直流電機轉速、電樞電流檢測及顯示系統基于STC89C52單片機2023/2/21指導教師：林家泉學生：周賢民、穆欣指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣題目介紹簡介：直流電動機的控制需要檢測實時轉速、電流等信息。本題目要求設計一個單片機采樣顯示系統，包括電流傳感器、速度傳感器的選型應用，檢測電路的設計，單片機的程序設計，電路板的制作等內容。目的：通過題目使學生對直流電機的工作原理能加深理解，對單片機的應用，電路板的制作，電路的設計等提供應用鍛煉機會。2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣2題目分析經分析可知本系統需由單片機系統模塊、速度檢測模塊、電流檢測模塊、參數顯示模塊、以及電源模塊組成。2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣3模塊分析2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣4系統處理器CentralProcessor2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣5對于系統的處理器，由于本題目要求實現的功能比較單一，對處理器的要求比較低，采用一般的51單片機就可實現。經過網上一番搜尋和比較，我們選擇了由南通國芯微電子有限公司生產的STC89C52單片機，該款單片機有如下特性(Features)：增強8051型，可運行在12T或6T狀態下工作電壓：3.3V~5.5V工作頻率范圍：0~40MHz,相當于普通8051的0~80MHz,實際工作頻率可達48MHz片上有8K的程序存儲空間和512字節的運行RAM通用IO口P0/P1/P2/P3/P4口可ISP編程/IAP編程，通過串口直接下載用戶程序有EEPROM功能看門狗內部集成MAX810專用復位電路，外部晶體在20M下時可省去外部復位電路共3個16位定時計數器，其中定時器0開可以當成2個8位的定時器用四路外部中斷，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發中斷喚醒通用異步串行口(UART)可用定時器軟件實現多個UART工作范圍：-40~+85攝氏度（工業級）多種封裝形式速度檢測SpeedDetecting2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣6速度檢測，有多種方法可以實現，比如測速發電機，光電編碼器，光電對管，電樞電流高次諧波頻率法等等，我們采取了使用光電對管的方法來獲取轉子的轉速，這種方法實現起來簡單，成本也低，測速也比較準確。其原理是：通過在電機轉軸上安裝一個質輕的鋼圓盤，圓盤的徑向上等間距開有柵縫，圓盤放在光電對管槽的中央，當光電對管一端的紅外信號通過光柵透過到達對面的檢測區時，對面檢測到了有信號過來，就會輸出一個脈沖信號。單片機通過測量這個脈沖信號的頻率就可以近似算出轉子的瞬時轉速。電流檢測CurrentDetecting2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣7電流檢測，電流的檢測方法可以使用精密電阻串在被測回路里，將電流轉換成電壓通過AD獲取電阻兩端的電壓來間接求的電流，但是這種方法如果電流過大的話會由于電阻發熱造成電阻值發生漂移，測得的電流就不準確了，同時串了個電阻(雖然不大)，會對被測電路產生影響。于是在林老師的指導下選擇了基于霍爾效應的霍爾電流傳感器，這種電流傳感器具有體積小、能將被測電流完全隔離開等優點。具體型號我們選用的是Allegro公司生產的ACS712ELCTR-05B-T，這是一款量程為-5A~+5A的線性霍爾電流傳感器，輸入被測電流輸出一個與被測電流成線性關系的電壓值，具有185mv/A的輸出靈敏度，80KHz帶寬。獲取的模擬電壓需要通過AD轉換成數字量送單片機處理，AD選型，我們選用的是12位的逐次逼近式AD轉換器TLC2543，轉換范圍為0~5V時，1LSB=5/4095V。電流傳感器輸出的電壓經過右圖的一個反向比例放大器放大，使增益達到610mv/A。參數顯示ParametersDisplay2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣8顯示模塊我們選用的是LCD1602,共兩行每行可顯示16個ASCII字符，上面一行用于顯示電流，下面一行用于顯示轉速。該顯示器件內部集成了ASCII碼表，單片機只需向其顯示寄存器發送預顯示字符的ASCII碼，就會在顯示屏上輸出對應的字符，使用方便，缺點就是占用CPU的硬件資源較多，還有顯示刷新速度較低。系統設置SystemSettings2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣9在PCB設計時我們把單片機的一些引腳預留了出來，可以在軟件編程時有不同的選擇，不同的編程方式，通過跳冒來選擇使用單片機的不同硬件資源，同時為其他擴展功能預留接口系統總原理圖2023/2/2指導教師：林家泉成員：周賢民、穆欣10PCB設計2023/2/2指導教師：林家泉成員