(精品)單片機(jī)課程設(shè)計精品--直流電機(jī)調(diào)速(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計)

目錄摘要 1 一、 方案選擇 21、直流電機(jī)調(diào)速環(huán)節(jié) 22、直流電機(jī)速度測量環(huán)節(jié) 23、直流電機(jī)速度顯示環(huán)節(jié) 2二、各環(huán)節(jié)電路原理和數(shù)據(jù)程序分析 21、直流電機(jī)調(diào)速環(huán)節(jié) 2（1）電路圖及線路連接2（2）調(diào)壓原理 3（3）程序編寫及控制方法 32、直流電機(jī)速度測量環(huán)節(jié) 3（1）電路圖及線路連接 3（2）測速原理 4（3）程序編寫及控制方法 4 3、直流電機(jī)速度顯示環(huán)節(jié) 4 （1）電路圖及線路連接5（2）速度顯示原理 5（3）程序編寫及控制方法 54、數(shù)據(jù)計算 5三、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總電路原理圖 6四、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總程序流程圖 7五、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總程序 7六、設(shè)計體會及今后的改進(jìn)意見 11 參考文獻(xiàn) 11 摘要某些場合往往要求直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，例如，電車、機(jī)床等，調(diào)節(jié)范圍根據(jù)負(fù)載的要求而定。調(diào)速可以有三種方法：（1）改變電機(jī)兩端電壓；（2）改變磁通；（3）在電樞回路中，串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。本設(shè)計采用第一種方法：通過改變施加于電機(jī)兩端的電壓大小達(dá)到調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。而本設(shè)計選用DAC0832式D/A轉(zhuǎn)換器及通用型低功耗集成運放LM324結(jié)合輸出適合控制直流電機(jī)的電壓。而在直流電機(jī)測速中，使用柵格圓盤和光電門組成測速系統(tǒng)。當(dāng)直流電機(jī)通過傳動部分帶動?xùn)鸥駡A盤旋轉(zhuǎn)時，測速光電門獲得一系列脈沖信號。這些脈沖信號通過單片機(jī)兩個定時/計數(shù)器配合使用，一個計數(shù)，一個定時。計算出單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。而在速度顯示系統(tǒng)中，先把計算得到的速度值的每一位分別取出，再運用74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器通過查表逐步把各位要顯示的數(shù)據(jù)移給數(shù)碼管顯示出來。這樣，最終就可以對直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速并測速顯示了，達(dá)到了預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：D/A轉(zhuǎn)換調(diào)壓調(diào)速 光電測速 74LS164移位顯示一、 方案選擇本設(shè)計需要分三個環(huán)節(jié)：調(diào)速、速度測量、速度顯示。調(diào)速可以有三種方法：（1）改變電機(jī)兩端電壓；（2）改變磁通；（3）在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。本設(shè)計采用第一種方法改變電機(jī)兩端電壓，改變電壓可以采用定時器產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波或者數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生。本設(shè)計選用DAC0832式D/A轉(zhuǎn)換器及通用型低功耗集成運放LM324輸出適合控制直流電機(jī)的電壓。2、直流電機(jī)速度測量環(huán)節(jié)速度測量主要有兩種方法：（1）光電測速法:使用柵格圓盤和光電門組成測速系統(tǒng)。當(dāng)直流電機(jī)通過傳動部分帶動?xùn)鸥駡A盤旋轉(zhuǎn)時，測速光電門獲得一系列脈沖信號。這些脈沖信號通過單片機(jī)兩個定時/計數(shù)器配合，一個計數(shù)，一個定時。計算出單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)m，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計算公式：r=1000n/(T*N1*N) (rps)r為直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，N為柵格數(shù)，N1為T1中斷次數(shù)， T為定時器T1定時器溢出時間。（2）霍爾效應(yīng)原理測速法：電動機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動軸上的磁鋼旋轉(zhuǎn)，從而改變磁場大小，通過霍爾電路將磁場變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號，經(jīng)放大整形，輸出矩形脈沖信號。當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時，輸出脈沖的頻率會發(fā)生變化。從而得到電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。 本設(shè)計根據(jù)實驗臺上的儀器選用了光電測速的方法。 3、直流電機(jī)速度顯示環(huán)節(jié) 速度顯示部分備選方案有兩種：（1）把計算得到的速度值的每一位分別取出，再運用74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器通過查表逐步把各位要顯示的數(shù)據(jù)移給數(shù)碼管顯示出來。