【導(dǎo)讀】四川理工學院畢業(yè)設(shè)計。數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計。四川理工學院自動化與電子信息學院。簡單靈活操作特點，通過檢測光柵的方式實現(xiàn)了電機的轉(zhuǎn)速測量，再通過相應(yīng)的。處理生成控制信息之后，采用調(diào)節(jié)占空比的方式控制電機的轉(zhuǎn)速。聯(lián)機操作，本設(shè)計電路還提供了一個串行接口提供給上位機發(fā)送命令以及接收數(shù)

　　

【正文】 次數(shù)，每檢測到一個就會在其輸出端產(chǎn)生一個脈沖，再通過專用芯片處理將其轉(zhuǎn)換成單片機可識別的 TTL 電平，發(fā)送到單片機的相應(yīng)管腳。雖然結(jié)構(gòu)比較簡單但 卻是完成測速的關(guān)鍵元件。其工作原理如圖 316 所示： 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 24 圖 316 光電開關(guān)邏輯圖 硬件實現(xiàn) 由上文所述設(shè)計思路，實際電路如下，其中由于光電開關(guān)難以在 proteus 中進行仿真，所以改由按鍵 K_Count 代替其作用，進行仿真。當電機轉(zhuǎn)動時其轉(zhuǎn)軸上的光柵 會使光電開關(guān)產(chǎn)生脈沖 ， 由系統(tǒng)進行運算而得到其轉(zhuǎn)速 ， 電路如圖 317： K _ c o u n tCon_1Con_2Q1T I P 3 1Q2T I P 3 2Q3B C18 4Q5T I P 3 2Q6B C18 4Q4T I P 3 1Q7B C18 4Q8B C18 4+ 8 8 . 8D C M O T O RR81kR91kR 1 01 0 k R 1 11 0 kQ 7 ( C) 圖 317 光電測速電路 單片機 光電開關(guān) 電機驅(qū)動 電機 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 25 本章小節(jié) 本章主要闡述了實現(xiàn)本文系統(tǒng)的各個子電路的工作原理及其主要元件的性能參數(shù)， 分別包括 PWM 模塊，串行通信模塊，顯示模塊以，光電模塊，電機驅(qū)動模塊及主芯片。通過這些模塊的組裝完成了系統(tǒng)的功能。張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 26 第 4 章 仿真 苯設(shè)計的系統(tǒng)軟件采用 keil 編寫，電路的仿真采用 proteus7。具體仿真結(jié)果如下 文所述 ： 系統(tǒng)軟件的編寫選擇了 C語言，因為其具有簡單，方便的特點，能夠高效的完成規(guī)定動作。相比于匯編語言需要軟件設(shè)計者對硬件具有較高的理解水平， C語言屏蔽了底層的硬件實現(xiàn)， 使軟件設(shè)計者能夠集中精力來完成設(shè)計，便于編輯較大型，且效率要求較高的軟件 。 完成代碼的書寫之后，采用 keil 開始 編譯 ,獲 得結(jié)果如圖 41 所示 ： 圖 4 1 編譯 采用 keil 生成 hex 文件之后，再打開之前采用 proteus 編輯好的電路圖，將hex 加載進單片機，運行仿真 ，獲得仿真結(jié)果如圖 42 所示： 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 27 圖 42 開機 按鍵的詳細電路如圖 43 所示： 五個按鍵的作用如下，分別是 K1：加速， K2：減速 K3：反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)時會顯示‘ ’ K4：停止，按下時，轉(zhuǎn)速變?yōu)?0 K5：設(shè)定，系統(tǒng)的顯示分為兩種模式，模式一顯示的是實際電機轉(zhuǎn)速。當按下該鍵后，進入設(shè)定模式，屏幕上顯示一個‘ H’圖標，并且顯示數(shù)值變?yōu)殡姍C激勵電 壓占空比。 圖 43 按鍵 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 28 由于不能使用實際的光電開關(guān)進行仿真，所以采用了一 個普通開關(guān)盡心模擬，在實際操作中只需要將該開關(guān)換成光電模塊即可，如圖 44 所示： 圖 44 光電對管 當按下光電開關(guān)時，由于電機的轉(zhuǎn)動，安裝在電機轉(zhuǎn)動軸上的光柵會通過遮擋光線進而改變光柵開關(guān)的狀態(tài)，使其產(chǎn)生脈沖，再通過系統(tǒng)的處理生成相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速情況，如下圖，表示當前電機轉(zhuǎn)速為 22 轉(zhuǎn) /s。 按 下反轉(zhuǎn)按鈕之后顯示如圖 45 所示： 圖 45 反轉(zhuǎn) 按下設(shè)定占空比按鈕之后，顯示‘ H’ ，顯示如圖 46 所示： 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 29 圖 46 調(diào)節(jié)占空比 在進入設(shè)定模式之后可以調(diào)節(jié)激勵源占空比，通常隨著占空比的增加，電機的工作動力會增強，當然由于還有外接負載，所以通過計算占空比來測量電機轉(zhuǎn)速，故需要通過光柵來測量電機的實際轉(zhuǎn)動速度?