基于單片機的電動機轉速測量系統畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】在工程實踐中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合。隨著微型計算機的廣泛。數字式測量方法。本文基于SPCE061A單片機實現數字測速功能。監控，即對電機轉速進行測量，并顯示，從而掌握電機運行的基本狀況。HIN232CPE電平轉換、SPGT62C19B電機控制模組構成。詳細介紹了單片機的測。量轉速系統數據的串行通訊，充分發揮了單片機的性能。本文重點是測量速度并顯。示在4位LED數碼管上。其優點是硬件電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統可靠，性價比較高等。

　　

【正文】 Y N 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 28 圖 方向設定子程序 電機啟動子程序控制電機按照設定的方式轉動。在轉動過程中可按 Key1 和Key2 鍵對轉速設定值進行增減， Key3 鍵使電機停止，并返回主程序。其程序流程如下圖 所示： 顯示當前轉動方向 開始 返回 等待按鍵 Key1 按下？ Key2 按下？ Key3 按下？ 設定為正 向轉動 設定為反 向轉動 N Y N Y N Y 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 29 圖 電機啟動子程序 綜上所述，軟件部分主要實現的功能如下表 所示： 顯示測得的電機轉速 開始 返回 完成一次測速？ 調用 PID 子程序，更新電機速度等級設定 獲取按鍵值 Key3 按下？ Key2 按下？ Key1 按下？ 電機停止轉動 轉速設定值加 2 轉速設定值減 2 N N N Y Y Y Y N 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 30 表 功能與操作方法 狀態 Key1 Key2 Key3 數碼管顯示 電機停止狀態 轉速設置 方向設置 啟動電機 當前設定轉速 轉速設置狀態 轉速增加 2 轉 /秒 轉速減小 2 轉 /秒 確定 當前設定轉速 方向設置狀態 正轉 反轉 確定 “”正向 或反向滾動 轉動狀態 轉速增加 2 轉 /秒 轉速減小 2 轉 /秒 電機停止 當前實際轉速 本章小結 本章主要介紹了對于直流電機測速的軟件。介紹了軟件測速的原理，測速流程、顯示流程及整個課題研究的主流程。 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 31 6 系統總體調試和結果分析 調試包括硬件調試、軟件調試和整體聯 調。由于硬件和軟件的研制是相對獨立進行的，因此軟件調試是在硬件完成之前，而硬件也是在無完整軟件情況下進行調試的。在調試中找出缺陷，判斷故障源，對硬、軟件做出修改，反復進行這一過程，直至確信沒有錯誤之后接入單片機進行整機聯調。 系統調試與結果分析 本畢業設計的系統調試是在凌陽科技大學推出的 unSP 工具中實現的。unSP 是凌陽科技提供的一個集成開發環境，它集程序的編輯、編譯、鏈接、調試和仿真等功能為一體。具有較好的交互界面、菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使程序設計工作更加 方便、高效。此外，它的軟件仿真功能可以不連接仿真板，模擬硬件的部分功能來調試程序。 unSP 軟件調試界面如下所示： 圖 軟件調試界面 程序編輯完整后，在上述調試界面上進行編譯、鏈接、調試和仿真，確保無誤 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 32 后，連接硬件，下載運行程序。將模組的輸出選擇跳線跳至 “DC MOTOR”位置，并用排線將模組的 J3 連接到 61 板的 IOB 低 8 位（即 61 板的 J6），如圖 所示，然后接好模組的電機供電電源。 圖 硬件連接示意圖 在 IDE 的工具欄中選中綠色的 “Use ICE”按鈕（如圖 所示），然后按 F8 鍵對程序進行 Build 和下載。按 F5 鍵運行程序，觀察直流電機的轉動。 圖 選擇 Use ICE 按鈕 故障調試及解決方式 一、接口的 “VDD”已經與 61 板的 “+”連接了，模組上電源顯示燈也已經亮了，程序、按鍵均沒有問題，但是直流電機沒有轉動。 原因分析與解決方法： 61 板的 “+”負責給 SPGT62C19B 芯片提供邏輯電源，而驅動電機轉動的供電電源是與邏輯電源相分離的。這樣可以保證 61 板和電機各自供電充足，也降低了電機對邏輯電路部分的干擾。 二、硬件連接與程序都沒有什 么問題，但是電機還是沒有工作。 原因分析與解決方法：首先檢查 “輸出選擇跳線 ”是否配置正確，其次應保證 61板的 I/O 口供電電壓在 之間。如果使用電池盒，要保證電池電壓充足。最好用 5V 穩壓電源為 61 板供電。 三、為什么系統剛剛上電復位時直流電機就開始轉動了？ 原因分析： SPGT62C19B 的控制邏輯是，當 I01 與 I02 都為 0 時，輸出電流最 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 33 大。而 SPCE061A 上電復位時 I/O 狀態為 “下拉輸入 ”，表現在端口上的電平狀態是0，因此會使直流電機發生轉動。 四、模組有兩組直流電機接口（ J11 和 J12） ，直流電機應插在哪組接口上？ 解決方法：直流電機可以插在任意一組接口上，但應使程序所控制的接口與電機實際使用的接口相一致。 聯調結果 經過以上調試檢查，硬件電路板如下圖 所示，圖 和圖 是 LED 顯示直流電機轉速。根據設計的實際情況，直流電機最大轉速設置為 60 轉 /秒，最小轉速設置為 30 轉 /秒，步進值為 2 轉 /秒。同時，可以對直流電機初始轉速進行設置，還可以對直流電機方向進行設定，在數碼管上顯示滾動的 ，表示電機轉動方向，如圖 所示。 