風(fēng)扇轉(zhuǎn)速測控

摘要在國民生產(chǎn)中，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)已得到了全面的發(fā)展，其技術(shù)已應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在各類機(jī)電系統(tǒng)中，由于直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已廣泛運(yùn)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域的各個(gè)方面，最常用的直流調(diào)速技術(shù)是脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速技術(shù)，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和損耗低的特點(diǎn).而利用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制也成了直流調(diào)速的一種手段，數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，控制軟件能夠進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的最優(yōu)化、自適應(yīng)、非線性、智能化等控制規(guī)律，此外還擁有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等模擬系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的功能關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī)；PWM技術(shù)；編碼器；直流電動(dòng)機(jī)AbstractInthenationalproduction,alongwiththedevelopmentofmoderntechnology,electronictechnologyhasbeenacomprehensivedevelopment,thetechnologyhasbeenappliedinvariousfields.Inallkindsofmechanicalsystem,duetothedcmotorhasagoodstart,brakeandtheperformanceofspeed,dcmotorcontrolsystemhasbeenwidelyusedinindustry,spaceflight,mostcommonlyuseddcspeedcontroltechnologyisapulsewidthmodulation(PWM)dcspeedcontroltechnology,whichhasahighprecision,fastresponsetime,highspeedrangeandwidthofthelowlosscharacteristicsanduseofcomputerdigitalcontrolhasbecomeakindofmethodofdcspeedcontrolsystem,thehardwarecircuitofahighdegreeofstandardization,controlsoftwaretocarryoutcomplexoperationcanberealized,differentfromthegenerallinearoptimizationandadjustmentoftheadaptive,nonlinear,intelligentcontrollaw,alsohaveinformationstorage,datacommunicationandfaultdiagnosiscannotachievesuchsimulationsystemKeyword：AT89C51microcontroller;PWMtechnology;encoder;DCMotor目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 1\o"CurrentDocument"1系統(tǒng)方案論證 11.1系統(tǒng)總方案論證與選擇 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)模塊方案比較與分析 2\o"CurrentDocument"1.2.1電機(jī)調(diào)速控制模塊 21 . 2 . 2PWM調(diào)速工作方式 32硬件部分 32.1單片機(jī)的選型 32.1.1AT8 9S5 2介紹 3\o"CurrentDocument"2.1.2主要管腳說 42.2PWM控制技術(shù) 53硬件電路設(shè)計(jì) 53.1電機(jī)驅(qū)動(dòng) 5\o"CurrentDocument"3.2數(shù)碼管顯示電路計(jì) 63.3測速電路設(shè)計(jì) 64軟件部分 94.1主程序流程模塊 94.2測速模塊 94.3速度值設(shè)定模塊 10\o"CurrentDocument"5系統(tǒng)調(diào)試 105.1軟件模擬仿真 105.2硬件調(diào)試 116總結(jié) 12謝詞 13\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 14附錄 15引言單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的核心，在現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的順序控制的嵌入式系統(tǒng)中， MCS-51系列以及派生的一系列單片機(jī)仍得到了重要的應(yīng)用。近年來，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度足以讓世人驚嘆，以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的信息技術(shù)作為一種嶄新的生產(chǎn)力，正在向社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域滲透，也使機(jī)電一體化的進(jìn)程大大加快。機(jī)電一體化是當(dāng)今制造技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要傾向，也是我國機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必由之路?？