1、目 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 录 凌阳， 拇指 凌阳 中文摘要 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 1凌阳， 拇指 凌阳 英文摘要 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2凌阳， 拇指 凌阳 1 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 引言 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2凌阳， 拇指 凌阳 1.1 凌阳， 拇指 凌阳 课题的研究意义 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指
2、 凌阳 2 凌阳， 拇指 凌阳 31.2 凌阳， 拇指 凌阳设计任务 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 3 凌阳， 拇指 凌阳 2 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 系统设计及模块分析 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 3凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2.1 系统平台简介 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 3凌阳， 拇指 凌阳 2.2 凌阳，
3、拇指 凌阳 PWM 模块 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 5 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2.4 凌 阳， 拇指 凌阳 LCD 模块 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 5凌阳 ， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 3 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 系统的软件设计与实现 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 8凌阳， 拇指 凌阳 3.1 凌阳， 拇指 凌阳 系统软件简介 凌阳， 拇指
4、 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 9 凌阳， 拇指 凌阳 3.2 凌阳， 拇指 凌阳 编程语言简介 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 9 凌阳， 拇指 凌阳 3.3 凌阳， 拇指 凌阳 设计流程及分析 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 10 凌阳， 拇指 凌阳 4 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 调试与实验结果 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 13 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳，
5、 拇指 凌阳 4.1 凌阳， 拇指 凌阳 系统测试结果 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 14凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 4.2 凌阳， 拇指 凌阳 设计心得 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 14凌阳， 拇指 凌阳 结 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 论 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 14 凌阳， 拇指 凌阳 谢 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳
6、辞 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 14 凌阳， 拇指 凌阳 参考文献 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 14 凌阳， 拇指 凌阳 附录 1 凌阳， 拇指 凌阳 系统硬件原理图 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指凌阳 14 凌阳， 拇指 凌阳 基于 STC89C51 直流电机控制系统的设计与实现 凌阳， 拇指 凌阳 摘 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 要 ： 转速是 直流电机 运行中的一个重要物理量 ， 拇指 如何准确、快速而又方便地测量电机转速 ， 拇指 极为重要 。 食指
7、 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 ， 拇指 介绍了在 STC89C51 单片机实验开发平台上 ， 拇指 对直流电动机进行测速和控制的相关算法及软、硬件实现 。 食指 设计中软件设计采用 C语言编程 ， 拇指 硬件设计采用 PWM方式驱动电动机 ， 拇指 利用霍尔元器件测量电动机的转速 ， 拇指 在液晶显示屏 (LCD)上实时显示电机的转速值 。 食指 另外还可以通过 3 3 矩阵键盘输入电动机转速的设定值 ， 拇指 在电动机转速的可控范围内控制电动机转速 ， 拇指 使电动机的实际转速值等于设定值 ， 拇指 并在液晶显示屏 (LCD)上同时显示设定值与实际转速值 ， 拇