，F(xiàn)在， 通過按下加速和減速按鈕， 開始 調(diào)節(jié)占空比 ，其仿真結(jié)果如圖 47 所示： 圖 47 調(diào)節(jié)占空比 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 30 其 電機轉(zhuǎn)動情況如 圖 48 所示： 圖 48 電機 當時測量到的電機轉(zhuǎn)動速度的情況如圖 49 所示： 圖 49 實際情況 這是由于雖然加大了占空比，但實際上光電開關(guān)產(chǎn)生的脈沖頻率為 算結(jié)果為 0. 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 31 第 5 章 結(jié)束語 本文闡述了基于單片機的控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要說明了基于單片機的直流電機的控速。文章首先就直流電機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計展開論述，詳細分析了各種系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計思路以及邏輯結(jié)構(gòu)。然后是對該系統(tǒng)的軟件進行設(shè)計。本文采用的是 C 語言來完成系統(tǒng)設(shè)計， C 語言語法簡單，且執(zhí)行效率較高是一般情況下是設(shè)計系統(tǒng)的首選方式。 本系統(tǒng)實現(xiàn)了控速與測速功能，并且?guī)в写薪涌诳膳c上位機進行通信，并接受上位機的指令，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，這種功能往往是非常重要的。文章中對于直流電機控速已經(jīng)有了一個相對詳細的介紹 ，但是由于本人在硬件以及軟件方面的知識有限，本文系統(tǒng)中一定還有很多值得改進之處，相信在以后的學習及工作中隨著知識的逐步積累會有進一步的提高。也歡迎熟悉這方面的老師和同學進行指導(dǎo)和修正。 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 32 致 謝 這次 的 畢業(yè)設(shè)計， 我從中受益很大，深刻的認識了自己在實踐方面的不足，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。 首先，我要特別感謝 王賢秋 老師對我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計期間 王 老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻資料，理清設(shè)計思路，完善操作方法，并對我所做的設(shè)計提出有效的 改進方案。老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L、誨人不倦的態(tài)度和學術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。因此，特別需要感謝 王賢秋 老師給予的耐心細致的指導(dǎo)，在此，再一次向 王老師 以及關(guān)心幫助我的 老師和 同學表示最誠摯的謝意！ 其次，學校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個設(shè)計小組配有專門的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個設(shè)計。對于學校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計所提供的極大幫助和關(guān)心，在此 我致以衷心的感謝！ 最后，還要感謝同學四年來對我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學習期間對我的嚴格要求。同時也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計！這幾個月的歲月是我學生生涯中最有價值的一段時光，也將會成為我以后永遠的美好的回憶，在這里有治學嚴謹而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學，更有和諧、融洽的學習生活氛圍，這里將是我永遠向往的地方。借此論文之際，我想向所有人表達我的最誠摯的謝意，愿我們將來都越來越好。 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 33 參考文獻 [1] 王知．單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng) [M]． 北京：高等教育出版社， 2020． [2] 譚浩強． C++程序設(shè)計 [M]．北京 ： 清華大學出版社， 2020． [3] 譚浩強． C 程序設(shè)計 (第四版 ) [M]．北京：清華大學出版社， 2020． [4] 馬忠梅 ．單片機的 C語言應(yīng)用程序設(shè)計 (第 4版 ) [M]．北京：北京航天航空大學出版社， 2020． [5] [美 ]S巴斯．計算機算法：設(shè)計和分析引論 [M]．上海：上海復(fù)旦大學出版社． 1985． [6] 陳家琪．運動圖像處理在車型識別中的應(yīng)用 [M]．四川 ： 四川大學出版社． 1998． [7] 李福進 ， 陳至坤等．基于單片機的轉(zhuǎn)速測量方法 [M]．工礦自動化． 2020． [8] 王知平．