梢哉J(rèn)為，它是用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)和方法，研究在機(jī)電系統(tǒng)和產(chǎn)品中如何將機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)綜合應(yīng)用，以求機(jī)電系統(tǒng)和產(chǎn)品達(dá)到最佳的組合。機(jī)電一體化產(chǎn)品所需要的是嵌入式微機(jī)，而單片機(jī)具有體積小、集成度高、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，適于嵌入式應(yīng)用。智能儀器、家用電器、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)控制等機(jī)電設(shè)備和產(chǎn)品中竟相使用單片機(jī)。隨著工業(yè)自動(dòng)化和通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)越來越廣泛。由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，在不同的領(lǐng)域內(nèi)，其要求各不相同，可有多種的處理方法。本文主要介紹用51系列單片機(jī)來測量和控制小型直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種測量轉(zhuǎn)速和控制轉(zhuǎn)速的場合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)，機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，經(jīng)常要處理的主要問題就是要測量轉(zhuǎn)速和控制為額定的轉(zhuǎn)速。此次的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐是以小型的直流電動(dòng)的轉(zhuǎn)速測量和控制為目標(biāo)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。1系統(tǒng)方案論證1.1系統(tǒng)總方案論證與選擇方案一：直接加直流電源來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；根據(jù)電動(dòng)機(jī)在其額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)有一定的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)其輸入電壓的減小，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度也相應(yīng)的減小。從而在傳統(tǒng)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速問題中，就是利用所給電動(dòng)機(jī)的電壓的不同，而達(dá)到人們所需要的大約速度。方案二：以單片機(jī)AT89C51為中心通過D/A轉(zhuǎn)換器，將單片機(jī)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從而起到控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速問題。其中在單片機(jī)控制部分通過按鍵直接從程序中調(diào)出所需要速度的值，同時(shí)輸?shù)綌?shù)碼顯示部分和 D/A轉(zhuǎn)換部分以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。方案三：采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)需要使用的軟件資源比較簡單，只需要完成編碼器采樣部分、鍵盤控制部分以及顯示輸出功能。采用AT89C51進(jìn)行控制比較簡單、易控制、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、精度高且體積大大減小。輸出速度的調(diào)節(jié)是通過鍵操作，顯示速度。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 .三級程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和 電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路：圖1-1電路組成框圖方案分析：方案一只能以減小所給電壓值而能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有相應(yīng)的減小，此方案操作性差且不安全。方案二不能及時(shí)的從電動(dòng)機(jī)那里得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，而是直接從程序哪兒調(diào)用相應(yīng)的數(shù)值給數(shù)碼顯示。所以，此處的電路在速度的顯示上失去了其真實(shí)性。方案三在可操作性與實(shí)時(shí)性方面都都結(jié)合了本專業(yè)特點(diǎn)，從控制理論與控制技術(shù)出發(fā)，充分發(fā)揮與應(yīng)用本學(xué)科特點(diǎn)。所以，設(shè)計(jì)采用方案三。1.2設(shè)計(jì)模塊方案比較與分析：1.2.1電機(jī)調(diào)速控制模塊：方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案三：采用三極管PWM電路。用單片機(jī)控制三極管管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的