8、指 便于比较 。 食指 最后对实验数据进行了分析 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 关键词： 直流电动机 ， 拇指 PWM， 拇指 液晶显示屏 (LCD)， 拇指 转速测量 凌阳， 拇指 凌阳 Abstract: 凌阳， 拇指 凌阳 Speed 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 an 凌阳， 拇指 凌阳 important 凌阳， 拇指 凌阳 physical 凌阳， 拇指 凌阳 quantity 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 operation 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 DC-motor. 凌
9、阳， 拇指 凌阳 How 凌阳， 拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳 measure 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 DC-motor 凌阳， 拇指 凌阳 exactly, 凌阳， 拇指 凌阳 rapidly 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 conveniently 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 highly 凌阳， 拇指 凌阳 significant. 凌阳， 拇指 凌阳 The 凌阳， 拇指 凌阳design 凌阳， 拇指 凌阳 expatiates 凌阳， 拇指 凌阳 on 凌阳，
10、 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 advantages 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 SCM 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 DC-motor 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 modification 凌阳， 拇指 凌阳1 system. 凌阳， 拇指 凌阳 The 凌阳， 拇指 凌阳 algorithm 凌阳， 拇指 凌阳 about 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 measurement 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 control 凌阳， 拇
11、指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 DC-motor, 凌阳， 拇指 凌阳 as 凌阳， 拇指 凌阳 well 凌阳， 拇指 凌阳 as 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 software 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 hardware 凌阳， 拇指 凌阳 methods 凌阳， 拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳realize 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 requirement 凌阳， 拇指 凌阳 based 凌阳， 拇指 凌阳 on 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 STC89C51 凌阳， 拇
12、指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 experiment 凌阳， 拇指 凌阳 development 凌阳， 拇指 凌阳 platform 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 introduced. 凌阳， 拇指 凌阳 In 凌阳， 拇指 凌阳 this 凌阳， 拇指 凌阳 design, 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳PWM 凌阳， 拇指 凌阳 manner 凌阳， 拇指凌阳 , 凌阳， 拇指 凌阳 while 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 Hall 凌阳， 拇指 凌阳 device 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 utilized 凌阳，
13、 拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳 measure 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳motor. 凌阳， 拇指 凌阳 The 凌阳， 拇指 凌阳 numerical 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 will 凌阳， 拇指 凌阳 have 凌阳， 拇指 凌阳 a 凌阳， 拇指 凌阳 real-time 凌阳， 拇指 凌阳 display 凌阳， 拇指 凌阳 on 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 LCD 凌阳， 拇指 凌阳 screen. 凌阳， 拇指 凌阳
14、In 凌阳， 拇指 凌阳addition, 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 setting 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 can 凌阳， 拇指 凌阳 be 凌阳， 拇指 凌阳 inputted 凌阳， 拇指 凌阳 through 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 3 3 凌阳， 拇指 凌阳 matrix 凌阳， 拇指 凌 阳keyboard. 凌阳， 拇指 凌阳 It 凌阳， 拇指 凌阳 can 凌阳， 拇指 凌阳 control 凌阳， 拇指 凌阳 the