一種單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng) [M]． 西安： 西安電子科技大學出版社 ， 2020． [9] 李維軍 ， 韓小剛．基于單片機用軟件實現(xiàn)直流電機 PWM調(diào)速系統(tǒng) [M]， 維普資訊 2020． [10] Kaare Christian． Borland C++ Techniques amp。 Utilitis[M]． ZiffDavis Press， 1993． [11] Horowitz E． Sahni S． Fundamentals of Data Structure[M]． Pitmen Publishing Limited， 2020 [12] Leen Ammeraal． C++程序設(shè)計教程 (第三版 ) [M]．中國鐵道出版社． 2020． [13]沈蘭蓀．高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理及應(yīng)用 [M]．北京 :人民郵電出版社 ,1995． [14]李朝青．單片機原理及接口技術(shù) [M]．北京 :航空航天大學出版社 ， 1999． [15]李群芳等．單片微型計算機與接口技術(shù) [M]．北京 :電子工業(yè)出版社 ， 2020． [16]Frank J， Meixner H． Sensor System for Air Monitoring Using Semiconducting Metal Oxides and IRabsorption[J]． Sensor and Actuators B， 2020， 78： 298302． [17]劉瑞新．面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程 [M]． 北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 2020． 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 34 附 錄 附錄一 詳細電路設(shè)計圖 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 35 附錄二 軟件設(shè)計 include sbit Key1=P3^3。//加速 sbit Key2=P3^4。//減速 sbit Key3=P3^5。//反轉(zhuǎn) sbit Key4=P3^6。//停止 sbit Key5=P3^7。//設(shè)定模式 sbit K_count=P3^2。//紅外測速端口 sbit Con_1=P1^6。//分別接電機的 1和 2端 sbit Con_2=P1^7。// char Set_Flag=0。//設(shè)定模式開關(guān)標志， 1為開啟 int G_Num=0。//當前轉(zhuǎn)速， int Goal_Num=0。//目標轉(zhuǎn)速 int C_Num=0。//Cirle_Num,轉(zhuǎn)動圈數(shù) int G_Flag=0。//正反轉(zhuǎn)標志位 /********************顯示專用變量 ********************************/ int Show_Num=0。//希望顯示的數(shù)字 int Show_Flag=0。//希望顯示的標示符 /*****************************************************************/ /**********************串口通信變量 *******************************/ unsigned char Serial_Flag=0。//接收到中斷后， unsigned char Serial_SBUF=0。//定義一個變量用于存儲 SBUF /******************************************************************/ void Key_Board(void)。//檢測鍵盤輸入函數(shù) void delay(unsigned int t)。//延時函數(shù) void Digital_Tube_Show(unsigned char num_s,unsigned char num_w)。//num為顯示數(shù)字，num_w為位置 void Timer0_Init(void)。//初始化計時器 0，產(chǎn)生 1ms計數(shù)中斷 void Show(void)。// void Serial_Init(void)。//串口通信初始化 void INT0_Init(void)。//中斷 0初始化，用于鍵盤 main() 張平：數(shù)字式直流電機控速系統(tǒng)設(shè)計 36 { Timer0_Init()。//計數(shù)初始化 Serial_Init()。//串口通信初始化 Show()。//顯示初始化 while(1) { Show()。 Key_Board()。 } } /********************************電機控制函數(shù) *********************************/ /***************************串口中斷 *****************************************/// void Serial_Communication(void)interrupt 4//設(shè)定串行口中斷 { RI=0。//當接收到中斷請求后， RI被硬件置 1，故清 0 Serial_SBUF=SBU