目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1節(jié)引言 31.1本設計任務和主要內容 4\o"CurrentDocument"第2節(jié)系統(tǒng)主要硬件電路設計 5\o"CurrentDocument"單片機控制系統(tǒng)原理 5\o"CurrentDocument"單片機主機系統(tǒng)電路 52.2.18051的基本知識 52.2.28051標準型設計說明 5脈沖信號發(fā)生器 8\o"CurrentDocument"脈沖計數(shù)與顯示電路 11\o"CurrentDocument"集成功率放大器LM386 11\o"CurrentDocument"第3節(jié)系統(tǒng)軟件設計 13系統(tǒng)主程序設計 13程序流程圖設計 14\o"CurrentDocument"程序清單 14第4節(jié)結束語 19\o"CurrentDocument"參考文獻 20單片機控制的直流電動機的轉速檢測與脈沖調速第1節(jié)引言目前直流調速在工業(yè)生產中有相當廣泛的應用，直流調速的轉速比更大，可在全部的調速范圍內都能獲得良好的轉矩特性。放眼望去，交流電機占據(jù)了傳動應用的絕大多數(shù)地盤，大有取代直流電機的趨勢，但實際在許多場合人們仍在使用直流調速。交流電機結構比直流電機簡單，便于維護，價格低。由于變頻技術的發(fā)展，交流變頻調速的性能越來越接近直流調速，因而人們更愿意使用交流變頻調速。眾所周知，許多科學實驗都離不開電，并且在這些實驗中經(jīng)常會對通電時間、電壓高低、電流大小以及動態(tài)指標有著特殊的要求。全數(shù)字直流調速裝置，采用8位單片微機技術，性能優(yōu)良，運行可靠，并且具極高的性能價格比。設計方案的提出，更進一步說明了這類電機的好處直流電機產品是工業(yè)自動化，家庭現(xiàn)代化等各個領域廣泛應用不可缺少的基礎產品，與其它類型的電機相比，它具有良好的起動性能，且能在寬廣的范圍內平滑而經(jīng)濟地調速，過載能力較強，熱動和制動轉矩較大，因此直流電動機在起動和調速要求較高的生產機械上廣泛地被應用。隨著人們生活水平迅速提高，對視聽設備品質要求也在不斷提高，這類產品為小功率直流電機提供了廣闊市場，因此高精度控制直流電機轉速成為發(fā)展的必然趨勢。電動機的轉速是一個較為重要的運行參數(shù)，也有很多種用于測量轉速的儀表，如：機械軟軸式轉速表、頻率-電壓轉換式轉速表、數(shù)字式轉速表等，它們中間有的成本很高而且精度較差、有的工藝復雜而且可靠性不高。本文介紹了一種利用單片機技術制成的智能轉速表，不僅精度高、工藝簡單、線路簡潔，而且可靠性高、功能強。當然本文中提到的軟硬件設計方案，不能代表最佳方案，學習和掌握其基本原理，關心其發(fā)展，對于電機及其控制領域內工作和學習的人員都是有必要的。在單片機控制電機的理論及應用發(fā)展得非常迅速。因該設備未經(jīng)過實物硬件的調試,所以難免存在著一些弊端,望老師給予指點。設計制作一個脈沖調速器，使其工作頻率和占空比均可調節(jié),頻率調節(jié)范圍3-5KHZ,占空比調節(jié)范圍為30-70%,選用額定電壓為12V額定電流為0.5A的小直流電機,根據(jù)其參數(shù)設計出功率放大器，使之推動直流電動機工作，并用4位數(shù)碼管顯示出電動機每秒所轉的圈數(shù),以監(jiān)視電動機的調速情況。第2節(jié)系統(tǒng)主要硬件電路設計單片機控制系統(tǒng)原理圖2-1單片機控制系統(tǒng)原理框圖單片機主機系統(tǒng)電路2.2.18051的基本知識a.8051的引腳40接+5V（VCC）電源，引腳20接電源地線。b.傳統(tǒng)8051工作時鐘最高為12MHZ。c.EA引腳接地，由外部程序ROM來執(zhí)行程序。d.EA引腳接高電平或+5丫電源，由8051內部程序ROM來執(zhí)行程序。e.8031EA引腳必須接低電平，由外部程序ROM來執(zhí)行程序。f.89C5189c52引腳接高電平后，是由內部程序ROM來執(zhí)行程序。g.開機時必須加入芯片重置（RESET）信號。h.RESET信號高電平動作，高電平時產生芯片重置。ESET信號低電平時，則由程序ROM地址0起開始執(zhí)行程序。2.2.28051標準型設計說明8051的程序代碼可以外接程序ROM來執(zhí)行，也可以使用內部4KB的空間（如8751，89C51），當程序長度超過4KB時可以使用89C52（內含8KB），若程序長度超過8KB時可以使用89C55（內含20KB）。若是采用IO51控制板做設計則程序代碼可以長達64KB的空間。8051EA引腳是接至5V電源，表示由內部程序ROM來提供程序代碼，此電路可以使用的單芯片有8751及89C51，而程序的測試方法可以使用ICE，使用89CXX燒錄模擬器EPM89或是直接燒錄單芯片。