15、 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 DC-motor 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 its 凌阳， 拇指 凌阳 controllable 凌阳， 拇指 凌阳 bounds, 凌 阳 ， 拇指 凌阳which 凌阳， 拇指 凌阳 makes 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 actual 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 equal 凌阳 ，拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 setting 凌阳， 拇指 凌阳 va
16、lue. 凌阳， 拇指 凌阳 The 凌阳， 拇指 凌阳 LCD 凌阳， 拇指 凌阳 screen 凌阳， 拇指 凌阳will 凌阳， 拇指 凌阳 display 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 setting 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 actual 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 simultaneously 凌阳， 拇指 凌阳 that 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌 阳 ， 拇指 凌阳convenient 凌阳， 拇指 凌阳 for 凌阳，
17、拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 comparison 凌阳， 拇指 凌阳 between 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 two 凌阳， 拇指 凌阳 values. 凌阳， 拇指 凌阳 In 凌阳， 拇指 凌阳 conclusion, 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 data 凌阳， 拇指 凌阳 got 凌阳， 拇指 凌阳 from 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 experiment 凌阳， 拇指 凌阳 have 凌阳， 拇指 凌阳 been 凌阳， 拇指 凌阳 analyzed.凌阳 ， 拇指 凌阳 Keywords: 凌阳， 拇指
18、凌阳 DC-motor, 凌阳， 拇指 凌阳 PWM, 凌阳， 拇指 凌阳 LCD, 凌阳， 拇指 凌阳 speed 凌阳， 拇指 凌阳 measurement 凌阳， 拇指 凌阳 2 1 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 引言 凌阳， 拇指 凌阳 1.1 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳 ， 拇指 凌阳课 题的研 究 意义 凌阳， 拇指 凌阳 直流电机具 有良好的起动、制动性能 ， 拇指 宜于在大范围内平滑调速 ， 拇指 在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用 。 食指 近年来 ， 拇指 交流调速系统发展很快 ， 拇指 然而直流拖动系统无论是在理论 上还是在实践上都比较成
19、熟 ， 拇指 并且从反馈闭环控制的角度来看 ， 拇指它又是交流拖动控制系统的基础 ， 拇指 所以直流调速系统在生活中有着举足轻重的作用 。食指 虽然随着电力技术的发展 ， 拇指 特别是在大功率电力电子器件问世以后 ， 拇指 直流电机拖动将有逐步被交流电机拖动所取代的趋势 ， 拇指 但在中、小功率场合 ， 拇指 常采用永磁直流电动机 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 早期的直流电动机的控制均以模拟电路为基础 ， 拇指 采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成 ， 拇指 控制自通的硬件部分非常复杂 ， 拇指 功能单一 ， 拇指 而且系统非常不灵活 ， 拇指 调试困 难 。 食指 随着单片机
20、技术的不断进步 ， 拇指 使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成 ， 拇指 为直流电动机的控制提供了更大的灵活性 ， 拇指 并使系统能够达到更高的稳定性能 ， 拇指 同时还具有 软特性好 ， 拇指 过载能力强 ， 拇指 可进行 pid 调节 ， 拇指 调速稳定 等优势 。 食指 因此 ， 拇指 本课题的研究具有很好的实际意义 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1.2 凌阳， 拇指 凌阳 设计任务 凌阳， 拇指 凌阳 根据课题要求研制 以 单片机为核心的直流电机测速控制系统 。 食指 系统设计主要包含以下任务： 凌阳， 拇指 凌阳 1、实现对直流电机转速的测量 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 2
21、、通 过键盘输入电机转速的设定值 ， 拇指 在电机转速的可控范围内控制电机转速等于设定值 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 3、实时显示直流电机转速的设定值和实际测量值 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 4、利用控制电机定子电压接通和断开的占空比（ PWM） ， 拇指 即脉宽调速 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 本设计采用 霍尔 传感器将转速转换成频率与速度一一对应的脉冲信号 ， 拇指 将脉冲信号送给单片机进行检测 ， 拇指 最终计算出电机的转速 。 食指 采用点阵式 LCD 显示器 ， 拇指 显示测量值和由键盘输入的设定值 。 食指 对于直流电机的转速控制 ， 拇指 选择合适的 PWM 方式驱动实现
