基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)-通信工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-30 03:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 集的信號(hào)經(jīng)過處理 后 直接送給單片機(jī) 處理 ， 然后再通過 LCD1602進(jìn)行顯示 。 方案二 光電傳感器測速 基于光電傳感器的 測量系統(tǒng)， 用 一直流的調(diào)速電機(jī) 來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子 ， 為了獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)參數(shù) ， 需 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 47 頁 要在轉(zhuǎn)盤 上 先 做好光 電標(biāo)記，具體 實(shí)現(xiàn) 辦法： 先 將 轉(zhuǎn)盤擦干凈再 涂黑， 用 黑色膠布 或者 黑漆都行 ，接著 再將一塊反光材料貼在 涂黑的轉(zhuǎn)子上面 作為光電標(biāo)記， 最 后將光電傳感器固定在 一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?， 然后將光電傳感器 正對(duì) 光電 標(biāo)記。 光電傳感器的光電頭 包含有 輸出 為 05V的脈沖信號(hào) 的前置 電路， 將其 接到 51單片機(jī)的相應(yīng)管腳上， 然后在 通過 單片機(jī) 內(nèi)部定時(shí) 、 計(jì)數(shù)器 以及 相應(yīng)的 編程 ，組成一個(gè)數(shù)字式的 測速 系統(tǒng)。 兩種方案 各有 優(yōu)缺點(diǎn)。 相對(duì)于 光電傳感器的方案： 用光電傳感器作為測速模塊，系統(tǒng)具有 噪音小、 線性度好、分辨率高、精度高 等特點(diǎn)， 但 當(dāng) 光電傳感器在信號(hào)采樣的時(shí)候， 容易 受感染 使采樣不精確 ，而且對(duì)于碼盤的要求也比較高 。 霍爾元件 的方案： 用霍爾傳感器作為 測速 模塊 ，具有 其 抗干擾能力 特別強(qiáng) ，具有非常高的 穩(wěn)定性 ， 使用較光電傳感器方便 。 通過 合理 分析 ， 選擇第一 種方案作為最終 的 執(zhí)行方案。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 47 頁 設(shè)計(jì) 思路 本次設(shè)計(jì)采用 數(shù)字式測量方法 ， 以單片機(jī) STC89C51作 為控制核心，霍爾傳感器作為 測速 模塊 ，利 用藍(lán)牙串口模塊 HC— 05進(jìn)行 所測速度的遠(yuǎn)距離 傳輸， 然后 再 用 LCD1602液晶顯示器 來 顯示的 所測 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 。 基于霍爾傳感器的 測速 系統(tǒng)工作過程是： 將 霍爾傳感器和 電電機(jī)的 轉(zhuǎn) 軸同軸連接 ， 轉(zhuǎn) 軸每轉(zhuǎn)一周， 霍爾傳感器 就 會(huì) 產(chǎn)生一定量的脈沖， 然后再 由霍爾 傳感器 輸出 給 主機(jī)模塊單片機(jī) ， 單片機(jī)將該數(shù)據(jù)處理后，將所測速度 通過藍(lán)牙模塊發(fā)送給從機(jī)部分 ， 同時(shí)將所測速度 顯示在主機(jī) 部分 的 LCD1602顯示模塊 上 ， 從機(jī)的藍(lán)牙模塊如果接收到數(shù)據(jù)就發(fā)送給從機(jī)的單片機(jī)控制核心，然后 在 從機(jī)的 LCD1602上面也顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速 。 總體審計(jì)由由單片機(jī) STC89C51為核心控制部件，電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路實(shí)時(shí)的采集電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，在用 LCD1602 顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速的電位器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。整個(gè)系統(tǒng)由：核心控制模塊、電機(jī)轉(zhuǎn)速測量 模塊 、電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示模塊 、藍(lán)牙傳輸模塊 等系統(tǒng) 組成 。 系統(tǒng)框圖如 圖 所示： 主 機(jī)S T C 8 9 C 5 1轉(zhuǎn) 速 測 量 模 塊復(fù) 位 電 路晶 振 電 路藍(lán) 牙 模 塊( H C 0 5 )顯 示 模 塊( L C D 1 6 0 2 )藍(lán) 牙 模 塊( H C 0 5 )從 機(jī)S T C 8 9 C 5 1顯 示 模 塊( L C D 1 6 0 2 )復(fù) 位 電 路晶 振 電 路 圖 方案設(shè)計(jì)框圖 （ 1）主機(jī) 模塊 硬件電路圖 在 設(shè)計(jì) 框圖 基礎(chǔ)上對(duì)各部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)， 主機(jī) 部分 主要包含單片機(jī)最小系統(tǒng) 、 霍爾元件測速電路 、直流電機(jī)、 LCD1602顯示部分 、藍(lán)牙模塊等， 電路圖如圖 。