（2）用CS8279鍵盤顯示模塊部分。 本設(shè)計選用74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器在數(shù)碼管上顯示速度值?？傊?，本設(shè)計采用“D/A轉(zhuǎn)換得到控制電壓光電測速電路測速74LS164移位寄存器顯示速度”的方案達(dá)到控制直流電機(jī)速度并測量速度到實時顯示電機(jī)速度的設(shè)計目的。二、 各環(huán)節(jié)電路原理和數(shù)據(jù)程序分析1、直流電機(jī)調(diào)速環(huán)節(jié) 本設(shè)計選用DAC0832式D/A轉(zhuǎn)換器及通用型低功耗集成運放LM324輸出適合控制直流電機(jī)的電壓。（1）電路圖及線路連接運用DAC0832式D/A轉(zhuǎn)換器及通用型低功耗集成運放LM324輸出適合控制直流電機(jī)的電壓的電路圖見圖1 的DAC0832并行數(shù)模轉(zhuǎn)換電路部分。線路連接：系統(tǒng)各跳線器處在初始狀態(tài)，8P數(shù)據(jù)線將CPU模塊的P11F3和P1F3連接，即單片機(jī)P0口與DAC0832的8位數(shù)據(jù)輸入口相連接；用導(dǎo)線連接并行數(shù)模轉(zhuǎn)換模 圖1 DAC0832并行數(shù)模轉(zhuǎn)換電路塊的CS_0832到地，CPU模塊的/WR和D1區(qū)的/WR相連；并行數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的VOUT端口接入電動機(jī)電壓輸入口。 （2）調(diào)壓原理 單片機(jī)P0口輸出8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的輸入端口，通過對D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的各控制端口的設(shè)置選通其直通方式工作，即每進(jìn)入一個8位二進(jìn)制數(shù)便可直接轉(zhuǎn)化成模擬量，與通用型低功耗集成運放LM324共同作用產(chǎn)生電壓輸出。可以通過對單片機(jī)進(jìn)行編程連續(xù)增加或者連續(xù)減小P0口輸出的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)大小而達(dá)到改變輸出電壓的目的，便可改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。（3）程序編寫及控制方法 調(diào)壓環(huán)節(jié)程序流程圖： 2、直流電機(jī)速度測量環(huán)節(jié) （1）電路圖及線路連接圖2 直流電機(jī)電路 圖3 光電測速電路線路連接：光電測速電路的輸出脈沖端口PulseOut接定時器0的外部輸入端口P3.4。（2）測速原理 光電測速法:使用柵格圓盤和光電門組成測速系統(tǒng)。當(dāng)直流電機(jī)通過傳動部分帶動?xùn)鸥駡A盤旋轉(zhuǎn)時，測速光電門獲得一系列脈沖信號。這些脈沖信號通過單片機(jī)兩個定時/計數(shù)器配合使用，一個計數(shù)，一個定時。計算出單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)m，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計算公式：n=m/(N1TN)(rps)其中：n為直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，N為柵格數(shù)，N1為T1中斷次數(shù)，m為計數(shù)器T0在規(guī)定時間內(nèi)測得的脈沖數(shù)，T為定時器T1定時器溢出時間。（3）程序編寫及控制方法 開始啟動定時器T1及計數(shù)器T0定時時間到，關(guān)閉定時器計數(shù)器取出TL0中的速度值取出啟動定時器T1及計數(shù)器T0計開始計數(shù)值結(jié)束取出計數(shù)器內(nèi)計數(shù)值定時器計數(shù)器程序初始化3、直流電機(jī)速度顯示環(huán)節(jié)（1）電路圖及線路連接 圖4 74LS164與數(shù)碼管連接圖本設(shè)計中，用到四個串聯(lián)使用的74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器,每個74LS164的輸出引腳接一個共陰極數(shù)碼管。單片機(jī)的P1.4口接第一個74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器的串行數(shù)據(jù)線DIN口，用來從單片機(jī)向數(shù)碼管輸送要顯示的速度數(shù)據(jù)；P1.5接移位信號CLK端口,用來產(chǎn)生上升沿，以觸發(fā)74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器工作。（2）速度顯示原理 靜態(tài)數(shù)碼管顯示電路由四只74LS164、四只共陰極數(shù)碼管組成。輸入有兩個信號：串行數(shù)據(jù)線DIN和移位信號CLK。74LS164首尾相連，并行輸出LED數(shù)碼管的段碼。把計算得到的速度值每一位取出，用74LS164通過查表把各位要顯示的數(shù)據(jù)移給數(shù)碼管顯示出來。（3）程序編寫及控制方法開始速度值各位分開傳送個位數(shù)到74LS164傳送十位數(shù)到74LS164傳送0到74LS164傳送P到74LS164顯示結(jié)束4、數(shù)據(jù)計算定時器1定時27.7ms,賦初值TH1為93H，TL1為0CCH，循環(huán)3次，共計時83.1ms，這個時間里計數(shù)器T0計得n個脈沖。則轉(zhuǎn)速為1000n/(27.7*3*12)=n r/s.三、 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總電路原理圖注：P1.0口接加速鍵，P1.1接減速鍵，P1.2接起啟動鍵，P1.3接停止鍵。