22、。 食指 设计（ 实验）的总体模块化方案如图 1.1 所示 ， 拇指 整个设计采用模块化设计、分布调试、整体组合的方法 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 显示器 直流电机驱动电路 PWM 直流电机 键盘 测速电路 单片机（测速、调速、计算、显示、输入设定值及系统控制） 3 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 图 1.1 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 系统总体模 块化方2 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳
23、 系案 凌阳， 拇指 凌阳 统设计及 模块分析 凌阳， 拇指 凌阳 2.1 凌阳， 拇指 凌阳系统平台 简介 凌阳， 拇指 凌阳 本设计以 STC89C51 单片机 实验箱为仿真平台 ， 拇指 在 Keil 凌阳， 拇指 凌阳 Vision2环境中编写设计程序 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 STC89C51 单片机实验箱可以作为 51 系列单片机的开发系统 。 食指 本设计中使用到了单片机实验箱上的 PWM 模块、 LCD 模块和键盘模块 。 食指 系统模块及功能框图如图 2.1 所示 。食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳
24、凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 图 2.1 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 系统模块及功能框图 凌阳， 拇指 凌阳 2.2 凌阳， 拇指 凌阳 PWM 模 块 凌阳， 拇指 凌阳 2.2.1 单片机测量电机转速的原理 凌阳， 拇指 凌阳 2.2.1.1 凌阳， 拇指 凌阳 转速的测量原理 凌阳， 拇指 凌阳 转速是电机的一个最常用的参数 ， 拇指 电机的转速常以每分钟的转数来表示 ， 拇指 其单位为r/min。 食指 转速的测量方法有很多 ， 拇指 由于转速是以单位时间内的转数来衡量的 ， 拇指 因此采用霍尔元器件测量转速是较为常用的一种测量方法 。 食指
25、凌阳， 拇指 凌阳 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片 ， 拇指 器件的长、宽、高分别为 l、 b、 d。 食指 若在垂直于薄片平面（沿厚度 d）方向施加外加磁场 B， 拇指 在沿 l 方向的两 个端面加以外电场 ， 拇指 则有一定的电流经过 。 食指 由于电子在磁场中运动 ， 拇指 所以将受到一个洛仑兹力 ， 拇指 其大小为 f1=qVB， 拇指 其中 ， 拇指 f1 凌阳， 拇指 凌阳 为洛仑兹力 ， 拇指 q为载流子电荷 ， 拇指 V 为载流子运动速度 ， 拇指 B 为磁感应强度 。 食指 这样使得电子的运动轨迹发生偏移 ， 拇指 在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩
26、， 拇指 形成霍尔电场 ， 拇指 霍尔元器件两个侧面间的点位差 UH称为霍尔电压 。 食指 霍尔电压的大小为： UH 凌阳， 拇指 凌阳 =RH 凌阳， 拇指 凌阳 I B/d(mV)。 食指 其中 ， 拇指 RH 凌阳， 拇指 凌阳为霍尔常数 ， 拇指 d为元件厚度 ， 拇指 B 为磁感应强度 ， 拇指 I为控制电流 。 食指 设 KH 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 RH 凌阳， 拇指 凌阳 /d， 拇指 则 UH 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 KH 凌阳， 拇指 凌阳 I B(mV)。 食指KH 凌阳， 拇指 凌阳 为霍尔器件的灵敏系数（ mV/mA/T） ，
27、拇指 表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控LCD 键盘 测速 调速 单片机 PWM 直流电机 4 制电流在输出的霍尔电动势的大小 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 根据霍尔效应原理 ， 拇指 将一块永久磁钢固定在 STC89C51 单片机实验箱 直流电机转轴上的转盘边沿 ， 拇指 转盘随转轴旋转 ， 拇指 磁钢也将跟着 同步旋转 。 食指 在转盘附近安装一个霍尔开关传感器 3020T， 拇指 当转盘随转轴旋转时 ， 拇指 受磁钢所产生的磁场影响 ， 拇指 霍尔器件输出脉冲信号 ， 拇指 其脉冲信号的频率和转速成正比 ， 拇指 这样只要测出脉冲信号的频率或周期即可计算出直流电机的转速 。 食指 本
28、设计的 PWM 驱动直流电机电路如附录图所示 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2.2.1.2 凌阳， 拇指 凌阳 测速方法 凌阳， 拇指 凌阳 数字测速方法目前有比较常用的三种： M法、 T法和 M/T 法 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 M法的测速原理为在一定时间 T内测取旋转编码器输出的脉冲个数 M， 拇 指 用以计算这段时间内的平均转速 。 食指 把 M除以 T就可得到旋转编码器输出脉冲的频率 f=M/T， 拇指 所以又叫频率法 。 食指 电动机每转一圈共产生 Z 个脉冲（ Z=倍频系数 编码器光栅数） ， 拇指把 f除以 Z就得到电动机的转速 。 食指 在习惯上 ， 拇
29、指 时间 T以秒为单位 ， 拇指 而转速是以每分钟的转速 r/min 为单位 ， 拇指 则电动机的转速为 n=60M/(ZT)。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 在上式中 ， 拇指 Z和 T 均为常值 ， 拇指 因此转速 n 正比于脉冲个数 M。 食指 高速时 M 大 ， 拇指 量化误差小 ， 拇指 随着转速的降低误差增 大 ， 拇指 转速过低时 M将小于 1， 拇指 测速装置便不能正常工作 。食指 所以 M法测速只适用于高速段 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 T法的测速原理为在编码器两个相邻输出脉冲的间隔时间内 ， 拇指 用一个计数器对已知频率为 f 的高频脉冲进行计数 ， 拇指 并由此来计算转速
