1、機械工程及自動化專業課程設計目錄 機械工程及自動化專業課程設計說明書11、設計任務41.1設計任務介紹及意義41.2設計任務明細42、總體方案設計42.1設計的基本依據42.2可行性方案的比較52.3總體方案的確定63、機械傳動系統設計63.1機械傳動裝置的組成及原理63.2主要部件的結構設計計算74、電器控制系統設計204.1控制系統基本組成204.2電器元件的選型計算224.3電氣控制電路的設計244.4控制程序的設計及說明275、結論35參考書目36前言現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅

2、速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。 數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備 ,又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術 ,而數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品 ,其技術范圍覆蓋很多領域。X-Y數控工作臺是許多機電一體化設備的基本部件，如數控車床的縱橫向進刀機構、電子元件表面貼裝設備等。模塊化的X-Y數控工作

3、臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構成。其中伺服電動機做執行元件用來驅動滾珠或螺旋絲杠，絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。導軌副、絲杠螺母副和伺服電動機等均已標準化，由專門廠家生產，設計時只需根據工作載荷選取即可?？刂葡到y根據需要，可以選取用標準的工作控制計算機，也可以設計專用的微機控制系統。圖 一軸數控平臺1、設計任務1.1設計任務介紹及意義（1）課程設計題目：機電傳動單向數控平臺設計（2）主要設計內容：機械傳動結構設計和電氣控制系統電機驅動方式步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機 機械傳動方式螺旋絲杠、滾珠絲杠、同步皮

4、帶、鏈傳動等電氣控制方式單片微機控制、PLC控制功能控制要求速度控制、位置控制主要設計參數單向工作行程1800、1500、1200 mm移動負載質量100、50 kg 負載移動阻力100、50 N 移動速度控制3、6 m/min（3）課程設計意義： 通過課程設計，培養綜合運用所學知識和能力，提高分析和解決實際問題的能力。專業課程設計是建立在專業基礎課程和專業方向課的基礎之上，根據所學課程進行工程基本訓練。 1.2設計任務明細（1）方案設計：根據課程設計任務的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎上，明確系統的 主要功能，確定實現系統主要功能的原理方案，并對各種方案進行分析評價，進行方案選優；（2）

5、總體設計：針對具體的原理方案，通過對動力和總體參數的選擇和計算，進行總體設計， 最后給出機械系統的控制原理圖或主要部件圖（A2 圖紙一張）； （3）電氣控制線路圖：根據控制功能的要求，完成電氣控制設計，給出電氣控制電路原理圖 （A2 圖紙一張）； （4） 成果展示：課程設計的成果最后集中表現在課程設計說明書和所繪制的設計圖紙上，應 保證獨立完成課程設計說明書一份，字數為 3000 字以上，設計圖紙不少于兩張；（5）繪圖及說明書：用計算機繪圖，打印說明書； （6）設計分組：設計選題分組進行，每位同學采用不同方案（或參數）獨立完成。2、總體方案設計2.1設計的基本依據機電傳動單向數控平臺是機電一體

6、化的典型產品，是集機床、計算機、電動機及拖動控制、檢測等技術為一體的自動化設備。其基本組成包括機械傳動系統、數控裝置、伺服系統、反饋系統等。機械傳動系統的主傳動在數控平臺上一般采用絲桿螺母機構。它是將旋轉運動變換為直線運動，也可以將直線運動變換為螺旋運動。絲桿螺母機構有滑動摩擦機構和滾動摩擦機構之分。滑動摩擦機構結構簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力打，傳動效率低。滾珠絲桿機構雖然結構復雜，制造成本高，但最大優點是摩擦阻力小，傳動效率高。數控裝置是數控平臺的核心。其功能是接受輸入裝置輸入的數控程序中的加工信息，經過數控裝置的系統軟件或邏輯電路進行譯碼、運算和邏輯處理后，發出

7、相應的脈沖送給伺服系統，使伺服系統帶動機床的各個運動部件按數控程序預定要求動作。一般由輸入輸出裝置、控制器、運算器、各種接口電路、CRT顯示器等硬件以及相應的軟件組成。數控裝置作為數控機床“指揮系統”，能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現各種控制功能。伺服系統由伺服驅動電動機和伺服驅動裝置組成，它是數控系統的執行部分。驅動機床執行機構運動的驅動部件，包括主軸驅動單元（主要是速度控制）、進給驅動單元（主要有速度控制和位置控制）、主軸電動機和進給電動機等。一般來說，數控平臺的伺服驅動系統，要求有好的快速響應性能，以及能靈敏且準確地跟蹤指令功能。數控機床的伺服系統有步進電動機伺服系統、直流