當然直接燒錄單芯片，做測試較麻煩還會花費許多時間，如果控制程序簡單還可以，要是做課程設計程序就變得復雜了，相當浪費時間，所以手上有ICE的話就相當方便了。如果想將項目設計得更復雜，使用更多的I/O或是功能擴充，我們建議使用8051外接程序ROM及數(shù)據(jù)RAM的控制電路，那就是8051擴充型模式設計。圖2-2單片機主機系統(tǒng)圖脈沖信號發(fā)生器作為實驗裝置脈沖信號處理我們采用555集成塊和外圍電路組成，555集成定時器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩(wěn)定而精確的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等，應用十分廣泛。555定時器的外引線排列圖和內部原理框圖如圖2-3、2-4所示，功能見表2-5。它是由上、下兩個電壓比較器、三個5k。電阻、一個RS觸發(fā)器、一個放電三極管T以及功率輸出級組成。比較器C1的反相輸入端⑤接到由三個5k。電阻組成的分壓網(wǎng)絡的2/3Vcc處（⑤也稱控制電壓端），同相輸入端⑥為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網(wǎng)絡的1/3Vcc處，反相輸入端②為觸發(fā)電壓輸入端，用來啟動電路。兩個比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器設置有復位端RD④，當復位端處干低電平時，輸出③為低電平。控制電壓端⑤是比較器C1的基準電壓端，通過外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器C1、C2的參考電壓。不用時可將它與地之間接一個O.01口F的電容，以防止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5?+18V,輸出電流可達100?200mA,能直接驅動小型電機、繼電器和低阻抗揚聲器。圖2-3555集成電路引腳排列圖圖2-4時基電路555電路結構圖表2-5555芯片功能表觸發(fā)閾值復位IS放電端輸出H導通LH原狀態(tài)H截止HL導通L

工0.7(R1+R2)C多諧振蕩器的電路圖和波形圖如圖2-6所示。電源接通后，Vcc通過電阻R1、R2向電容C充電。當電容上電vC=2/3Vcc時，閥值輸入端⑥受到觸發(fā)，比較器C1翻轉，輸出電壓Vo=0，同時放電管T導通，電容C工0.7(R1+R2)Ct=(R+R)C-InPH1 2充電時間:tPL=tPL=R2Cln(Vcc-IVcc]放電時間:振蕩周期：T=tPH+tPL'0.7(R1+2R2)C1 1.44 4 振蕩頻率：f=1/T，H+% (R1+2R2)C一tR+RD=pHR-=——1 2—占空系數(shù)： T R「2R2當R2>>R1時，占空系數(shù)近似為50%。圖2-6多諧振蕩器的電路圖和波形圖由上分析可知：a）電路的振蕩周期入占空系數(shù)D,僅與外接元件R1、R2和C有關，不受電源電壓變化的影響。b）改變R1、R2,即可改變占空系數(shù)，其值可在較大范圍內調節(jié)。c）改變C的值，可單獨改變周期，而不影響占空系數(shù)。另外，復位端④也可輸入1個控制信號。復位端④為低電平時，電路停振。脈沖計數(shù)與顯示電路圖2-7脈沖計數(shù)原理圖轉速檢測采用紅外發(fā)射和接收管，在電動機的轉盤上開有一小口，電動機每轉一轉就接收到一次脈沖信號。信號經(jīng)過緩沖、零壓比較、反相電路到單片機計數(shù)脈沖輸入端11,P0口輸出信號經(jīng)過74HC373地址鎖存器構成動態(tài)顯示電路，顯示電動機的轉速。集成功率放大器LM386集成電路（1。按其功能，分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類，本課題采用的LM386是一種模擬集成電路，它具有功率放大功能，其外形封裝為雙列直插式，屬塑封類集成電路。其引腳排列方式見圖2-8LM386是美國國家半導體公司系列功放集成電路中的一個品種，因其有功耗低、工作電源電壓范圍寬、外圍元件少和裝置調整方便等優(yōu)點，故廣泛應用通信設備、收錄機、電子琴和各類電子設備中，其典型參數(shù)如下：工作電壓范圍4?12V，靜態(tài)電流4mA，輸出功率660mW（最大），電壓增益為46dB（最大），帶寬300kHz，諧波失真0.2%，輸入阻抗50K。，輸入偏置電流250nA。該電路有同相、反相兩個輸入端，即：從5腳輸出電壓信號的極性與3腳（同相端）輸入極性相同，而與2腳（反相端）輸入信號的極性相反。1腳與8腳之間接入一個幾十微法電容時，電路增益達到最大值。電路增益可根據(jù)實際需要調整。