(又称单片微控制器),他把计算机系统都集成到了芯片上。包括:中央处理器(CPU)﹑内存、内部和外部总线系统等等这些计算机不可缺少的部件,目前大部分的单片机还另外增加了外界存储的功能。嵌入式系统最适合使用的处理器还是单片机。由于单片机具有独特的结构和它本身采用的先进的工艺材料半导体制作的,使它比其他的处理器更优越,多出了一些其他的功能。

单片机的主要特点:

(1)优异的性能价格比。

(2)集成密度较高体积相对较小可靠性高。

(3)控制功能强。

(4)消耗低、使用的电压低。

(5)易扩展。

第二章系统的芯片功能介绍

AT89S51采用来自于ATMEL(爱特梅尔)公司的一种先进高级的高密度、非容易失去性能的存储制造技术。能标准的MCS - 51指挥系统和80 c51销结构兼容,也使用更多数量的8位CPU和芯片ISP闪存单元。

此外,AT89S51单片机CPU 0赫兹振荡频率配置增加暂停节电模式下工作仍然可以继续工作运行,不受打扰的还有随机存取存储器(RAM)定时计数器、串行口、外中断系统同时该芯片还具有塑料双列直插式封装(PTIP)、薄四方扁平封装(TQFB)和特殊引脚芯片封装(PLCC)等三种封装形式。以适应适合不同产品的需求总有一个会合适的。

图1-1 AT89S51的结构图(1)

图1-2 AT89S51的结构图(2)

AT89S51或者A T 8 9S52单片机实际有40个有效的引脚,经常使用的封装形式有俩种,其普通40脚引脚的具体分布可参见图1- 3:(a)塑封双列直插形式英文简称就是DIP(Dual In-line Package);(b)方型芯片形式的英文简称就是PLCC(Plastic Chip Carrier),这种形式具有44个“J”形脚(其中有4个脚是中空的)。

图1-3 常见的两种封装形式

40个引脚总体上包含了电源、时钟、控制和I/O。其逻辑图如图1-4所示。

图1-4 40个引脚的逻辑图

2.1 8155部分引脚功能说明

CE:片选信号线,在低电平下有效。

IO/M:8155的随机存取存储器(RAM)或输入/输出(I/O)的选择线。当

IO/M和0相等时,选择随机存取存储器(RAM)那么AD

0~AD

7

上地址就是00H~

FFH;当IO/M和0不相等和1相等的时候就会选择8155的片内的输入输出(I/O)

那么AD

0~AD

7

上的地址就是8155 输入/输出(I/O)口接口的地址。

PA

0~PA

7

:8位通用输入/输出(I/O)口接口,其输入/输出(I/O)口接口

的传输方向是程序全程控制的。

PB

0~PB

7

:8位通用I/O,功能同A一样。

PC

0~PC

5

:有两个作用,第一通过程序来控制用来当作输入/输出(I/O)口,

第二通过程序来控制用来作为PA口接口和口PB接口的控制信号线。

V

CC

:+5V电源端口接口。

图1-5 8155内部结构及引脚

2.2 8155的地址编码及工作方式

表1-6 8155芯片的输入/输出(I/O)口地址

在8155中A、B可用作基本输入/输出也可以作为选通输入/输出。C既可以当做基本输入/输出同时也可控制A和B的选通。状态控制信号在C时每一条线的作用如下:

A中断请求线(PC0:AINTR) B中断请求线(PC3:BINTR)

A缓冲器满信号(PC1:ABF) B缓冲器满信号(PC4:BBF)

A选通信号(PC2:ASTB) B选通信号(PC5:BSTB)

8155的输入/输出是通过设制在8155内部的命令寄存器(只能写进去不读出来)来实现的。命令寄存器只读不写的格式如图1-6所示。

A、B、C分别在ALT1 ALT2 ALT3 ALT4下的工作方式:

ALT1:A为基本B也为基本,C为输入进去。 ALT2:A为基本B也为基本,C为输出出来。

选通A是在ALT3时,基本是B,PC0 是AINTR, PC1是ABF,PC2是ASTB PC3~输出的是PC5。

ALT4:A、B为选通,AINTR是PC0,ABF是PC1,ASTB是PC2,BINTR是PC3,BBF是PC4,BSTB是PC5。

00:空操作

01:停止计数

10:时间到则停止计数11:置入工作方式和计数长度后立即启动计数,若正在计数,溢出后按新的方式和长度计数

0:禁止B口中断

1:允许B口中断0:禁止A口中断

1:允许A口中断

定义端口A

0:输入

1:输出

定义端口B

0:输入

1:输出

定义端口C

00:ALT1、A口、B口基本输入输出,C口输入

01:ALT1、A口、B口基本输入输出,C口输出

10:ALT3,A口选通输入输出,B口基本输入输出

PC0:AINTR

PC1:ABF

PC2:ASTB

PC3~PC5:输入输出

PC0:AINTR

PC1:ABF

PC2:ASTB

PC3:BINTR

PC4:BBF

PC5:BSTB

图1-7 8155命令寄存器格式

8155内部还有一个状态寄存器(只读出来不写进去,又称条件码寄存器),供中央处理器在需要的时候查询输入/输出(I/O)和定时/计数器的当前状态。

状态寄存器的格式如图1-8所示。

×

A口中断标志请求

A口缓冲器满空标志

A口中断允许标志

B口中断标志请求

B口缓冲器满空标志

B口中断允许标志

定时器中断标志,定时器计数到

指定长度置“1”,读状态后清“0”