8、伺服系統和交流伺服系統，現在常用的是后兩者，都帶有感應同步器、編碼器等位置檢測元件，而交流伺服系統正在取代直流伺服系統。反饋裝置是閉環（半閉環）數控機床的檢測環節，該裝置可以包括在伺服系統中，它由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測數控機床坐標軸的實際移動速度和位移，并將信息反饋到數控裝置或伺服驅動中，構成閉環控制系統。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定于數控系統的結構形式。無測量反饋裝置的系統稱為開環系統。由于先進的伺服系統都采用了數字式伺服驅動技術（稱為數字伺服），伺服驅動和數控裝置間一般都采用總線進行連接。反饋信號在大多數場合都是與伺服驅動進行連接，并通過總線傳送到數控裝置，只有

9、在少數場合或采用模擬量控制的伺服驅動（稱為模擬伺服）時，反饋裝置才需要直接和數控裝置進行連接。伺服電動機內裝式脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、測速機、光柵和磁尺2.2可行性方案的比較（1）電機驅動方式的選擇直流伺服電機主要靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現位移，因為，伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現精確的定位，可以達到0.001mm。步進

10、電機是開環控制，沒輸入一個脈沖，轉過一個角度，精度較低，有時會發生丟步現象。啟動較慢，不具備過載能力。綜上所述，電機選擇直流伺服電機。（2）機械傳動方式選擇螺旋絲桿（本設計中選定為梯形絲桿）是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品。它的功能是將旋轉運動轉化成直線運動，效率低、速度低、精度也低，但剛性好、具有自鎖功能，用于重載荷。滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由于本系統的負載阻力不是很高，同時考慮到經濟的問題，選擇螺旋絲桿。（3）電氣控制方式的選擇

11、單片機是一種可編程的集成芯片，系統設計要從底層開發，設計較繁瑣。應用系統廣泛，開發成本低，開發周期短，可靠性高。PLC（可編程邏輯控制器）實質是一種專用于工業控制的計算機，是單片機的特例，采用模塊化設計，使用方便，編程簡單，可靠性高，抗干擾能力強。本例中采用單片機控制。2.3總體方案的確定（1）電機驅動方式直流伺服電機 （2）機械傳動方式螺旋絲杠（3）電氣控制方式單片微機控制（4）功能控制要求速度控制（5）主要設計參數單向工作行程1200 mm移動負載質量150 kg 負載移動阻力50 N 移動速度控制3m/min壽命要求：每天開機8h，一年按300個工作日，壽命5年以上。定位精度0.01mm

12、圖2.1系統原理圖3、機械傳動系統設計3.1機械傳動裝置的組成及原理機械傳動裝置主要包括螺旋絲桿，工作平臺，直線導軌，聯軸器，軸承等。其中電機與聯軸器、絲桿與聯軸器均為鍵聯接。原理如下圖：圖3.1機械傳動原理圖3.2主要部件的結構設計計算3.2.1、導軌的選擇表格 A計算項目設計計算過程計算結果已知條件本設計采用螺旋絲桿，2根導軌，4個滑座數，工作平臺和滑塊的質量假定為50kg。1、額定工作時間壽命=h2、額定行程長度壽命2160h3、額定動載荷額定動載荷是指滾動直線導軌的額定長度壽命t=50km時，作用在滑座上大小的方向均不變化的載荷。其值可以按下式計算：作用在滑塊上的力則單個滑座受力K 壽

13、命系數 K=50硬度系數 =1溫度系數 =1接觸系數 =0.81負荷系數 =1.5則動載荷有=1730N4、選擇導軌由動載荷可以選擇導軌：鋼球間隔保持器型LM滾動導軌 微型 SRS型。型號：SRS12MC1+1340LHM。導軌長1340mm，4個滑塊，基本額定動載荷，基本額定靜載荷。圖3.2直線滾動導軌3.2.2、螺旋絲桿的選擇及校核(1)螺旋絲桿初選表格 B計算項目設計計算過程計算結果1、工作載荷通過查閱相關資料，工作載荷是指絲桿副在驅動工作臺時承受的軸向力，也叫做進給牽引力，它包括絲桿的走刀方式與移動體重力作用在導軌上的其他切削分力相關的摩擦力，因為選擇的導軌為矩形截面，所以計算公式如下

