【正文】 、低噪聲、高分辨率 和高精度的優(yōu)點。長期以來，由于直流調(diào)速拖動系統(tǒng)的 性能指標優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)，因此，直流調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)占重要位置。 本文基于 SPCE061A 單片機實現(xiàn)數(shù)字測速功能。 長期以來，直流電機被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導(dǎo)地位，這主要是因為直流電機 不僅調(diào)速方便，而且在磁場一定的條件下，轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，轉(zhuǎn)矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經(jīng)濟地調(diào)節(jié)速度。 近年來交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直流調(diào)速拖動系統(tǒng)的性能指標優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。 主要內(nèi)容有： （ 1） 測速電路設(shè)計，包括測速脈沖產(chǎn)生、整形、計數(shù)等 ； 沈陽航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 （ 2） 電機轉(zhuǎn)速計算，編程實現(xiàn)測速方法功能； （ 3） 轉(zhuǎn)速顯示功能實現(xiàn)，分析實驗結(jié)果，根據(jù)實際情況進行方法改進。光電脈沖發(fā)生器輸出脈 沖、測速時間、高頻時鐘脈沖如圖 所示： 沈陽航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 T 法測速 M/T 法測速 把 M 法和 T 法結(jié)合起來，即檢測 Tc 時間內(nèi)光電脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號個數(shù) 1M ，又檢測同一時間間隔內(nèi)的高頻時鐘脈沖個數(shù) 2M ，用來計算轉(zhuǎn)速，稱作 M/T 法測速。 3 ） M/T 法測速的分辨率 ? ?1M60fQ 22 10 －MZM? （ ） M/T 法測速在高速段與 M 法相近，在低速段與 T 法相近，所以兼有 M 法和 T法的特點，在高速和低速都有較強的分辨能力。因為需要同步，所以實際定時時間滯后于設(shè)定時間，具有遲滯性。為了知道電機的實際轉(zhuǎn)速，需要實時監(jiān)測電機軸的轉(zhuǎn)速，方法是電機的軸上連接一個碼盤，通過光電開關(guān)將轉(zhuǎn)速換為電脈沖信號，通過計數(shù)等電路，測量出電機的實際轉(zhuǎn)速。顯示部分 模組提供了 4位共陰極 LED數(shù)碼管 ，將單片機與 LED數(shù)碼管相連利用 C語言編程即可實現(xiàn)數(shù)碼管顯示控制。它具有以下特點： (1) 體積小、集成度高、可靠性好且易于擴展； (2) 具有較強的中斷處理能力； (3) 高性能價格比； (4) 功能強、效率高的指令系統(tǒng)； (5) 低功耗、低電壓。模組提供了步進電機和直流電機各一臺，可通過對輸出選擇跳線的設(shè)定來切換當(dāng)前工作的電機類型。而電機調(diào)速可以通過不斷改變 I01 和 I11 的高低電平狀態(tài)，使輸出通道產(chǎn)生 PWM 波形信號，從而利用 PWM 的占空比 來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。當(dāng)光柵轉(zhuǎn)盤的挖空部分經(jīng)過紅外對管時，與之連接的單片機 I/O 口將輸入低電平；而光柵轉(zhuǎn)盤阻隔紅外對管時，該 I/O 口將輸入高電平。由于硬件和軟件的研制是相對獨立進行的，因此軟件調(diào)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(diào)試的。最好用 5V 穩(wěn)壓電源為 61 板供電。這就要求人們采用一定的方法來檢測點擊的轉(zhuǎn)速從而來改變機組的轉(zhuǎn)速，稱為調(diào)速。由于畢業(yè)設(shè)計的要求有些有很大的難處，所以使我在近半學(xué)期的時間里翻閱了更多關(guān)于單片機的資料，讓我充實了學(xué)習(xí)方面的不足之處。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)自動化水平不斷提高，各種自動控制系統(tǒng)中也日益廣泛地應(yīng)用各種控制電機。首先編寫每個模塊的程序，然后在 unSP 集成開發(fā)環(huán)境中模擬仿真，進行調(diào)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(diào)試。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。在轉(zhuǎn)動過程中可按 Key1 和Key2 鍵對轉(zhuǎn)速設(shè)定值進行增減， Key3 鍵使電機停止，并返回主程序。 （ 2）數(shù)碼管顯示： LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動程序。其中一路通道的控制電路原理如圖 所示。 外接電源插座：為 SPGT62C19B 提供電機驅(qū)動電源的插座。 P 控制器 電機 測速 D/A A/D 沈陽航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4 測速系統(tǒng)硬件設(shè)計 本系統(tǒng)采用 SPCE061A 單片機作為主控制器，采用 61 板配備的 3 個按鍵作為輸入部分，直流電機及其驅(qū)動電路采用凌陽大學(xué)提供的 “電機控制模組 ”。同時將轉(zhuǎn)速反饋到單片機中，顯示轉(zhuǎn)速的結(jié)果實現(xiàn)直流電機的調(diào)速 。在本章中 經(jīng) 過比較決定運用數(shù)字測速中的 M 法 進行試驗。而在低速時變低；同步 M/T 法的測速精度介于二者之間。從式（ ）還可看出，要提高分辨率（即減小 Q），必須增大 Tc 或 Z。所以 M 法測速只適用于高速段。其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測速系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點。和旋轉(zhuǎn)變流機組拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都有很大的提高，而且在技術(shù)性能上也顯示較大的優(yōu)越性，晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在 104 以上，其門極電流可以直接用晶體三極管來開展，不再像直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大裝置。 sensor 沈陽航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 1 緒 論 ............................................................................................................................... 1 直流電機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 ................................................................. 1 測速方法的發(fā)展 ..................................................................................................... 2 測速系統(tǒng)的分類及組成 ......................................................................................... 3 課題任務(wù)及要求 ..................................................................................................... 3 本文內(nèi)容及章節(jié)安排 ............................................................................................. 4 2 直流電機數(shù)字測速方法 ................................................................................................... 5 數(shù)字測速方法 ......................................................................................................... 5 M 法測速 ........................................................................................................ 5 T 法測速 ........................................................................................................ 6 M/T 法測速 .................................................................................................... 7 各種測速方法的精度指標 ..................................................................................... 8 分辨率 ........................................................................................................... 8 測速誤差率 ................................................................................................... 9 測速方法的比較和選擇 ....................................................................................... 10 本章小結(jié) ............................................................................................................... 11 3 直流電機測速系統(tǒng)的總體方案設(shè)定 ............................................................................. 12 測速與顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ........................................................................... 12 直流電機測速系統(tǒng)硬件方案論證 ....................................................................... 13 直流電機數(shù)字測速基本原理 ............................................................................... 13 轉(zhuǎn)速測量與顯示方案設(shè)計 ................................................................................... 14 本章小結(jié) ............................................................................................................... 14 4 測速系統(tǒng)硬件設(shè)計 ......................................................................................................... 15 凌陽單片機簡介 ................................................................................................... 15 凌陽十六位單片機 ...................................................................................... 15 凌陽 SPCE061A 單片機 .............................................................................. 15 沈陽航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 轉(zhuǎn)速測量單元 ....................................................................................................... 16 模組平面圖 .................................................................................................. 17 SPGT62C19B 芯片控制直流電機 .............................................................. 19 轉(zhuǎn)速測量電路 .............................................................................................. 20 數(shù)碼管顯示單元 ................................................................................................... 21 本章小結(jié) ............................................................................................................... 22 5 測速系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................