图1-8 8155状态寄存器格式

2.3 8155的定时/计数器

TIMER IN接系统时钟时,就变成了定时方式。在连接外部时,就变成了不同于定时方式的计数方式

定时/计数器的俩个8位的寄存器格式如下:

图1-9 8位寄存器格式

第三章系统的设计思路

3.1系统设计要求

测试电动机在一分钟内能转多少圈,并且要把它在一分钟内转的圈数通过数字形式在显示器显示出来,要进行多次测量排除阻碍。

3.2系统设计思想

把小圆盘牢牢固定在电动机的旋转轴上,靠近圆周的外侧边粘一块小磁铁同样也不能影响到实验。在小圆盘旁边与小磁铁的位置相对应的地方,安放一个霍尔传感器芯片切记不能与电动机和小圆盘相碰,要留有空隙间隙不能太大以防止霍尔传感器上的接收器接收不到信号显示器上显示不出数字。闭合开关电动机开始旋转,圆盘上的小磁铁块跟这圆盘同速旋转,在旋转一周后跟霍尔芯片相遇,霍尔元件将会产生一个信号同样电动机旋转几周霍尔原件就会产生几次连续的信号。此信号个数完全全胜可以代表电机的转数。在这里一号定时/计数器做计数器,二号定时/计数器做定时器,信号从计数器T1脚流过一次就记为一圈。把定时器定时为1秒,计数器复原0,定时器从1秒变成0秒后,系统就会立即发出停止计数器停止计数的信号,计数器收到信号后(时间差可以忽略不记)就立即停止计数,停止计数后计数显示器上的数值也不会随着停止而消失,只会停在当前的数值上,那个数值就是电动机在1秒内所转的圈数。最后再把得到的数值进行换算变成一分钟所转的圈数。

3.3系统控制电路

直流电机的转速测试电路图 (见附录A)

3.4 控制电路说明

系统程序启动开关后,高电平从P1.0脚流进去,同时P1.1程序将输出的控制下必须是一个高电平的电动机启动旋转操作,为了保证电动机能够正常的旋转,在电路中加入俩个晶体管放大适定的电流。

当系统程序发出断开指令电动机收到停止指令后,低电平从P1.0脚流进去同时在程序的控制下低电平从P1.1输出,没有了高电平的输出电动机停止旋转。

在直流电机轴上固定一个小圆盘(边缘上粘有小磁铁)。当圆盘上的小磁铁与霍尔传感器相遇。霍尔传感器的外部输入插脚1号定时器/计数器T1提供负脉冲信号的跳。霍尔传感器是通过半导体来充当介质产生电流当外部磁场的方向垂直于电流将产生感生电动势。

单片机的寻址方式来访问外部接口与外部设备。由于外部接口所使用地址是来自于外部数据存储器,因此它的地址的发出必须从P0口和P2口,P0是低8位P2是高8位。在图中P0.0地址锁存后,A0收到8155芯片。虽然P2和P2.7同时收到8155芯片发出的CS,但8155接口芯片地址通常会出现以下两种:

第一种: 0XXX XXXX XXXX XXX1 命令或读出地址

第二种: 0XXX XXXX XXXX XXX0 读/写的地址

X可以任取0或1比如常见的就有0111 1111 1111 1111 (7FFFH)和0111 1111 1111 1110 (7FFEH)

8155接口芯片发出的指令是第二种地址也就是7FFEH时, 8个显示段码的转速数据是通过单片机的P0读入。

8155的复位脚接的是电源复位电路。

速度数据存储在8155内部随机存取存储器(RAM),通过OUTAo OUTA1 OUTA2 OUTA3和OUTBo OUTB1 OUTB2 OUTB3引脚输出数字显示。

图中的75451和7404分别是显示器扫描和断码信号的驱动芯片。

图1-10 AT89S51引脚图

3.5系统控制程序流程图

系统控制程序流程图(见附录B)

3.6控制程序

系统控制程序如下:

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 000BH

AJMP TSEV

ORG 0050H

MAIN: LCALL CLR0

LCALL CLR1

LCALL SHSV

LACLL TISV

SETB P1.0

WRUN: MOV C,P1.0

JNC WRUN

SETB P1.1

SETB TR0

SETB TR1

HERE: JNB F0,HERE

MOV A,TL1

MOV B,#3CH

MUL AB

MOV R2,A

MOV R3,B

C1000: CLR C

MOV A,R2 SUBB A,#0E8H

MOV R2,A

MOV A,R3

SUBB A,#03H

MOV R3,A

JC RST0

INC 40H SJMP C1000 RSY0: MOV A,R2

ADD A,#0E8H

MOV R2,A

MOV A,R3

ADDC A,#03H

MOV R3,A

C100: CLR C MOV A,R2

SUBB A,#64H

MOV R2,A

MOV A,R3

SUBB A,#00H

MOV R3,A

JC RST1 INC 41H SJMP C100 RST1: MOV A,R2

ADD A,#64H

MOV R2,A

C10: CLR C MOV A,R2

SUBB A,#0AH

MOV R2,A

JC RST2 INC 42H

SJMP MOTS RST2: MOV A,R2 ADD A,#0AH

MOV 43H,A MOV DPTR,#TAB

MOV R0,#30H MOV R1,#40H MOV R7,#04H STAB: MOV A,@R1

MOVC A,@DPTR+A

MOV @R0,A INC R0 INC R1 DJNZ R7,STAB MOV DPIR,#7FFEH

MOV R0,#30H

MOV R7,#08H

DISP: MOV A,@R0 MOVX @DPTR,A

INC R0

DJNZ R7,DISP

MOV TH0,#00H

MOV C,P1.1

JC CNTN

CLR P1.1

LJMP MAIN

CNTN: SETB TR1 SETB TR0

CLR F0

LJMP HERE

CLR0: MOV RO<#40H MOV R7,#04H

CLR2: MOV @R0,#00H

DJNZ R7,CLR2

RET

CLR1: MOV R0,#30H MOV R7,#08H

CLR3: MOV @R0,#00H

DJNZ R7,CLR3

RET

SHSV: MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#0D1H WAIT: MOVX A,@DPTR JB ACC.7,WAIT