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC123456789C O MR 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8V C CL C D 1 6 0 21 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6GNDVCCV0ENRSD0D1D2D3D4D5D6D7AKVCCG N D霍 爾 A 4 4 E1 2 3V C CR 2 1 0 KR 41 KR 3 1 0 KV C CG N DG N DV C C3 0 p FU 1R/WV C C電機(jī)C 41 0 4M 1D JGND藍(lán) 牙 模 塊VCCGNDRXDTXDU 3U 4R T 1P 3 . 2 圖 主機(jī) 模塊 硬件電路圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 47 頁 （ 2）從機(jī)模塊硬件電路圖 與主機(jī)模塊電路圖相比，從機(jī)模塊就少了一個(gè)霍爾元件測速電路 ， 其 電路圖 如圖 。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC123456789C O MR 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8V C CL C D 1 6 0 21 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6GNDVCCV0ENRSD0D1D2D3D4D5D6D7AKVCCG N DR 41 KR 3 1 0 KV C CG N DG N DV C C3 0 p FU 1R/W藍(lán) 牙 模 塊VCCGNDRXDTXDU 3G N D 圖 從機(jī)模塊 硬件電路圖 51單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī) 最小系統(tǒng) 由 51單片機(jī)、 復(fù)位 電路 [24]， 晶振 電路 、 電源 等部件 組成 ， 包括以上部件就能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。 其中 電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件， 一般情況下 將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分 。其 結(jié)構(gòu)如圖 。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F3 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC 圖 最小系統(tǒng)原理圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 47 頁 1. 時(shí)鐘電路 在本次設(shè)計(jì)中用的是 內(nèi)部時(shí)鐘 方式 ，其 電路圖 如圖 ，在 單片機(jī)的 18和 19管腳 上 外接 一個(gè) 晶振 ， 晶振 選擇的是 ，然后兩個(gè)管腳再分別接 C1和 C2兩個(gè)電容，設(shè)計(jì)中的 C1和 C2值都為 30pF。 1 91 8C 1C 211.0592MHZ 圖 51單片機(jī) 時(shí)鐘電路 2. 復(fù)位電路 只要給 單片機(jī)的 RST引腳 接 高電平，單片機(jī) 就會(huì) 進(jìn)行 復(fù)位 的 操作 。 本設(shè)計(jì)用的 是 按鍵手動(dòng)復(fù)位 ， 只要按鍵按下， 單片機(jī)的 RST引腳就會(huì) 電源 Vcc接通 ，然后單片機(jī)就進(jìn)行復(fù)位操作 。 單片機(jī)的復(fù)位 電路如下圖 。 9+R10KC10uFV CC 圖 51單片機(jī) 復(fù)位電路 單片機(jī)的 定時(shí)器 定時(shí)器使用時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由單片機(jī)內(nèi)部振蕩器提供，計(jì)數(shù)頻率為 fOSC /12,每個(gè)機(jī)器周期加 1 。 定時(shí)器是利用了寄存器的溢出來觸發(fā)中斷的 ,因此 在 編寫 程序 的時(shí)候就要去算計(jì)數(shù)的增量 ,然后 再根據(jù)單片機(jī)的晶振的頻率 來計(jì)算確定的時(shí)間 。 在初始化過程中，要設(shè)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初始值，這時(shí)需要進(jìn)行一點(diǎn)運(yùn)算 ， 要從最大 計(jì)數(shù)值減去計(jì)數(shù)模值所得才是應(yīng)當(dāng)設(shè)置的計(jì)數(shù)初始值。假設(shè)計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為 M（根據(jù)不同工作方式，M可以是 213 、 216 或 28 ）， 要計(jì)數(shù)的值為 P， 則計(jì)算初值 X的公式如下： 計(jì)數(shù)方式： PMX ? 定時(shí)方式： OSCf/12PMX ?
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