圖2-8LM386外形引腳圖第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設計1控制程序說明在1S之內計數(shù)外部脈沖的頻率。由定時器0進行1S的定時（定時方式），定時器1對外部脈沖進行計數(shù)（計數(shù)方式）借鑒windows編程的原理，在單片機編程中引入消息的概念，將中斷產生的標志作為消息，而數(shù)據(jù)處理則放在消息循環(huán)中進行。在這個例子中中斷服務程序中只進行數(shù)據(jù)的采集和標志位的設置（發(fā)送消息而將數(shù)據(jù)的處理放到運行時間要求不很精確的中斷服務程序之外的主程序循環(huán)中（消息循環(huán)）。這樣一方面減少了中斷服務程序的長度，縮短了中斷服務程序執(zhí)行的時間，提高了中斷處理的實時性，另一方面又不影響數(shù)據(jù)的處理。從而很好地解決了采集的實時性和數(shù)據(jù)處理耗時多而影響時間累計之間的矛盾。和PC機相比，單片機資源十分有限。因此，單片機系統(tǒng)不可能像windows系統(tǒng)那樣建立龐大的消息循環(huán)機制，將消息分發(fā)給各個程序并行處理。在基于消息的單片機編程中，采取一種簡化的方式，消息可以這樣來定義：當某個事件（例如中斷）發(fā)生時，事件處理程序（例如中斷服務程序）設置相應的標志，不同的標志即代表不同的消息；而主程序所進行的消息循環(huán)就是主程序不斷地判斷這些標志，以決定啟動哪一個處理函數(shù)（即將消息發(fā)送給特定的消息處理函數(shù)）。這種方法在多中斷系統(tǒng)中使用，可以明顯地提高中斷的實時性；另外，由于在中斷服務程序中不需要調用數(shù)據(jù)處理程序，也有效地防止了代碼重入帶來的問題。2程序流程圖圖3-1程序流程圖3.3程序清單ORG0000HLJMPMIANORG000BHLJMPT0SEVORG0100H0MAIN:MOVSP,#60HCLRF0MOVR1,#20HMOVR2,#30HD1:MOV@R1,#00HINCR1DJNZR2,D1；內存單元初始化，清0MOV50H,#32H；記時中斷20MS/次，共中斷50次CLREACLRET0CLRTR1；關閉計數(shù)器CLRP2.0CLRP2.1；關顯示鎖存器MOVTMOD,#51H；向TMOD中送控制字MOVTL0,#0E0HMOVTH0,#0B1H；向定時器送初值SETBEASETBET0；開啟中斷SETBTR0SETBTR1；啟動定時器和計數(shù)器DISPLAY:LCALLDIS；調顯示JBCF0,LOOPSJMPDISPLAY；等待中斷LOOP:LCALLCHULISJMPDISPLAY;有關子程序T0SEV：LCALLDIS；定時器0中斷子程序DJNZ50H，TT；記時1S是否到CLRTR1；關計數(shù)器SETBF0TT：RETICHULI：MOV28H,TL1；數(shù)據(jù)處理子程序MOV29H,TH1；將計數(shù)器中的值讀出，放在28H，29H里MOVTH0，#0B1HMOVTL0，#0E0H;向計數(shù)器里送初值MOVTH1，#00HMOVTL1，#00H；將計數(shù)器置0SETBTR1；開啟計數(shù)器MOV50H，#32H；重新向50H里裝50MOVR2，29HMOVR3，28HLCALLBIANH；調數(shù)制轉換子程序MOV31H，R5MOV32H，R6LCALLREAD；調更新數(shù)據(jù)子程序LCALLDIS；調顯示子程序RETREAD：MOV20H，#00H；將組合BCD碼分開放入顯示緩沖區(qū)更新數(shù)據(jù)MOV21H，#00HMOV22H，#00HMOV23H，#00HMOVR0，#20HMOVA，31HSWAPAXCHDA，@R0INCR0SWAPAXCHA,@R0MOVA,32HINCR0SWAPAXCHDA,@R0INCR0SWAPAXCHA,@R0MOVA,20H；高位為0不顯示JNZFFMOV20H,#0BHMOVA,21HJNZFFMOV21H,#0BHMOVA,22HJNZFFMOV22H,#0BHFF:RETDIS:MOVR0,#20H；顯示子程序MOVR1,#08HMOVR3,#04HDIS1:MOVDPTR,#TABMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRSETBP2.0CPLAMOV,P0,AINCR0CLRP2.0MOVA,R1SETBP2.1MOVP0,ARRAMOVR1,ACLRP2.1LCALLDIR1DJNZR3,DIS1RETDIR1:MOVR4,#09H；延時子程序MEN1:MOVR5,#00HMEN2:DJNZR5,MEN2DJNZR4,MEN1RETBIANH:CLRA；將十六進制數(shù)轉化成組合BCD碼MOVR4,AMOVR5,AMOVR6,AMOVR7,#10HIBTL2:CLRCMOVA,R3RLCAMOV