MOV A,#34H

MOVX @DPTR,A

MOV A,#90H

MOCX @DPTR,A

RET

TISV: MOV TMOD,#6H MOV TL1,#00H

MOV TH0,#0D8H

MOV TL0,#0F0H

MOV R1,#64H

CLR F0

CLR P1.1

SETB ET0

RET

TSEV: MOV TH0,#0D8H

MOV TL0,#0F0H

DEC R1 CJNE R1,#00H,END0

SETB F0

CLR TR0

CLR TR1

MOV R1,#64H

END0: RETI TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH

基于单片机的电机转速测量系统

兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目:基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名:韦宝芸

学号:3 班级:机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法,分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次,针对特定的应用环境,设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统,详细阐述了系统的工作原理,指出产生误差的可能原因,并给出了具体解决的方法;根据系统要求编制了源程序,分析其工作流程。最后,对构建的系统利用仿真机进行调试,对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词:单片机、转速、测量精度 Abstract

This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51

直流电机转速控制

直流电机转速控制公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 设计要求 (2) 设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 主要器件功能 (3) 硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 硬件测试 (8) 软件调试……………………………………………………………(11

1.直流电机转速控制方案设计 设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示:

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片,它采用I2C接口,能直接驱动8位共阴式数码管,同时可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功

直流电机测试方法和常见不良问题的分析

测试方法和常见不良问题的分析 一、测试方法 1.电机空载转速及电流的测试 1)定义:在额定电压下(指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压),无负载时的电机每分钟转动的圈 数 (空载转速)及此时流过端子的电流 2)测试方法:使用测速计、胶轮、直流电源,如下连接, 直流电源 电机测速计 参考测试 方法:使 用电机综 合测试仪测试(但誨定范围及电机的冲片槽数,测试 数据不准) 2.负载转速及电流的测试 1)定义:在额定电压下(指要求的加到电机端子上的电 压, 并不是指电源电压),额定负载时的电机每分钟转动的 圈数(负载转速)及此时流过端子的电流(负载电 流) 2)测试方法:见上图,一般选择胶轮的直径为20mm,如 果负载为M gem,则所挂舷码的重量则为M g,同时胶 轮上的圈数取决于绳子A处必须松动才行(即祛码的重 量必须全部加到轮子上才行) 3.堵转力矩和堵转电流的测试

1); “ 定义:使电机正好停止转动时的负载力矩Ts即为堵转力

矩,此时的电流即为堵转电流Is 3)一般采用两点法进行测试,选择两个负载T1及T2,测 试此负载下的nl> n2及II、12,使用下而的公式计算堵 转力矩和堵转电流: Ts=(n2Tl-nlT2)/(n2-nl) I S=(I2T1-I2T2)/(T1-T2)+(I1-I2)/(T1-T2)*T S 注意点:T1最好在最大效率点附近,而T2最好在最大 功率点附近 参考测试方法:可以采用测功计测试(不精确)或者使 用扭力计测试(较准) 4.窜动量的测试 1)定义:转子在电机中沿轴向可以松动的最大的间隙量 2)测试方法:使用百分表,电机轴前后最大窜动的位置在 百分表上显示的位置分别是A和B,则电机窜动量为B-A 电机 5.电流波形 1)定义:电机在额定电压下旋转时,流过电机两端子间的电 流的变化的波形,可以用示波器进行显示 2)测试方法:如图连接,示波器上显示的波形即为电机的电 流波形,电容一般为qf的电解电容,如果槽数为n 个,则 电机转动一周的完整的波形数为2n个

直流电机转速测量与控制

苏州大学 城市轨道交通学院

课题名称:直流电机转速控制与测量学院:城市轨道交通学院 班级:10级通信工程 学号:45 姓名:袁圆 其他成员:李吟乔王佳毓苏朗

直流电机转速测量与控制 一、设计要求 1) 电机转速比例测量,并数码管显示; 2) 电机转速由按键设定,步长为1rad/min。 二、直流电机转速测量与PWM控制的基本原理: 直流电机的工作原理为:直流电机的磁极N,S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体,圆柱体的表面固定着线圈abcd。当线圈流过电流的时候,线圈受到电磁力的作用,产生旋转。 根据左手定则可知,当流过线圈中电流改变方向时,线圈的受力方向也将改变,因此通过改变线圈电流的方向实现改变电机的方向。 由于方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关,因此我们通过单片机的控制电路改变占空比,从而改变有效电压,以此控制电机的转速。即采用PWM(脉宽调制)方法实现调速。 三、设计方案 程序应用模块化进行设计,主要有初始化模块、显示模块、读键模块、数制转换模块、双字节除法模块、中断模块和控制调节模块。 初始化模块:8155工作方式、T0和T1工作方式、标志位状态、所用单元初值、中断设置以及初始显示等。 显示模块:设定值和实测值的数值与字符动态显示。 读键模块:从I/O口依据某位数码管亮时读入小按键是否有效,然后根据四个小键盘的不同功能进行相应的处理,只要设定值一改变立刻显示。加1键和减1键要有连加连减功能。 数制转换模块:将二进制转换为十进制。 外部中断模块:将转1圈的时间通过双字节除法程序求出即时转速。 定时中断模块:PWM输出波形形成。 控制调节模块:通过设定值和实测值的比较来改变脉冲波的占空比,该数据的调节分为简单比例调节PP和比例积分调节PI。调节公式分别为: YK=YK1+KP*EK