14、：=其中，、分別為工作臺進給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷；G為移動部件的重力；K和分別為考慮顛覆力矩影響的試驗參數和導軌的摩擦系數，取K=1.1，=0.15. 則=202N2、計算螺旋絲桿的動載荷動載荷計算公式為其中，L為絲桿的壽命系數，單位為轉，L=60nT/T為使用壽命時間，本設計中取T=12000hn為絲桿轉速：n=v/p=600r/min得為載荷系數，取=1.1計算可得動載荷為 3、選擇螺旋類型螺旋副的螺紋種類主要有梯形螺紋、鋸齒形螺紋、圓螺紋、矩形螺紋、三角形螺紋。結合受力情況和使用場合等多種因素考慮，選用梯形螺紋。選用梯形螺紋（2）螺旋絲桿的計算校核表格 C計算項目設計計算過程計算

15、結果1、耐磨性（1）螺紋中徑（mm）為軸向載荷， 螺紋副許用壓強，螺紋副的材料取鋼對耐磨鑄鐵，得=4.3MPa為螺母長度L與螺桿中徑，選整體式螺母，故=1.5故（2）公稱直徑d和螺距P根據上式計算出的按螺紋的標準基本尺寸系列選取相應的d和P，經查表可以選出：公稱直徑：d=20mm；螺距：p=4mm，取材料選擇：絲桿材料40CrMn，軸頸處可局部熱傳動螺母采用ZCuSn10Zn2（3）導程S選取線數Z=1，因為螺距P=4mm，故導程S=ZP=4mm（4）螺母高度HH=1.518=27mm（5）旋合圈數mm=H/P=27/4=6.75（6）螺紋的工作高度（7）工作壓強12.44mm=8，說明校核合

16、格，設計正確。2、驗算自鎖（1）螺旋升角（2）當量摩擦角通過查表，滑動摩擦系數（定期潤滑）：=0.10牙型角=故，滿足自鎖條件3、螺桿強度（1）螺桿傳動的轉矩T（2）當量應力其中故（3）強度條件螺桿材料為：45鋼調質，查表得：材料的屈服極限為，選278；則螺桿的許用應力為故<<，校核合格，符合強度條件4、螺紋牙強度（1）螺紋牙底寬度因為是梯形螺紋，故（2）螺桿和螺母的抗剪強度螺桿剪切應力為：螺母剪切應力為：螺桿許用剪切應力螺母許用剪切應力可見，校核通過。（3）螺桿和螺母的抗彎強度螺桿的彎曲應力：螺母的彎曲應力：螺桿許用彎曲應力螺母許用彎曲應力可見，校核通過。綜上所述，螺紋牙強度足夠

17、。說明螺紋牙強度足夠。5、螺桿的穩定性（1）柔度，其中長度系數（兩端固定），工作行程=1200mm，故>90(2)臨界載荷,其中E為螺桿材料的彈性模量,取 ,螺桿危險截面的軸慣性矩,故(3)穩定性判定說明穩定性合格.>4,證明穩定性合格.6.螺桿的剛度（1）軸向載荷使導程產生的變形（2）轉矩使導程產生的變形（3）導程的總變形量，軸向載荷與運動方向相反時取正號。則（4）單位長度變形量在本設計中，取精度等級為7級，故可知，螺桿剛度合格。，螺桿剛度合格7、螺桿的橫向振動（1）臨界轉速，其中為螺桿兩支承間的距離，取=1200mm；為支承系數，取=4.730（兩端固定）；則（2）工作轉速的校

18、核按=1500計算，滿足要求，合格。，滿足轉速要求。8、效率0.3959、螺旋絲桿選型通過螺紋外徑和螺距選擇30度梯形絲杠(兩端臺階型)，型號為MTSBLW20-1200-F25-V15-S25-Q15圖3.3 螺旋絲桿3.2.3直流伺服電機的選型已知參數：工作臺重量工作臺與導軌間的摩擦系數工作臺行進時動載荷螺旋絲桿導程螺旋絲桿節圓直徑螺旋絲桿總長螺旋絲桿傳動效率表格 D計算項目設計計算過程計算結果1、動作模式的決定其中，工作平臺移動速度工作行程行程時間加減速時間定位精度2、等效負載轉矩電機與螺旋絲桿間的傳動比i，為使結構簡單，提高精度，取i=1.（1）空載時的摩擦轉矩(2)車削加工時的負載轉