30、。 食指 在这里 ， 拇指 测速时间缘于编码器输出脉冲的周期 ， 拇指 所以又称周期法 。 食指 在 T法测速中 ， 拇指 准确的测速时间 T是用所得的高频时钟脉冲个数 M 计算出来的 ， 拇指 即 T=M/f， 拇指 则电动机转速为 n=60f/(ZM)。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 高速时 M 小 ， 拇指 量化误差大 ， 拇指 随着转速的降低误 差减小 ， 拇指 所以 T 法测速适用于低速段与 M法恰好相反 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 把 M 法和 T 法结合起来 ， 拇指 既检测 T 时间内旋转编码器输出的脉冲个数 M， 拇指 又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数 M,用来计算转速 ，
31、 拇指 称作 M/T 法测速 。 食指 设高频时钟脉冲的频率为 f， 拇指 则准确的测速时间 T=M/f,而电动机转速为 n=60M1f/(ZM2)。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 采用 M/T 法测速时 ， 拇指 应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器输出脉冲计数器同时开启与关闭 ， 拇指 以减小误差 ， 拇指 只有等到编码器输出脉冲前沿到达时 ， 拇指 两个计数器才同时允 许开始或停止计数 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 由于 M/T 法的计数值 M1和 M2都随着转速的变化而变化 ， 拇指 高速时 ， 拇指 相当于 M 法测速 ， 拇指最低速时 ， 拇指 M1=1,自动进入 T 法测速 ， 拇指
32、 因此 ， 拇指 M/T 法测速能适用的转速范围明显大于前两种 ， 拇指 是目前广泛应用的一种测速方法 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 本设计中 采用了 M 法进行测速 。 食指 有如下测速方案： 凌阳， 拇指 凌阳 方案： 利用单片机外部中断引脚计数 。 食指 即 通过单片机外部中断信号 ， 拇指 在中断程序对电机转速脉冲信号进行计数 ， 拇指 测量电机转速 。 食指 将传感器电路的输出端 CKMOT 与单片机 外部中断引脚（ P3.2/P3.3） 相连 ， 拇指 用于 输入计数脉冲 ， 拇指 设定单片机 T0 为定时器 ，拇指 定时器时间为 1秒 ， 拇指 并 定义一个外部中断变量作 软件计
33、数器 。 食指 电机每转一周 （ CKMOT输出一个脉冲信号）中断信号产生一次中断请求 ， 拇指 CPU 响应中断后在中断程序中对软件计数器作加 1运算 。 食指 当定时器 T0 计时 1秒到时 ， 拇指 停止中断计数 ， 拇指 软件计数器 计数值为电机当前的转速 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 2.2.2 凌阳， 拇指 凌阳 PWM 驱动电机原理 凌阳， 拇指 凌阳 PWM(Pulse 凌阳， 拇指 凌阳 Width 凌阳， 拇指 凌阳 Modulation)即脉冲宽度调制是通过控制固定电压的直流电源开5 关频率 ， 拇指 从而改变负载两端的电压 ， 拇指 进而达到控制要求的一种电压调制方法
34、。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 在 PWM 驱动控制的调制系统中 ， 拇指 按一个固定的频率来接通和断开电源 ， 拇指 并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短 。 食指 通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小 ， 拇指 从而控制电动机的转速 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 如图 2.3 所示 ， 拇指 在脉冲作用下 ， 拇指 当电机通电时 ， 拇指 速度增加；电机断电时 ， 拇指 速度逐渐减少 。 食指 只要按一定规律 ， 拇指 改变通、断电的时间 ， 拇指 即可让电机转速得到控制 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指
35、 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 图 2.3 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 PWM 脉冲信号及占空比与平均电压关系图 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 设电机始终接通电源时 ， 拇指 电机转速最大为 Vmax， 拇指 设占空比为 D=t2/T， 拇指 则电机的平均速度为 凌阳， 拇指 凌阳 Vd=Vmax D,其中 ， 拇指 Vd 凌阳 ，拇指 凌阳 为电机的平均速度； Vmax 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 为电机全通电时的速度 (最
36、大 )；D=t2/T 为占空比 。 食指 由公式可见 ， 拇指 当我们改变占空比 D时 ， 拇指 就可以得到不同的电机平均速度 凌阳， 拇指 凌阳 ， 拇指 从而达到调速的目的 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 PWM 驱动直流电机电路如后图所示 ， 拇指 在本设计中 ， 拇指 PWM 信号是通过软件方法产生的 ，拇指 通过延时控制脉冲信号高低电平的比例来驱动电机 。 食指 脉冲周期 T设为 255， 拇指 低电平所占时长设为变量 del（ del 最小值为 0， 拇指 最大值为 255） ， 拇指 实验测试时发现低 电平所占比例越大 ， 拇指 电机转速越快 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 2.2.