基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)

目录 绪论 (2) 第1章参数计算与设备选型 (3) 1.1控制芯片 (3) 1.2测速发电机 (4) 1.3模数转化器件——ADC0809 (6) 第2章系统设计 (9) 2.1 系统方框图 (9) 2.2 硬件设计 (10) 2.2.1 直流测速发电机 (10) 2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10) 2.2.3 数码管 (11) 2.2.4 综合接线图 (11) 2.3 软件设计 (12) 2.3.1 程序设计思路说明 (12) 2.3.2 总程序控制流程图 (13) 2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14) 2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15) 第3章结论 (18) 参考文献 (19)

绪论 在现代工业自动化高度发展的时期,几乎所有的工业设备都离不开电机,形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。与之而来的问题是,如何更好地控制电机,对于不同的场合,对电机的控制要求是不同的,但大部分都会涉及到直流电机的转速测量,从而利用转速来实施对直流电机的控制。 直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标,在各个应用场合都有重要的研究价值,例如在发动机,电动机,机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中,常需要分时或连续测量,显示其转速及瞬时速度等,转速是其他大部分技术参数的计算来源,因此,准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。 目前,对直流电动机的速度检测方法很多,从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。 模拟检测:即利用测速电机作为发电机,通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向,采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线,直观,但也有很多不足,比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。 数字检测技术:即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆,最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开,且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度,用于判断电机的转速,最内环只有一个黑条纹,用作定位脉冲或者是复位脉冲,利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速,具体的又可分为M法,T法和M\T法。 此外,市场上已经有了技术成熟的电机测速装置,如利用霍尔元件设计制作的直流电机测速仪等,凭借其精度高,稳定性好等优势占有重要的一席之地。 而本次微机控制原理课程设计的任务是直流电机速度的测量与显示。主要要求是通过测速直流发电机作为传感器,检测直流电机的转速,并输出与转速相关的电压,通过ADC0809芯片将测速发电机输出电压转换成电压的数字信号。控制芯片采用AT89C51将采集转换后的数字信号进行处理,得到转速,并通过四位数码管予以显示。整体上能够完成从转速检测到数据处理到显示的一整套功能。

直流电机的转速检测及电路设计

摘要 在电气时代的今天,电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机,具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点,因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 系统主要功能是:AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示,外部装有蜂鸣器电路,在超速或低俗过低都会停止电动机,蜂鸣器发音,显示器不显示,从实用角度看,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。 本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统,要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示,转速数据显示精度要达到转速个位数,有转速高、低限报警提示。本设计使用6V直流电机。将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行计数,调用计算公式计算出转速,调用显示程序在LED上,其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量,LED显示部分主要是把转速显示出来,显示范围在0-3000r/min之间。 本设计主要研究直流电机的控制和测量方法,效率高,电路简单,使用也比较广泛,测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号,具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 关键词:单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图 A/D 和D/A转换器

目录 摘要 (2) 第一章:引言 (5) 第二章:系统功能分析 (7) 2.1 系统功能概述 (7) 2.2 系统要求及主要内容 (7) 2.3 系统技术指标 (7) 第三章:系统总体设计 (8) 3.1 硬件电路设计思路 (8) 3.2 软件设计思路 (9) 第四章:硬件电路设计 (8) 4.1 单片机描述 (12) 4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12) 4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13) 4.2 外围电路设计 (14) 4.2.1时钟电路 (14) 4.2.2复位电路 (14) 4.2.3测速电路 (15) 4.2.4报警电路 (16) 4.2.5显示电路 (16) 4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18) 第五章:软件电路设计 (20)

直流电机转速测量系统的设计

一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ,测量的相对误差 1%,并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求: 1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数; 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速; 3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示: 在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路, 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图

产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示: 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻,LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断,变成间断的光信号,而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号,作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器,利用施密特触发器,将输入的信号进行整形,输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号,从3管脚输出,输入信号与 输出信号反相,在5管脚接入10nF的滤波电容,当输入电压v i ﹤1/3Vcc时,v o 输出 为高电平,当输入电压v i ﹥2/3Vcc时,v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示:

直流电机PLC控制实验

实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的 1.掌握PLC的基本工作原理 2.掌握PID控制原理 3.掌握PLC控制直流电机方法 4.掌握直流电机的调速方法 二、实验器材 1.计算机控制技术实验装置一台 2.CP1H编程电缆一条 3.PC机一台 三、实验内容 根据输入,实现PLC对直流电机的调速PID控制。1、输入功能 (1)功能操作,按钮1 1.1、按钮1按下一次,显示SV(设定点值)。 1.2、按钮1按下两次,显示速度设定值。 1.3、按钮1按下三次,设定P值,显示。 1.4、按钮1按下四次,显示P值。 1.5、按钮1按下五次,设定I值,显示。 1.6、按钮1按下六次,显示I值。 1.7、按钮1按下七次,设定D值,显示。 1.8、按钮1按下八次,显示D值。