飽和截止模式下，效率非常高；電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。兼于方案三調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。1.2.2PWM調(diào)速工作方式：(1)方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，單片機(jī)兩控制口各輸出一個(gè)控制信號，兩信號高低電平相反，兩信號的高電平時(shí)差決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。(2)方案一：單極性工作制。單極性工作制是單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號，兩口的輸出切換和對PWM的占空比調(diào)節(jié)決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由于單極性工作制中，應(yīng)用相對簡單易于實(shí)現(xiàn)與操作，所以我們采用了單極性工作制。2 m匚1 40ZlVCC 硬件部分一1匚N 39Z3FO.C(ADO)2.1 P1壬匚3 38ZlP0.1(AD1) 單片機(jī)的選型 P1”4 371P0.2CAD2)P1.4匚S 36二IP0.3(AD3)P1.5匚6 35二IP0.-1(AD4)P1.6匚T 34_|PO.5；AD5)P1.7匚S 33ZlP0.6(AD6)RST匚9 32ZlP0.7(AD7)(RXD>P3.0匚10 31ZlEA/VF^P(TXD>F3.1l匚11 30□AL&FROG{IKITO>P3.2匚12 29ZlPSENJCINT1>P3.3匚13 28二1P￡7(A15)Cro>R3.4匚14 27二IP21.G(A14)(T1>P3.5匚15 26二IP25(A13>(WR)P3.6匚16 25□F2-1(A12)F3.7匚17 24ZlP2.3(A11jXTTAL2匚18 23ZlP5.2(A10jXTAL1匚15 22GMD匚2:0 21ZlP^.O圖2-1單片機(jī)芯片AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。2.1.2主要管腳說明VCC:供電電壓。GND:接地。P0□:P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能QP3.0RXD(串行輸入口)QP3.1TXD(串行輸出口)QP3.2/INT0(外部中斷0)QP3.3/INT1(外部中斷1)QP3.4T0(記時(shí)器0外部輸入)QP3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）QP3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）QP3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）QP3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。QRST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。2.2PWM控制技術(shù)（1） PWM是PulseWidthModulation的縮寫，即脈沖寬度調(diào)制,是通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）.（2） PWM的基本原理：PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱?，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。如圖2-2所示：tl槌I圖2-2脈寬方波設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D=t1/T，則電機(jī)的平均速度為Va=Vmax*D，其中Va指的是電機(jī)的平均速度；Vmax是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；D=t1/T是指占空比。由上面的公式可見，當(dāng)我們改變占空比D=t1/T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來說，平均速度Vd與占空比D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似地看成是線性關(guān)系。調(diào)速可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。盡管直流電機(jī)比交流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維修保養(yǎng)貴，但是其調(diào)速性能好，所以在調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)本程序采用PWM方波控制三極管通斷，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)控驅(qū)動(dòng)。電路圖連接如3-1：圖3-1數(shù)碼管顯示電路3.2數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)在數(shù)碼管顯示電路中采用兩個(gè)4位7段數(shù)碼管顯示器。為了簡化硬件電路，在多個(gè)數(shù)碼管顯示的時(shí)候，將多個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)起來，由一個(gè)I/O控制，形成段選線的多路復(fù)用。這樣在同一時(shí)刻，4位數(shù)碼管只有一個(gè)選通并顯示出字符，而其他三位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，由于LED顯示的余暉和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示的間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的目的。這種顯示方式稱為LED動(dòng)態(tài)顯示方式。在此次的數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)中，沒有采用顯示驅(qū)動(dòng)芯片等，直接由P0輸出段碼，并在P0管腳處添加上拉電阻，數(shù)碼管顯示電路的電路圖3-2如下：