37、3 凌阳， 拇指 凌阳 PWM 调速原理 凌阳， 拇指 凌阳 本设计中 ， 拇指 单片机实验箱中的数字按键共用到 11个：用来设定转速的数字键 0 9，拇指 以及分别作为加速、减速功能键的“ A”和“ B” 。 食指 键盘输入设置为外部中断 1， 拇指 当有按键按下时 ， 拇指 就启动外部中断 1服务程序 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 转速值输入方法： PWM 方式下输入值范围为 0 79， 拇指 若想设定转速值为 50， 拇指 则通过 2 8矩阵键盘依次按下“ 0”“ 5”“ 0” 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 在本设计中 ， 拇指 软 件 PWM 调速的算法思想是：设计中占空比为 D=de
38、l/255， 拇指 在矩阵键盘上有数字按键按下时 ， 拇指 开启外部中断 1 被启动 ， 拇指 从键盘上输入三位数字 ， 拇指 当三位数字均为 0 9时 ， 拇指 输入值作为占空比的改变标准：将测得的电机当前转速值与输入值进行比较 ， 拇指 若转速值大于输入值时 ， 拇指 del值会逐渐减小 ， 拇指 使得占空比逐渐减小 ， 拇指 进而实现减速；当转速值小于输入值时 ， 拇指 del值会逐渐增大 ， 拇指 使得占空比会逐渐增大 ， 拇指进而实现加速 。 食指 直到转速值与输入值相等 ， 拇指 电机转速后才会固定 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 另外 ， 拇指 当 从键盘上输入的值为“ 00A”或
39、“ 00B”时 ， 拇指 del 值自动增加或减少 ， 拇指 此时没有设定目标转速值 ， 拇指 通过改变 del 值来改变占空比 ， 拇指 从而实现自动加速或减速 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 2.4 凌阳， 拇指 凌阳 LCD 显示模块 凌阳， 拇指 凌阳 t1 t2 T 脉冲信号 最大值Vmax 平均值Vd 6 表 2.4 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 液晶显示屏指令表 使用 凌阳， 拇指 凌阳 说明书 编 凌阳， 拇指 凌阳 码 功 凌阳， 拇指 凌阳 能 R/W D/I D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 开 /关 凌阳， 拇指 凌阳 显示屏 0
40、 0 1 0 1 0 1 1 1 1 凌阳， 拇指 凌阳/凌阳， 拇指 凌阳0 选择整个显示屏的开启、关闭 ，拇指 与显示器内部状态或 RAM 的数据无关 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 1：开 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 0：关 显示屏 凌阳， 拇指 凌阳 起始行 0 0 1 1 0 显示起始行 凌阳， 拇指 凌阳 0 31 决定了要显示的 RAM 数据行在显示屏上的起始行 。 食指 页地址 凌阳， 拇指 凌阳 设置 0 0 1 0 1 1 1 0 页 凌阳， 拇指 凌阳(03) 在地址表（水平方向）中设置显示的页 。 食
41、指 列地址 凌 阳， 拇指 凌阳 设置 0 0 0 列地址 凌阳， 拇指 凌阳 0 79 在列地址表（垂直方向）中设置显示的列 。 食指 读状态 1 0 B 凌阳， 拇指 凌阳U凌阳， 拇指 凌阳 S凌阳， 拇指 凌阳 Y A 凌阳， 拇指 凌阳D凌阳， 拇指 凌阳 C ON凌阳， 拇指 凌阳 /凌阳， 拇指 凌阳O凌阳， 拇指 凌阳 F凌阳， 拇指 凌阳 F R 凌阳， 拇指 凌阳E凌阳， 拇指 凌阳 S 0 0 0 0 读状态 凌阳， 拇指 凌阳 BUSY=1：内部运作；BUSY=0：准备好 。 食指 ADC=1：向右输出； ADC=0：向左输出 。 食指 RST=1：重启； RST=0：
42、正常 。 食指 ON/OFF=1：关显示； ON/OFF=0：开显示 。 食指 写显示 凌阳， 拇指 凌阳 数据 0 1 写数据 在数据总线上向 RAM 写数据 。 食指 读显示 凌阳， 拇指 凌阳 状态 1 1 读数据 到数据总线上读来自显示器RAM 中的数据 。 食指 ADC 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 选择 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 凌阳， 拇指 凌阳/凌阳， 拇指 凌阳1 决定显示器数据 RAM 顺时针或逆时针读取 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 0：顺时针 开 /关 凌阳， 拇指 凌阳 静态 凌阳， 拇指 凌阳 驱动 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 凌阳