1.9、按钮1按下九次,显示At(PID 自调整增益) 1.10、按钮1按下十次,自整定显示 1.11、按钮1按下十一次,复位 (2)增加按钮2,数值增加 (3)减小按钮3,数值减小 (4)确定按钮4,操作确定 2、PWM脉冲输出,接输出101.00。 3、直流电机测速,光耦,接高速脉冲输入。 4、LED显示,根据按钮输入,显示设定值/测量值/加减量。 四、实验原理 1.直流无刷电机PWM调速原理 PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。 PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压,所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。在使用PWM控制的直流无刷电动机中,PWM控制有两种方式:(1)使用PWM信号,控制三极管的导通时间,导通的时间越长,那么

直流电机转速控制

直流电机转速控制

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 1.1设计要求 (2) 1.2设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 2.1主要器件功能 (3) 2.2硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 4.1硬件测试 (8) 4.2软件调试…………………………………………………………… (11 1

2 1. 直流电机转速控制方案设计 1.1设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、 用按键1控制旋转方向 ,实现正转和反转。 2、 电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、 旋转速度可实时改变。 1.2设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示: 51单片机 数码管显示 直流电机 正反转开关 霍尔脉冲信号 电机驱动电路

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 2.1主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负, 3

直流电机转速测量与控制

测控系统综合训练 报告 2014年12月29日-2015年1月23日

摘要 转速是直流电机运行中的一个重要物理量,如何准确、快速而又方便地测量电机转速,极为重要。本文阐述了基于单片机的直流电动机转速控制系统的特点和优势,介绍了在STC89C52单片机实验开发平台上,对直流电动机进行测速和控制的相关算法及软、硬件实现。设计中软件设计采用C语言编程,硬件设计采用PWM方式驱动电动机,利用霍尔元器件测量电动机的转速,在液晶显示屏(LCD)上实时显示电机的转速值。另外还可以通过5个键盘输入电动机转速的设定值,在电动机转速的可控围控制电动机转速,使电动机的实际转速值等于设定值,并在液晶显示屏(LCD)上同时显示设定值与实际转速值,便于比较。 关键词:直流电动;PWM;液晶显示屏(LCD);转速测量

目录 绪论----------------------------------------------------------------------------------------1 第一章设计任务------------------------------------------------------------------------2 1.1系统方案与组成框图-------------------------------------------------------------------2 1.2基本要求及技术指标-------------------------------------------------------------------2 第二章直流电机的控制方案设计------------------------------------------------3 2.1直流电机的工作原理-------------------------------------------------------------------3 2.2 直流电机的调速方法------------------------------------------------------------------3 2.3 直流电机的转速测量方法------------------------------------------------------------4 2.3.1转动系统--------------------------------------------------------------------------------5 2.3.2信号采集及其处理--------------------------------------------------------------------6 2.3.3单片机处理电路-----------------------------------------------------------------------6 2.3.4显示电路--------------------------------------------------------------------------------6 2.4 直流电机控制结构图-------------------------------------------------------------------6 第三章直流电机调速硬件设计----------------------------------------------------7 3.1 电机调速系统设计----------------------------------------------------------------------7 3.1.1 STC89C52介绍-------------------------------------------------------------------------7 3.1.2系统时钟的设计------------------------------------------------------------------------8

直流电机转速测量与控制程序

直流电机转速测量与控制程序 #include "reg51.h" #include "absacc.h" #define LEDLen 6 #define Tick 10 // 10 x 100us = 1ms unsigned int C100us; // 100us记数单元 xdata unsigned char CS0832 _at_ 0xb000; xdata unsigned char OUTBIT _at_ 0x8002; // 位控制口xdata unsigned char OUTSEG _at_ 0x8004; // 段控制口xdata unsigned char IN _at_ 0x8001; // 键盘读入口 unsigned char LEDBuf[LEDLen]; // 显示缓冲 code unsigned char LEDMAP[] = { // 八段管显示码 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71 }; code unsigned char KeyTable[] = { // 键码定义 0x16, 0x15, 0x14, 0xff, 0x13, 0x12, 0x11, 0x10, 0x0d, 0x0c, 0x0b, 0x0a, 0x0e, 0x03, 0x06, 0x09, 0x0f, 0x02, 0x05, 0x08, 0x00, 0x01, 0x04, 0x07 }; long int n; unsigned char flag; unsigned char DA; unsigned char Key_temp; unsigned char k_TEMP[2]; void time1_int(void); void delay(unsigned char CNT) { unsigned char i;

直流电机转速控制的matlab实验

2012/2013学年第一学期《精密测控与系统》期末大型作业 日期:2012 年11 月 题目与要求: 直流电机转速控制问题,直流电动机物理模型如下图所示。

电动机产生的转矩与电枢电流成正比,即:t t T K i =,电枢绕组的反电动势与转速成正比,即:e d e K dt θ=,牛顿第二定律:2 2d T J dt θ=,其中J 为电机轴上的转动惯 量。 已知:转动惯量:2 2 0.01kg.m /s J =,机械系统摩擦系数:0.1N.m.s b =,电动机力矩 系数:0.01N.m/A e t K K ==,电阻:1R =Ω ,电感:0.5H L =。假设电机转动系统刚 性,输入量为直流电压V ,输出量为电机转速θ 。 问题1:建立该系统的时域数学模型。 问题2:给出该系统的传递函数,用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线,给出阶 跃响应的特征参数。 问题3:建立该系统的状态空间表达式,用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线。 问题4:加入速度反馈及PID 控制器环节,使系统性能达到: (a ) 建立时间<2s; (b ) 超调量<5%; (c ) 稳态误差<1%. 问题5:采用下图所示的模糊控制系统 系统中的模糊控制器是一个双输入单输出型的控制器,输入变量为转速的误差e 和转速误差的变化率Δe ,输出为直流电压的增量ΔV 。请选用合适的隶属度函数,建立该系统的模糊控制规则库,对电机的转速进行控制使期望转速为1000r/min ,建立时间<2s;超调量<5%;稳态误差e<±1.0%。 问题6:通过这个大型作业,谈谈你对本课程的学习心得和体会,以及对本课程授课方式的建议和改进。 一、建立该系统的时域数学模型