圖3-2數(shù)碼管顯示電路3.3測速電路設(shè)計(jì)測量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識(shí)別的脈沖信號，從而進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。霍爾效應(yīng)原理：如下圖所示，長為/、寬為W、厚為d的N型半導(dǎo)體薄片，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于l-W平面，沿l通電流I，N型半導(dǎo)體的載流子受到洛倫茲力FB的作用。在力FB的作用下，電子向半導(dǎo)體片的一個(gè)側(cè)面偏轉(zhuǎn)，在該側(cè)面上形成電子的積累，而在相對的另一側(cè)面上因缺少電子而出現(xiàn)等量的正電荷。在這兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生霍爾電場EH。電場使運(yùn)動(dòng)電子受到電場力FH的作用。UH=EHl=vBl流經(jīng)載流體的電流I與載流體中電子的速度有如下關(guān)系I=nevld(n為電子密度)于是：UH=IB^d=RHIB式中，KH=RH/d=Uf/IB稱為器件的靈敏度，即在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下的霍爾電勢。KH的單位為V/(A*T)或mV/(mA*T)oRH=1/en為霍爾系數(shù)。

圖3-3霍爾效應(yīng)原理圖霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可以在各種與磁場有關(guān)的場合使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHz），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染與腐蝕。霍爾器件按照功能可以分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件兩種。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。對于單片機(jī)而言，一般采用霍爾開關(guān)器件?；魻柤蓚鞲衅魇菍⒒魻栐?、放大器、施密特觸發(fā)器以及輸出電路等集成在一塊芯片上，為用戶提供了一種簡化的和較完善的磁敏傳感器，在本次設(shè)計(jì)中優(yōu)先選擇霍爾集成傳感器。霍爾開關(guān)集成傳感器：下圖3-4（a）是開關(guān)集成傳感器的內(nèi)部框圖。開關(guān)集成傳感器與線性集成傳感器不同之處是增設(shè)了施密特電路C，通過晶體管T的集電極輸出。圖3-4（b）為輸出特性，它是一種開關(guān)特性。醯感內(nèi)強(qiáng)度醯感內(nèi)強(qiáng)度（a） （b）圖3-4 霍爾開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及輸出特性當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn)Bop時(shí)，傳感器輸出低電平，但磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn)Bop以下時(shí)，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn)BRE時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健鉈op與Bre之間的滯后（或稱為回差）使開關(guān)動(dòng)作更為可靠?；魻杺鞲衅鳈z測轉(zhuǎn)速示意圖3-5如下。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測量產(chǎn)生脈沖的頻率，就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。同樣道理，根據(jù)

圓盤（車輪）的轉(zhuǎn)速，再結(jié)合圓盤的周長就是計(jì)算出物體的位移如果要增加測量位移精度，可以在圓盤（車輪）上多增加幾個(gè)磁鋼。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，霍爾傳感器會(huì)輸出一系列的脈沖信號，經(jīng)采集后送給單片機(jī)的T0口，由單片機(jī)計(jì)數(shù)信號的脈沖數(shù)?；魻杺鞲衅鞴苣_如圖3-6：圖3-5霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖圖3-6霍爾傳感器3144圖3-5霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖圖3-6霍爾傳感器3144在信號脈沖發(fā)生源上，本系統(tǒng)采用的是開關(guān)型霍爾傳感器3144，由于傳感器內(nèi)部為集電極開路輸出，所以需外接一個(gè)上拉電阻，其阻值與電源電壓大小有關(guān)，一般取1?2k，如圖3-7所示。Is卜IH圖3-7傳感器輸出電路4軟件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)的要求，設(shè)定主程序模塊、測速子程序模塊、鍵盤掃描模塊、速度值設(shè)定模塊和顯示。4.1主程序流程模塊在主程序中，首先初始化參數(shù)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的值，但后分別調(diào)用各個(gè)子序，采用循環(huán)調(diào)用的模式，程序流程圖4-1如下：中斷返回中斷返回圖4-1主程序流程圖4.2測速模塊測速主要是對輸入的信號脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，按照設(shè)計(jì)采用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)方式。T1用于計(jì)時(shí)，T0用于對輸入的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。程序流程圖如下：

圖4-2測速子程序流程圖4.3速度值設(shè)定模塊依照設(shè)計(jì)方案的要求，可以由按鍵設(shè)定速度值，在設(shè)定速度值的時(shí)候，數(shù)碼管顯示數(shù)字鍵按下的數(shù)值。速度值設(shè)定子程序流程圖如下：圖4-3按鍵掃描子程序流程圖圖4-3按鍵掃描子程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1軟件模擬仿真試驗(yàn)所涉及的2個(gè)軟件keil和proteus，以下是仿真步驟：程序調(diào)試部分keil:先新建一個(gè)工程，并保存在所建工程彈出的對話框中選擇AT89C52處理器。新建一個(gè)文檔以編輯程序，將所設(shè)計(jì)的程序輸入到新建文檔中，并保存文檔.c（c語言源文件）。將所保存的文檔添加到工程中去，再進(jìn)行工程配置，點(diǎn)擊Project菜單下的OptionsforTarget,在彈出的對話框中設(shè)晶振為24MHZ，將CreateHEXFile打上勾，再編譯文件。