19、矩3、等效轉動慣量（1）螺旋絲桿轉動慣量（2）工作臺的轉動慣量（3）聯軸器的轉動慣量根據螺旋絲桿和電機輸出軸直徑，選擇MCSLCWK40-12-15聯軸器（兩端帶鍵槽），轉動慣量為圖3.4聯軸器（4）換算到電機軸上的等效轉動慣量為4、轉速計算電機轉速5、直流伺服電機初步選定根據車削時負載轉矩，電機等效轉動慣量和電機轉速1500，初步選定為巨風牌稀土永磁直流伺服電機，型號為85SZD，額定轉速為=1500，額定轉矩為=1.6，峰值轉矩為=10，轉動慣量為=80.6。圖3.5直流伺服電機為了使電機具有良好的起動能力和較快的響應速度，應有：6、加減速轉矩加減速轉矩7、瞬時最大轉矩及有效轉矩（1）必要

20、的瞬時最大轉矩故=（2）有效轉矩圖3.6電機動作模式及合成轉矩8、電機其它參數校驗（1）有效轉矩=1.41<=1.6（2）瞬時最大轉矩=<=10（3）編碼器分辨率R所要求的編碼器分辨率為即所選編碼器分辨率必須大于。3.2.4、軸承選擇及校核根據工作情況以及滾珠絲桿的受力，初選軸承為角接觸球軸承，其，采用面對面安裝，其軸向載荷分析如下：圖3.7 軸承軸向載荷分析圖表格 E計算項目設計計算過程計算結果1、徑向外載荷9802、軸向外載荷2023、軸承支反力4904、軸承派生軸向力3435、軸承所受的軸向載荷因為，則軸承1受力為軸承2受力為3435456、軸承所受當量動載荷因為軸承工作時有

21、中等沖擊，查表得載荷系數因為有>=0.68,>=0.68,且<，故當量動載荷為9227、基本額定動載荷其中為軸承預期計算壽命，取=15000h為壽命系數，取=3為溫度系數，取=1.00則101898、選用軸承根據額定動載荷，查表，選用7302AW，d=15mm,D=42mm,B=13mm,基本額定動載荷為C=13400N，基本額定靜載荷為7100N型號7302AW，d=15mm,D=42mm,B=13mm，C=13400N9、計算壽命34120符合壽命要求軸承合格3.2.5鍵的校核表格 F計算項目設計計算過程計算結果1、電機與聯軸器上鍵的校核（1）選擇A型普通平鍵。根據軸徑d

22、=12mm,確定b=5mm,h=5mm,L=14mm。（2）鍵的強度校核驗算其擠壓強度，查表得鍵的工作長度則<符合強度要求。鍵5142、聯軸器與螺旋絲桿上鍵的校核（1）選擇A型普通平鍵根據軸徑d=15mm，確定b=5mm,h=5mm,L=14mm。（2）鍵的強度校核驗算其擠壓強度，查表得鍵的工作長度則<符合強度要求。鍵5144、電器控制系統設計4.1控制系統基本組成4.1.1總體方案確定本系統設計的控制系統的工作過程為：系統開機，電機正轉，工作平臺正向移動，默認速度3m/min，完成工作行程之后，觸碰右限位開關，電機反轉，工作平臺返回，依此循環。速度控制采用PWM調節，有3m/mi

23、n和6m/min兩個設定速度。傳感器檢測的速度在LCD上顯示。4.1.2電器控制系統原理及組成（1）控制系統原理圖如下：圖4.1電器控制系統原理圖（2）控制流程圖如下：圖4.2主程序流程圖圖4.3 PWM流程圖圖4.4 顯示程序4.2電器元件的選型計算4.2.1控制芯片選擇89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的M

24、CS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖4.5 89C51管腳圖4.2.2電機驅動芯片選擇由于單片機P3口輸出的電壓最高才有5V，難以直接驅動直流電機。所以我們需要使用恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N來驅動電機。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2.546V。輸出電流可達2.5A，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發射極分別單獨

