電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測定及數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文word格式-wenkub
2023-01-28 14:16:42 本頁面
【正文】 用現(xiàn)代科學(xué)手段，電機(jī)的速度變化，測量準(zhǔn)確，并輔以數(shù)字顯示，超速報(bào)警裝置，工業(yè)，生活中的一些旋轉(zhuǎn)速度以及需要控制速度的設(shè)備和用品的控制和測量，給生產(chǎn)和生活帶來了極大的方便。根據(jù)不同類型的電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在傳統(tǒng)的制造業(yè)，將永遠(yuǎn)是一個(gè)需要速度測量場合和表明其速度和瞬時(shí)速度。單片機(jī)的英文名稱是Micro Controller unit,縮寫為MCU，又稱為微控制器，它是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。系統(tǒng)主要功能是：STC89C52單片機(jī)接受霍爾傳感器傳來的脈沖信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)外部中斷，以及內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速送到LED并顯示。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價(jià)格比的單片機(jī)的出現(xiàn)，測量速度通常是采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字測量方法。直流電機(jī)是最常見的一種電機(jī)，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，調(diào)速范圍寬，起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，控制電路簡單，所以在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，轉(zhuǎn)速測量方法有模擬測量和數(shù)字測量兩種。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速測量和數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，要求速度范圍在0 3000r /min的直流電機(jī)和交流變頻調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速測量和顯示，數(shù)據(jù)顯示精度達(dá)到個(gè)位數(shù)，具有上，下限報(bào)警。外部裝有蜂鳴器電路，在超速或低速都會(huì)停止電動(dòng)機(jī)，蜂鳴器發(fā)音，顯示器不顯示。它具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、應(yīng)用簡單靈活，因而使用非常廣泛，有力地推動(dòng)各行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和更新?lián)Q代。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程，以達(dá)到各種生產(chǎn)過程，需要各種生產(chǎn)機(jī)械，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)器，可采用氣動(dòng)，液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)和電機(jī)轉(zhuǎn)速可穩(wěn)定工作的關(guān)鍵是正確。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性價(jià)比的單片機(jī)，轉(zhuǎn)速測量一般采用單片機(jī)為核心的數(shù)字化，智能化。本文的研究課題是研究電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與外部蜂鳴器電路，在超速或低速度停止電機(jī)，蜂鳴器聲音，顯示器不顯示。 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)主要完成以下功能：1. 設(shè)計(jì)單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量硬件系統(tǒng)；2. 用匯編語言完成轉(zhuǎn)速測量的軟件系統(tǒng)；3. 將轉(zhuǎn)速顯示在4位的LED管上，精確到個(gè)位數(shù)；根據(jù)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和要求，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)速度測量主要是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，定時(shí)器計(jì)數(shù)功能，以及LED驅(qū)動(dòng)。 軟件設(shè)計(jì)思路 軟件需要解決的是定時(shí)器0的計(jì)數(shù)外部中斷0的設(shè)定，由于測量轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)程序的實(shí)現(xiàn)，顯示部分、需要有一個(gè)二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換程序，以及轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD的程序后，才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。整個(gè)單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)為單片機(jī)控制模塊、霍爾傳感器模塊、發(fā)送模塊，各個(gè)模塊都承擔(dān)著各自的任務(wù)。STC89C52RC的引腳圖如下：主要特性如下： 1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓：～（5V 單片機(jī)）/～（3V 單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～80MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口 （32 個(gè)） 復(fù)位后為： ， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 端口（～，1～8 引腳） ：P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 此外， 和 還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（） 和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（）,在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 接收低 8 位地址。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì) 輸出一個(gè)電流（I） 。6. P3 端口（～，10～17 引腳） ：P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3 還接收一些控制信號(hào)。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功 能無效。 在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部 定時(shí)器或時(shí)鐘使用。否則，ALE 將被微弱拉 高。 （31 引腳） :訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。在 Flash 編程期間， A也 接收 12 伏 VPP 電壓。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。本系統(tǒng)采用的定時(shí)元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 測速電路目前最常用的測速電路有兩種：1，通過霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和被測物體相連接，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個(gè)數(shù)，由霍爾傳感器部分輸出。本系統(tǒng)采用的碼盤有48條阻隔線，經(jīng)由單片機(jī)信號(hào)處理后再數(shù)碼管上顯示。它取消了傳感器和測量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。所謂磁鋼，就是帶有磁性的鋼鐵。蜂鳴器通產(chǎn)工作電流比較大，電路上的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路。 LED（LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。該設(shè)計(jì)中用到的是共陰極數(shù)碼管，如圖所示。1，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。2，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。輸出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上，操作電壓范圍：，低輸入電流：，CMOS器件的高噪聲抵抗特性，主要用于數(shù)碼管、按鍵等的控制。當(dāng)OE為高時(shí)，輸出進(jìn)入高阻態(tài)，OE端的操作不會(huì)影響到鎖存器的狀態(tài)。LE端的作用是通過高低電平控制8位輸入與內(nèi)部數(shù)據(jù)保持器輸入端的連通與斷開。單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量可分為若干模塊，然后在主程序中分別調(diào)用各個(gè)模塊，流程圖如下： 計(jì)算程序計(jì)算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min)其中，N是內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由TH0、TL0、VTT構(gòu)成：TC為時(shí)基，所以TC不再是1um，而是12M/，代入上面的公式，即可得到轉(zhuǎn)速精確計(jì)算公式： N=60*11059200/12N=55296000/N再將55296000轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制存入單片機(jī)的內(nèi)存單元，下面介紹除數(shù)是如何獲得的。 二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序計(jì)算程序計(jì)算出來的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到50H、51H單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可識(shí)別二進(jìn)制，然而，我們需要在LED上顯示，查表程序需要拆分的BCD碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成BCD后才能拆分。6． 系統(tǒng)調(diào)試電路調(diào)試是整個(gè)系統(tǒng)功能能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個(gè)調(diào)試過程分為三大部分，硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、綜合調(diào)試。在這部分調(diào)試
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