实验三 直流电机控制实验

实验三 直流电机控制实验(v61版) 一.实验设备 计算机,ICETEK-VC5509A-S60(6.1)实验箱(或ICETEK 仿真器+ICETEK –VC5509-A 系统板+相关连线及电源)。 二.实验原理 1.TMS320VC5509DSP 的McBSP 引脚: 通过设置McBSP 的工作方式和状态,可以实现将它们当成通用I/O 引脚使用。 2.直流电机控制: 直流电动机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域,以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Puls Width Modulation ,简称PWM)控制方式已成为绝对主流。 PWM 调压调速原理 直流电动机转速n 的表达式为: Φ-=K IR U n 其中,U 为电枢端电压;I 为电枢电流;R 为电枢电路总电阻;Φ为每极磁通量;K 为电 动机结构参数。 所以直流电动机的转速控制方法可分为两类:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制,在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制,并且励磁线圈电感较大,动态响应较差,所以这种控制方法用得很少。现在,大多数应用场合都使用电枢控制法。绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态,通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压,实现调速。

上图是利用开关管对直流电动机进行PWM 调速控制的原理图和输入输出电压波形。图中,当开关管MOSFET 的栅极输入高电平时,开关管导通,直流电动机电枢绕组两端有电压Us 。t1秒后,栅极输入变为低电平,开关管截止,电动机电枢两端电压为0。t2秒后,栅极输入重新变为高电平,开关管的动作重复前面的过程。这样,对应着输入的电平高低,直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图中所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值Uo 为: S S S O U U T t t t U t U α==++=12110 式中α为占空比,α=t1/T 占空比α表示了在一个周期T 里,开关管导通的时间与周期的比值。α的变化范围为0≤α≤1。由此式可知,当电源电压Us 不变的情况下,电枢的端电压的平均值Uo 取决于占空比α的大小,改变α值就可以改变端电压的平均值,从而达到调速的目的,这就是PWM 调速原理。 PWM 调速方法 在PWM 调速时,占空比α是一个重要参数。以下3种方法都可以改变占空比的值: ⑴定宽调频法:这种方法是保持t1不变,只改变t2,这样使周期T(或频率)也随之改变。 ⑵调宽调频法:这种方法是保持t2不变,只改变t1,这样使周期T(或频率)也随之改变。 ⑶定频调宽法:这种方法是使周期T(或频率)保持不变,而改变t1和t2。 前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率),当控制脉冲的频率与系统的固 有频率接近时,将会引起震荡,因此这两种方法用得很少。目前,在直流电动机的控制中,主要使用定频调宽法。 3.ICETEK-CTR 直流电机模块: 原理图 ICETEK-CTR 即显示/控制模块上直流电机部分的原理图见下图。

直流电机转速控制实验报告

自动控制原理实验 实验报告 直流电机转速控制设计 一、实验目的 1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。 2、掌握LabVIEW图形化编程方法,编写直流电机转速控制系统程序。 3、熟悉PID参数对系统性能的影响,通过PID参数调整掌握PID控制原理。 二、实验设备与器件 计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电

机、光电管,电阻、导线。 三、实验原理 直流电机转速测量与控制系统的基本原理是:通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速;利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号,获取脉冲周期。将脉冲的周期变换为脉冲频率,再将脉冲频率换算为电机转速;比较电机的测量转速与设定转速,将转速偏差信号送入PID控制器,由PID控制器输出控制电压,通可变电源输出作为直流电机的输入电压,实现电机转速的控制。 四、实验过程 (1)在实验板上搭建出电机转速光电检测电路 将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置,使得直流电机的圆片恰好在光电管之中,用导线将光电管与相应阻值的电阻相连,并将电路与相应的接口相连,连接好的电路图如下。 (2)编写程序,实现PID控制 SP为期望转速输出,是用户通过转盘输入期望的转速;PV为实际测量得到的电机转速,通过光电开关测量马达转速可以得到;MV为PID输出控制电压,将其接到“模拟DBL”模块,实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差,通过PID控制器产生控制信号,实现对直流电机转速的控制。 编写的程序如下图所示

五、调试过程及结果 PID参数调整如下时,系统出现了振荡现象,导致了系统的不稳定。 于是将参数kc调小,调整后的参数如下:

直流电动机转速自动控制系统实验报告

设计报告正文 第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1 广义对象的组成原理 1.1.1 被控对象直流电动机工作原理和被控制量 1、被控对象:电动机 被控量:电动机的转速 2、直流电动机的原理:基于电磁感应定律,即:运动导体切割磁力线,在导体中产生切割电势;或者说匝线链线圈的磁通发生变化,在线全中产生感应电势。