圖 本課題硬件電路 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 34 圖 顯示電機最大轉速 圖 顯示電機最小轉速 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 35 圖 顯示電機初始設置轉速 圖 顯示電機轉動方向 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 36 結 論 本文設計的直流電機控制系統是在各種儀器連接使用的基礎上設計而成的，硬件部分主要包括 61 板與 SPGT62C19B 電機控制模組兩部分。只有充分了解各部分之間的關系才能從整體上理解并掌握相關知識，以便更好地達到控制要求。 整個課題的開發過程主要難點在軟件程序的編寫這個部分，主要任務是開發一個以凌陽 SPCE061A 單片機為核心的直流電機測速系統，可實現直流電機轉速的測量以及方向控制，并用 LED 顯示轉速。由于凌陽單片機與普通系列單片機有許多不同之處，它的編程語言與軟件開發環境均是自己獨立開發的，所以在進行軟件編寫以前，必須對這些基礎知識認真學習。本文軟件部分采用模塊化設計思想，把整個部分主要分成三個模塊：直流電機驅動、直流電機測速、數碼管顯示、按鍵控制。首先編寫每個模塊的程序，然后在 unSP 集成開發環境中模擬仿真，進行調試，在確認每個模塊都沒有錯誤以后，編寫主程序，進行整體調試。 通過實際調試，整個設計能夠滿足設計要求，達到設計的指標。但還是有很多缺陷， 如紅外對管輸出部分的穩定問題， 61 板的 I/O 口供電電壓不穩定問題，軟件方面優化速度調節算法問題等，希望以后還能有所改進，使該系統更加完善。 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 37 社會經濟效益分析 為了提高生產率和保證產品質量，大量的生產機械要求以不同的速度工作。這就要求人們采用一定的方法來檢測點擊的轉速從而來改變機組的轉速，稱為調速。對電機的轉速不僅要能調節，而且要求調節的范圍寬廣，過程平滑，調節的方法要簡單、經濟。直流電機在上述方面都具有獨到的優點，使它得到廣泛的應用。 本文所設計的直流電機控制系統具有體積小、精度高、實 時測量顯示直觀迅速、運行操作簡單、成本較低等優點。硬件部分由凌陽科技公司提供，價格實惠且應用靈活方便，非常適合畢業設計。軟件方面，采用了模塊化設計思想，運用到匯編語言與 C 語言編寫程序，可讀性強，便于系統的改進和升級，靈活性和適應性強。同時，在軟件算法上運用了目前應用較廣泛的頻率測速的算法， 改進的頻率測速 因其所具有的算法簡單、 精度高 、易于實現等特點，至今仍然是工業控制領域應用最廣泛的控制方法之一。 在現代工業生產中，生產機械一般都用電動機拖動。在工業生產方面，廣泛地運用各種電動機拖動各種生產機械；在交通運輸中 ，鐵道機車和城市電車是由牽引電機拖動的；在航運和航空中，使用船舶電機和航空電機。在農業生產方面，電力排灌設施、打谷機、榨油機等都是由電動機拖動的。在日常生活中，洗衣機、電冰箱、空調等都離不開電動機。在國防、文教、醫療，也廣泛應用各種電動機。隨著現代化的發展，工業自動化水平不斷提高，各種自動控制系統中也日益廣泛地應用各種控制電機。所以，研究直流電機的測量方法，對提高控制精度和響應速度、節約能源等都具有重要意義。 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 38 參考文獻 [1] 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統 . 北京 :機械工業出版社 , 20xx [2] 凌陽科 技 . 凌陽十六位單片機開發實例 . 北京 :北京航空航天大學出版社 , 20xx [3] 譚浩強 . 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Charendon Press, 1992 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 39 致 謝 通過本次畢業設計使我對單片機的編程應用有了 更深的認識，讓我知道 了單片機在生活中的重要性和實用性。由于現在的社會是計算機和網絡發展的階段，可以說單片機與計算機在當今社會生活中是必不少的軟件，所以這些使我更明確的知道了現代社會的發展趨勢。由于畢業設計的要求有些有很大的難處，所以使我在近半學期的時間里翻閱了更多關于單片機的資料，讓我充實了學習方面的不足之處。在本次畢業設計中，培養了自我思考和分析解決問題的綜合能力，也讓我有了一個可以鍛煉自己的機會，使我在今后的社會發展中有了一個良好的基礎。 本次畢設的大量研究工作都是在席劍輝老師的精心指導下完成的，在我整個研究學習過程中， 都受到席老師的大量幫助。從論文的選題、研究、計劃的安排到論文的修改內容，席老師都給了我細心地指導。至此論文完成之際，謹向席老師致以最崇高的謝意！再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為我營造的濃郁學術氛圍，以及學習上的無私幫助！最后也感謝給與我幫助過的老師們。 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 40 附錄 ? SPCE061A 系統原理圖 沈陽航空 航天大學 北方科技學院畢業設計（論文） 41 附錄 ??單片機程序 //======================================================== // 文件名稱： //======================================================== include include include include define SPEED_MAX 60 // 最高設定速度 define SPEED_MIN 30 // 最低設定速度 define SPEED_STEP 2 // 速度設定步進值 define CP 8 // 比例常數 Proportio