25、引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本系統我們選用驅動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。ENA，ENB接控制使能端，控制電機的停轉。同時需要加四個二極管在電機的兩端，防止電機反轉的時候產生強大的沖擊電流燒壞電機。圖4.6 L298管腳圖4.2.3旋轉式編碼器選擇（1）增量式或絕對式選擇增量式只能記住自己走的步數，開機后會回到原點；而絕對式上電后就能知道所處的位置，但其需要更多的線數，成本更高，不如增量式經濟。綜上所述，選擇增量式編碼器。（2）分辨率精度根據電機選型時確定的

26、最小分辨率400，保證編碼器分辨率不小于400.（3）容許最大旋轉數由上可知，電機的額定轉速為1500r/min，保證容許最大旋轉數不低于此值。（4）最高響應頻率數最大響應頻率=（旋轉數/60）×分辨率=（1500/60）×600=15kHz根據以上參數，選擇歐姆龍生產的增量式旋轉式編碼器E6C2-C。圖4.7旋轉式編碼器4.2.4顯示器選擇圖4.8 LCD1602顯示器選擇LCD1602，可顯示16*2個字符，芯片工作電壓為4.55.5V，工作電流為2.0mA（5.0V時）。接口說明信號如下：4.3電氣控制電路的設計4.3.1單片機最小系統單片機最小系統：所謂最小系統就是

27、指由單片機和一些基本的外圍電路所組成的一個可以工作的單片機系統。一般來說，它包括單片機，晶振電路和復位電路。（1）晶振電路設計高頻率的時鐘有利于程序更快的運行，也有可以實現更高的信號采樣率，從而實現更多的功能。但是告訴對系統要求較高，而且功耗大，運行環境苛刻。考慮到單片機本身用在控制，并非高速信號采樣處理，所以選取合適的頻率即可。合適頻率的晶振對于選頻信號強度準確度都有好處，本次設計選取12.0MHz無源晶振接入XTAL1和XTAL2引腳。并聯2個30pF陶瓷電容幫助起振。圖4.9 晶振電路（2）復位電路復位電路通常分為兩種：上電復位和手動復位，如下圖所示。 圖4.10 上電復位 圖4.11手

28、動復位 有時系統在運行過程中出現程序跑飛的情況，在程序開發過程中，經常需要手動復位。所以本次設計選用手動復位。圖4.12 復位電路4.3.2直流電機驅動電路設計由單片機轉換成PWM信號，并由P3.0、P3.1輸出，經驅動電路輸出給電機，從而控制電機得電與失電。P3.0為高電平實現電機正轉，P3.1為高電平時實現電機反轉。通過調節脈沖的占空比，實現速度的調節。電路設計如下：圖4.13驅動電路4.3.3顯示電路設計圖4.14顯示電路4.3.4鍵盤電路設計圖4.15鍵盤電路4.4控制程序的設計及說明4.4.1PWM基本原理（1）Tt1t2最大值Vmax平均值Vd最小值VminPWM是通過控制固定電壓

29、的直流電源開關頻率，從而改變負載兩端的電壓，進而達到控制要求的一種電壓調整方法。PWM可以應用在許多方面，如電機調速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅動控制的調整系統中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速。因此，PWM又被稱為“開關驅動裝置”。如圖1所示，在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸減少。只要按一定規律，改變通、斷電的時間，即可讓電機轉速得到控制。圖4.16 PWM控制原理設電機始終接通電源時，電機轉速最大為，占空比為，則電機的平均

30、速度為式中，電機的平均速度；電機全通電時的速度(最大)； 占空比。由公式(2)可見，當我們改變占空比時，就可以得到不同的電機平均速度，從而達到調速的目的。嚴格地講，平均速度與占空比并不是嚴格的線性關系，在一般的應用中，可以將其近似地看成線性關系。一般可以采用定寬調頻、調寬調頻、定頻調寬三種方法改變占空比的值，但是前兩種方法在調速時改變了控制脈寬的周期，當控制脈沖的頻率與系統的固有頻率接近時將會引起振蕩，因此常采用定頻調寬法改變占空比的值，從而改變直流電動機電樞兩端電壓。定頻調寬法的頻率一般在800HZ-1000HZ之間比較合適。（2）實現方法PWM信號的產生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另

31、一種是硬件的方法。硬件方法的實現已有很多文章介紹，這里不做贅述。本文主要介紹采用定頻調寬法來利用51單片機產生PWM信號的軟件實現方法。MCS-51系列典型產品805l具有兩個定時器T0和T1。通過控制定時器初值，從而可以實現從8051的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于PWM信號軟件實現的核心是單片機內部的定時器，而不同單片機的定時器具有不同的特點，即使是同一臺單片機由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關系也不同。因此，首先必須明確定時器的定時初值與定時時間的關系。如果單片機的時鐘頻率為f，定時器計數器為n位，則定時器初值與定時時間的關系為：式中