N极下到导体中的电流流出纸面,用Θ表示。 S极下到导体中的电流流出纸面,用?表示载流导体在磁场中受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度为L,其中流过的电流为i,导体所在的磁通密度为B,那么导体受到的磁力的值为 F=BLI 式中,F的单位为牛顿(N);B的单位为韦伯/米2(Wb/m2);L的单位为米(m);I的单位为安(A);力F的方向用左手定则来确定。 1.1.2 功率放大器的组成原理 功放的作用是通过对控制信号的功率放大以产生足够的功率来驱动执行机构。功率放大器的工作原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率将电源转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数。应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原来的β倍的大信号,这种现象成了功率放大。而场效应管则是栅极变化一毫伏,原极电流变化一安,就成称跨导为1,功率放大器就是利用这些作用来实现小信号来控制大信号,从而使多级放大器实现了大功率输出,并非真的将功率放大了。

1.1.3 测速元件工作原理 因此电刷两端的感应电势与电机的转速成正比,即电势值能表征转速的大小,因此直流测速发电机可以把转速信号转换成电视信号,从而用来测速。 测速装置由电机,光栅盘,等组成。 1.2广义对象数学模型的建立 1.2.1广义对象时间响应特性的测试 1.2.1.1测试实验原理图 G(s)=)()(s s N 输出量 G (s )=Φ(s) - 1Φ(s) Φ(s)=) 输入量(s )(s N (可以消除干扰) 1.2.1.2测试过程与方法 时域法:通过测量对应特定输入信号的系统输出响应,来确定系统的 传递函数。

直流电机转速测量与控制系统设计

直流电机转速测量器的设计与制作 班级:自动化11031 姓名:向锐嵘 学号:1302250135 指导老师:向阳

一、课程设计: 直流电机转速测量与控制系统实验。 二、课程设计目的: 1.了解以微机为核心的闭环控制系统的组成原理。掌握电机转速闭环控制系统的构成方法。 2.了解霍尔器件的工作原理:电机转速的测量与控制的基本原理。掌握PWM调速原理和应用 方法。 3.掌握控制系统的设计与调试方法,提高分析问题和解决问题能力。 三、课程设计的内容: 设计一个对直流电机转速测量与转速控制的闭环控制系统。微机控制中心在监控界面上设置电机转速。电机转速测量利用霍尔传感器电路产生转速脉冲,定时/计数电路通过脉冲计数获得转速参量。电机转速调整采用PWM(脉宽调节)方法,控制中心采样到电机转速参量,算得转速值同预定转速设置值进行比较,若不相同,则调整控制转速脉冲的占空比,来达到调速的目的。(占空比=脉冲宽度/脉冲周期) 四、系统功能要求与设计要求: 1.系统监控界面设计: 监控系统具有转速参数设置窗口、采样的电机转速数据显示

窗口、转速动态曲线显示窗口相应功能选择菜单。 2.监控程序设计要求: a) 监控程序用查询方式获取转速数据。 b) 监控程序用中断方式获取转速数据。 3.硬件设计要求: 充分利用现有实验系统资源设计一个性能较好的直流电机转速闭环控制系统。利用带锁存的I/O接口电路(如8255,74LS273,D/A-DA0832)输出控制电机转速的脉冲。采样转速用霍尔传感器件提供电机转速脉冲。利用定时/计数电路对电机转速脉冲计数。微机可从定时/计数电路中获得电机转速数值,并产生控制电机转速的PWM脉冲。 五、设计详情: 实验原理图

PID直流电机转速控制实验报告

课程设计 课程名称计算机控制技术 题目名称 PID直流电机转速控制学生学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2013 年06 月17日

目录 一、系统总体设计 (3) 二、硬件设计 (10) 三、软件设计 (16) 四、结果分析 (21) 五、实验总结及体会 (21) 六、附录 (22)

一、系统总体设计 1.1直流电机转速开环控制与闭环控制的选取 对直流电机转速的控制有一般有两种方式,一种是开环控制,一种是闭环控制。开环控制的优点是简单、稳定、可靠。 若组成系统的元件特性和参数值比较稳定,且外界干扰较小,开环控制能够保持一定的精度。缺点是精度通常较低,无自动纠偏能力;闭环控制的优点是控制的精度可以达到很高,而且对外界的干扰和系统的参数变化有很好的抑制作用,且可以通过输出反馈控制系统的控制过程。缺点是存在稳定性,振荡,超调等一系列问题,对系统的性能分析和设计远比开环控制麻烦。 经过利弊的取舍,本次试验选择的是闭环控制,因为准备应用PID算法控制电机的转速,故而需要有实际转速进行反馈与给定的转速形成对比,进而通过算法输出PWM波形来控制直流电机。 既然选择了直流电机转速闭环控制,可根据反馈机制大概做出其控制模型。

1.2 直流电机调速方式的选取 直流无刷电机由电动机、转子位置传感器和电子开关线路三部分组成。直流电源通过开关线路向电动机定子绕组供电,电动机转子位置由位置传感器检测并提供信号去触发开关线路中的功率开关元件使之导通或截止,从而控制电动机的转动。在应用实例中,磁极旋转,电枢静止,电枢绕组里的电流换向借助于位置传感器和电子开关电路来实现。电机的电枢绕组作成三相,转子由永磁材料制成,与转子轴相连的位置传感器采用霍尔传感器。3600范围内,两两相差1200安装,共安装三个。为了提高电机的特性,电机采用二相导通星形三相六状态的工作方式。开关电路采用三相桥式接线方式。 基于直流电机的特性,本次试验使用的是PWM 脉宽调制方法。脉宽调制 (PWM)是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术,尤其是在对电机的转速控制方面,可大大节省能量。PWM 具有很强的抗噪性,且有节约空间、比较经济等特点。模拟控制电路有以下缺陷:模拟电路容易随时间漂移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而在用了PWM 技术后,避免了以上的缺陷,实现了用数字方式来控制模拟信号,可以大幅度降低成本和功耗。PWM 对调速系统来说,系统 PID 算法 输出直流电机 — R(t) + e(t) c(t) 测速装置