43、， 拇指 凌阳/凌阳， 拇指 凌阳1 选择动态或静态驱动 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1：静态驱动 凌阳， 拇指 凌阳 0：动态驱动 占空比 凌阳， 拇指 凌阳 选择 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 凌阳， 拇指 凌阳/凌阳， 拇指 凌阳1 选择占空比 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1： 1/32 凌阳， 拇指 凌阳 0:1/16 读 凌阳， 拇指 凌阳 修改写 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 写的时候修改列地址表 ， 拇指 但是读的时候不会改变 。 食指 结束 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 从读修改写模式中释放出来 。 食指 复 位 0 0 1 1 1 0 0 0
44、 1 0 设置显示起始行表至第一行 ， 拇指列地址数至 0，拇指 页地址表至 0。食指 省电（双重控制 ) 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 通过选择显示器关和静态驱动来设置省电模式 。 食指 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 本设计中 ， 拇指 键盘输入采用中断方式 ， 拇指 利用外部中断 1 进入键盘输入程序 ， 拇指 并采取移位的方式将键入值存储起来 ， 拇指 再通过移位的方式将键入值显示在 LCD 液晶显示屏上 。 食指 在此模块中 ， 拇指 键盘与 LCD 显示结合在一起使用 。 食指 在程序
45、运行的过程中 ， 拇指 可以多7 次输入值 ， 拇指 每次的输入值都会作为新的转速比较值 。 食指 要注意每次设定转速都要输入三个数字 ， 拇指 例如若设定目的转速为 50 转 /秒 ， 拇指 则应输入“ 050” 。 食指 在这个过程中 ， 拇指 电机的转速、键盘输入值以及电机速度变化的过程都会实时显示在 LCD 上 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 3 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 系统的软件设计与实现 凌阳， 拇指 凌阳 3.1 凌阳， 拇指 凌阳 系统软件简介 凌阳， 拇指 凌阳 本设计使用的软件是 Keil 编程软件 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 Keil 软件是目前最流行的开
46、发 MCS-51 系列单片机的软件 ， 拇指 Keil 提供了包括 C51 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案 ， 拇指 通过一个集成开发环境（ Vision）将这些部分组合在一起 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 使用 Keil 凌阳， 拇指 凌阳 Software 工具时的项目开发流程和其他软件开发项目的流程极其相似：创建一个项目 ， 拇指 从器件库中选择目标器件 ， 拇指 配置工具设置 。 食指 用 C 语言或汇编语言创建源程序 。 食指 用项目管理器生成应用 。 食指 修改源程序中的错误 。 食指 测试连接应用 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 一个完
47、整的 8051 工具集的框图可以最好地表述上述开发流程 ， 拇指 如图 3.1 所示 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 Vision2 集成开发环境 C51 ANSI C 编译器 A51 宏编译器 ANSI C 标准库 LIB51 库管理器 RTX51 实时操作系统 BL51 连接器 /定位器 Vision2 调试器 高速 CPU/ 外设模拟器 Monitor-51 目标调试器 仿真器与 PROM 编程器 高级仿真与目标调试 GDI 接口 8 图 3.1 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 Keil 凌阳， 拇指 凌阳 Vision2 凌阳， 拇指 凌阳 软件开发流程 凌阳， 拇指 凌阳 3.2 凌阳， 拇指 凌阳 编程