32、，表示定時時間；表示定時器的位數； 表示定時器的計數初值； 表示單片機一個機器周期需要時鐘數，8051需要12個時鐘； 表示單片機晶振頻率。隨著機型的不同而不同。在應用中，應根據具體的機型給出相應的值。這樣，我們可以通過設定不同的定時初值，從而改變占空比D，進而達到控制電機轉速的目的。4.4.2速度反饋原理速度編碼器通過編碼，輸出的是標準脈沖，由其分辨率為600P/R可知，每一個脈沖可以使電機軸轉1/600轉。通過計算1s的輸出脈沖值，乘以1/600，就可以得到電機軸的實際轉速，通過與額定轉速（25r/s）比較，得出差值，再進行調速，即可完成速度的反饋控制。4.4.3單片機I/O口分配P0.0

33、P0.7：LCD1602數據I/O口P1.0：電機急停開關P1.1：電機正轉開關（接左限位開關）P1.2：電機反轉開關（接右限位開關）P1.3：電機速度調節開關（3m/min）P1.4：電機速度調節開關（6m/min）P2.0：LCD1602數據/命令選擇端P2.1：LCD1602讀/寫選擇端P2.2：LCD1602使能信號端P2.7：傳感器讀數據端P3.0：直流伺服電機接入端P3.1：直流伺服電機接入端P3.7：L298n使能端4.4.4程序設計#include<at89x51.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned

34、char#define uint unsigned intsbit TX=P26;sbit RS=P20;/寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P21;/讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P22;/使能信號位，將E位定義為P2.2引腳/初使化顯示數組定義uchar dis1="Speed "uchar dis2=" mm/s"uchar code ASCII='0','1','2','3','4','5','6&#

35、39;,'7','8','9','.','-','M'uint count;void lcdshow();/顯示程序void keyscan();/鍵盤掃描程序void delay();/延時程序void forward();/電機前進程序void backward();/電機后退程序void stop();/電機急停程序void speed1();/速度3m/minvoid speed2();/速度6m/minfloat count(float s);/計算傳感器1s輸出的脈沖數void spee

36、dcontrol();/速度反饋控制void delay() unsigned char i,j; for(i=20;i>0;i-) for(j=248;j>0;j-); /延時10msvoid keyscan() uchar temp=0; P1=0xff; if(P1&0x1f)!=0x1f) delay(); if(P1&0x1f)!=0x1f) temp=P1&0x1f; switch(temp) case 0x1e; stop();break; case 0x1d; forward();break; case 0x1b; backward();br

37、eak; case 0x17; speed1();break; case 0x0f; speed2();break; while(P1&0x1f)!=0x1f);float count(s) s=count/600; shi=(s/10)+48; ge=(s%10)+48; return s;uchar lcd_busy() bit result; RS=0; RW=1; E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result=(bit)(P0&0x80); E=0; return result;void lcd_wcmd(uchar c

38、md) while(lcd_busy(); RS=0; RW=0; E=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); E=0;void lcd_pos(uchar pos) lcd_wcmd(pos|0x80);void lcd_wdat(uchar dat) while(lcd_busy(); RS=1; RW=0; E=0; P0=dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _

39、nop_(); E=0;void lcd_init() void delay(); lcd_wcmd(0x38); void delay(); lcd_wcmd(0x38); void delay(); lcd_wcmd(0x38); void delay(); lcd_wcmd(0x0c); void delay(); lcd_wcmd(0x06); void delay(); lcd_wcmd(0x01); void delay();void lcdshow() int i=0; lcd_init(); lcd_pos(0x02); while(dis1i!='/0') l

40、cd_wdat(dis1i); i+;lcd_pos(0x40);i=0;while(dis2i!='/0') lcd_wdat(dis2i); i+; ; while(1) count(s); lcd_pos( 0x4A); lcd_wdat(shi); lcd_pos(0x4B); lcd_wdat(ge);/反饋速度顯示 void forward() P3_0=1; P3_1=0;void backward() P3_0=0; P3_1=1;void stop() P3_0=0; P3_1=0;void speed1() TMOD=0x01; TH0=(65536-40000)/256; TL0