直流电机转速控制系统报告

微机系统与应用课程设计 实验报告 直流电机转速测量与控制系统设计与实现 评语:成 绩 教师: 年月日 班级: 学号: 姓名: 实验地点: 实验时间:

直流电机转速测量与控制系统设计与实现一、应用系统设计方案设计目的: 了解以微机为核心的闭环控制系统的组成原理。掌握电机转速闭环控制系统的构成方法。 了解霍尔器件的工作原理:电机转速的测量与控制的基本原理。 掌握PWM调速原理和应用方法。 掌握控制系统的设计与调试方法,提高分析问题和解决问题能力。 二、课程设计的内容: 设计一个对直流电机转速测量与转速控制的闭环控制系统。微机控制中心在监控界面上设置电机转速。电机转速测量利用霍尔传感器电路产生转速脉冲,定时/计数电路通过脉冲计数获得转速参量。电机转速调整采用PWM(脉宽调节)方法,控制中心采样到电机转速参量,算得转速值同预定转速设置值进行比较,若不相同,则调整控制转速脉冲的占空比,来达到调速的目的。(占空比=脉冲宽度/脉冲周期) 三、系统功能要求与设计要求: 1)系统监控界面设计: 监控系统具有转速参数设置窗口、采样的电机转速数据显示窗

口、转速动态曲线显示窗口及强行干预系统运行的按钮功能或相应功能选择菜单。 2)监控程序设计要求: 监控程序用查询方式获取转速数据。 监控程序用中断方式获取转速数据。 3)硬件设计要求: 充分利用现有实验系统资源设计一个性能较好的直流电机转速闭环控制系统。利用带锁存的I/O接口电路(如8255,74LS273,D/A-DA0832)输出控制电机转速的脉冲。采样转速用霍尔传感器件提供电机转速脉冲。利用定时/计数电路对电机转速脉冲计数。微机可从定时/计数电路中获得电机转速数值,并产生控制电机转速的PWM 脉冲。 四、设计详情: 1)闭环控制系统原理图 图一电机转速测量与控制闭环系统基本功能图 2)电机控制及转速测量原理图

直流电机转速测控系统

南京邮电大学自动化学院实验报告实验名称:直流电机转速测控系统 课程名称:测控技术与仪器专业综合实验所在专业:测控技术与仪器 学生姓名:马玉立 班级学号: B13050609 任课教师:戎舟 2015 /2016 学年第二学期

摘要:以EE-SX672A光电传感器,labview为基础,运用PID控制技术实现对直流电机转速的实时控制。运用虚拟仪器技术能够实时显示控制的过程,控制过程简单易懂,具有一定的实用性。 一.实验目的 1.理解所用传感器的工作原理,掌握传感器的使用; 2.掌握直流电机转速测试和控制电路的设计; 3.掌握计算机测控的原理和方法。 二.实验要求 基于ELVIS平台设计电机速度测试电路,设定预计转速,根据实际转速,实 现相应的控制算法,完成对马达速度的闭环控制。 三.实验设备 (1)计算机 1台 (2)ELVIS数据采集平台 1台 (3)EE-SX672A光电传感器模块 1个 (4)5V直流电机 1个 四.实验内容 4.1系统结构 (1)系统结构及模块功能说明 系统结构分为:直流电机部分、EE-SX672A光电传感器部分、labview部分。EE-SX672A光电传感器用来采集脉冲,labview完成转速测量,PID控制,实现相应的控制算法,完成对马达速度的闭环控制。 (2)系统框图 图1 系统框图

4.2硬件模块 (1)所用模块介绍 1.直流电机 电机是使机械能与电能相互转换的硬件,直流电机就是把直流电能转换成机械能。作为机电执行元部件,直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动,同时与两个电路交联,其中一个电路是用以产生磁通的,称为激磁电路,另外一个是用来传递功率,称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式,也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子,带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。 2.光电传感器 光电传感器一般由发送器、接收器和检测电路三部分组成。发送器一般为半导体光源、发光二极管(LED)、激光二极管或及红外发射二极管,对准目标发射光束,光束连续发射,或以脉冲方式发射,脉冲宽度可调。在接收器的前面,要装有光学元件如光圈和透镜等。接收器一般由光电二极管、光电三极管或光电池组成。接收器接收信号后通过检测电路输出有效信号。 光电传感器有凹槽形光电传感器、对射型光电传感器、反光型光电开关和扩散反射型光电开关等几种类型。 以凹槽型光电传感器为例,凹槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧。发光器能发出红外线和可见光,在无阻的情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡,光电开关便动作。输出一个开关控制信号,切断或接通负载电流,从而完成一个控制动作,产生一个脉冲。 采用光电传感器对直流电机的转速进行测试,将电机转盘插入到光电传感器内部,当光线可以穿透转盘时,传感器上的红灯不亮,输出的是高电平;当光线不可以穿透转盘时,传感器上的红灯亮起,输出的是低电平。所以当电机转动时,转盘在传感器内部转动,输出的是脉冲信号,测出脉冲信号的频率,继而可以求得转动的速度。 和平台连接时,采用NI ELVIS平台的可调直流电源作为直流电机的输入,

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