仿真部分proteus:運(yùn)行proteus的ISIS后進(jìn)入仿真界面將所需元件選擇好，根據(jù)原理圖畫出仿真圖，待仿真圖換好后雙擊AT89C52寫入由keil所產(chǎn)生的程序，按開始進(jìn)行仿真。5.2硬件調(diào)試硬件調(diào)試的步驟如下：接通電源和數(shù)據(jù)線，通過軟件將在keil中生成的HEX文件下載到單片機(jī)板子上，先對板子關(guān)電當(dāng)顯示請上電時(shí)按下單片機(jī)上的電源開關(guān)按鈕上電下載程序到單片機(jī)中，通過按鍵和LED的顯示進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)程序下載完之后，按下電源開關(guān)，LED上顯示初始狀態(tài)，按下啟動(dòng)鍵顯示接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，按下停止鍵后顯示當(dāng)前所記錄的數(shù)據(jù)，按下復(fù)位鍵則顯示初始狀態(tài)。6總結(jié)此次課程設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)生活重要的一步。從開題到查資料、設(shè)計(jì)電路，編寫程序直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改電路和程序，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過這次實(shí)踐，我了解了單片機(jī)進(jìn)行脈沖檢測和控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理，熟悉了單片機(jī)測速和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次的課程設(shè)計(jì)是對我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是我為未來的單片機(jī)和嵌入式開發(fā)與應(yīng)用的的一次熱身。通過這次課程設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要后來人去努力去完善。但是這次課程設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對集成芯片的不了解等等。這次科研立項(xiàng)是對自己到現(xiàn)在為止大學(xué)所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然大學(xué)生活已經(jīng)過了一大半，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在有限的大學(xué)生活學(xué)習(xí)中，努力的學(xué)習(xí)好專業(yè)文化知識(shí)和動(dòng)手能力，同時(shí)也要提高自己各方面的綜合素質(zhì)，努力使自己成為一個(gè)對社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。謝辭經(jīng)過這幾天的忙碌，本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。所以在這里首先要感謝莫榮老師，他在百忙之中抽空給我指導(dǎo)我的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)。從理論學(xué)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。同時(shí)還要感謝與我一起學(xué)習(xí)和作實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的各位同學(xué)，他們給了我許多建議和意見。在這次設(shè)中我克服了許多困難，最后將設(shè)計(jì)圓滿的完成。參考文獻(xiàn)曹立軍.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].山東：山東大學(xué)出版社，2009.劉國榮.單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.張迎新.單片微型計(jì)算機(jī)原理應(yīng)用及接口技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1993.何立民.編單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北航出版社，2005.附錄一：程序

//*********頭文件********************//#include<AT89x51.h>〃*********定義變量******************//#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintunsignedlongxs,sd=1200,ds=0;ucharjs=0,lj=0,zkb,cs=0;uintws=0,gw=0,sw=0,bw=0,qw=0,gw2=0,sw2=0,bw2=0,qw2=0;〃*********數(shù)碼管代碼表**************〃unsignedcharTab[]={0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6,0x00};〃*********按鍵延時(shí)程序**************//voidys(intx){intxh1,xh2;for(xh1=0;xh1<x;xh1++)for(xh2=0;xh2<120;xh2++);//24M--x*0.5ms}〃*********定時(shí)計(jì)數(shù)1程序*************〃voidtime1_int(void)interrupt3{ds++;TH1=(65536-5000)/256;TL1=(65536-5000)%256;++cs; //*中斷次數(shù)計(jì)數(shù)器變量if(cs>=100){cs=0;}if(cs<=zkb) //*當(dāng)小于占空比值時(shí)輸出高電平，高于時(shí)是低電平{P1_0=1;}else{P1_0=0;} 一〃*********動(dòng)態(tài)掃描顯示*************//if(ds==400) 〃定時(shí)1秒{ds=0;//每秒轉(zhuǎn)速取值//數(shù)碼管顯示內(nèi)容//每秒轉(zhuǎn)速取值//數(shù)碼管顯示內(nèi)容xs=js*600000+sd;TH0=0x00;TL0=0x00;〃當(dāng)前轉(zhuǎn)速顯