四、 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總程序流程圖五、 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總程序 ORG 0000H JMP MAIN ORG 001BH JMP dingshi ORG 0200HMAIN: MOV SP,#60H SETB P3.4 ; P3.4口寫1，允許輸入脈沖 MOV TMOD,#15H ; 設(shè)置定時器T1工作方式1,計數(shù)器T0工作方式1 MOV TH0,#00H ; 計數(shù)器賦初值0 MOV TL0,#00H MOV TH1,#0A7H ; 定時器定時27.7ms賦初值 MOV TL1,#54H MOV IE,#88H ; 定時器中斷允許 MOV r4,#3 ; 設(shè)置定時27.7ms的循環(huán)次數(shù) SETB TR0 ; 開計數(shù)器 SETB TR1 ; 開定時器 SJMP $dingshi: djnz r4,mm ; 不到83.1ms轉(zhuǎn)到mm，重新賦初值循環(huán)，到則順序執(zhí)行，停止計時和計數(shù) CLR TR0 ; 到83.1ms停止計時和計數(shù) CLR TR1 MOV A,TL0 ; 把83.1ms的脈沖數(shù)送到A中 MOV B ,#100 DIV AB MOV R0,A ; 百位數(shù)送入R0 MOV A,#10 XCH A,B DIV AB ; 十位數(shù)送入A，個位數(shù)送入B XCH A,B ; 個位數(shù)送入A，十位數(shù)送入B MOV DPTR,#0100H ; 設(shè)置表格地址 MOVC A,A+DPTR MOV R2,#8LOOP: ; 傳送個位數(shù) RLC A MOV P1.4,C ; 用p1.4傳輸進(jìn)164 CLR P1.5 ; 用p1.5口得到上升沿，觸發(fā)164 SETB P1.5 DJNZ R2,LOOP MOV A,B ; 十位數(shù)送入A MOVC A,A+DPTR MOV R2,#8LOOP1: ; 傳送十位數(shù) RLC A MOV P1.4,C CLR P1.5 SETB P1.5 DJNZ R2,LOOP1 MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV R2,#8LOOP2: ; 傳送百位數(shù) RLC A MOV P1.4,C ; 用p1.4傳輸進(jìn)164 CLR P1.5 ; 用p1.5口得到上升沿，觸發(fā)164 SETB P1.5 DJNZ R2,LOOP2 MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR MOV R2,#8LOOP3: ; 傳送最高位0 RLC A MOV P1.4,C ; 用p1.4傳輸進(jìn)164 CLR P1.5 ; 用p1.5口得到上升沿，觸發(fā)164 SETB P1.5 DJNZ R2,LOOP3 LCALL DELAY ;-檢測按鍵-saomiaoanjian: MOV A,50H ; 把50H單元寄存的內(nèi)容回送給A MOV DPTR,#7fffh ; 選中DAC0832 CLR P1.2 JB P1.2,START ; p1.2接啟動鍵，以某一較高速度啟動 SETB P1.3 JB P1.3,CUT ; p1.3接停止鍵 CLR P1.0 JB P1.0,UP ; p1.0接加速鍵，若按下則轉(zhuǎn)up加速 CLR P1.1 JB P1.1,DOWN ; p1.1接減速鍵，若按下則轉(zhuǎn)down減速 JMP AAA mm:MOV TH1,#0A7H ; 定時器定時27.7ms賦初值 MOV TL1,#54H RETI ; 不到416ms,中斷返回，繼續(xù)循環(huán) ;-啟動-START:MOV A,#07FH MOVX DPTR,A LCALL DELAY JMP AAA ;-停止-CUT: MOV A,#00H MOVX DPTR,A LCALL delay JMP AAA DELAY:MOV R5,#20 D2:MOV R6,#50 D3:MOV R7,#250 D4:NOP NOP DJNZ R7,D4 DJNZ R6,D3 DJNZ R5,D2 RET ;-加速-UP: ; 每次按鍵增加0.1V CJNE A,#0FFH,AA MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA AA:INC A CJNE A,#0FFH,BB MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA BB:INC A CJNE A,#0FFH,CC MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA CC:INC A CJNE A,#0FFH,DD MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA DD:INC A CJNE A,#0FFH,EE MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA EE:INC A MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA ;-減速- DOWN: ; 每次按鍵減小0.1V CJNE A,#00H,FF MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA FF:DEC A DEC A CJNE A,#00H,HH MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA HH:DEC A CJNE A,#00H,JJ MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA JJ:DEC A CJNE A,#00H,KK MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY JMP AAA KK:DEC A MOVX DPTR,A ; 向DAC0832輸數(shù)據(jù) LCALL DELAY AAA: LCALL DELAY MOV 50H, A ; 把A的內(nèi)容寄存給50H單元 MOV r4,#3 ; 設(shè)置定時26ms的次數(shù)，共得到416ms M