【導(dǎo)讀】在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛。數(shù)字式測(cè)量方法。本文基于SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字測(cè)速功能。監(jiān)控，即對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，并顯示，從而掌握電機(jī)運(yùn)行的基本狀況。HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換、SPGT62C19B電機(jī)控制模組構(gòu)成。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的測(cè)。量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)數(shù)據(jù)的串行通訊，充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。本文重點(diǎn)是測(cè)量速度并顯。示在4位LED數(shù)碼管上。其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比較高等。

　　

【正文】 Y N 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 方向設(shè)定子程序 電機(jī)啟動(dòng)子程序控制電機(jī)按照設(shè)定的方式轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可按 Key1 和Key2 鍵對(duì)轉(zhuǎn)速設(shè)定值進(jìn)行增減， Key3 鍵使電機(jī)停止，并返回主程序。其程序流程如下圖 所示： 顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)方向 開(kāi)始 返回 等待按鍵 Key1 按下？ Key2 按下？ Key3 按下？ 設(shè)定為正 向轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)定為反 向轉(zhuǎn)動(dòng) N Y N Y N Y 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 電機(jī)啟動(dòng)子程序 綜上所述，軟件部分主要實(shí)現(xiàn)的功能如下表 所示： 顯示測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)速 開(kāi)始 返回 完成一次測(cè)速？ 調(diào)用 PID 子程序，更新電機(jī)速度等級(jí)設(shè)定 獲取按鍵值 Key3 按下？ Key2 按下？ Key1 按下？ 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)速設(shè)定值加 2 轉(zhuǎn)速設(shè)定值減 2 N N N Y Y Y Y N 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 表 功能與操作方法 狀態(tài) Key1 Key2 Key3 數(shù)碼管顯示 電機(jī)停止?fàn)顟B(tài) 轉(zhuǎn)速設(shè)置 方向設(shè)置 啟動(dòng)電機(jī) 當(dāng)前設(shè)定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速設(shè)置狀態(tài) 轉(zhuǎn)速增加 2 轉(zhuǎn) /秒 轉(zhuǎn)速減小 2 轉(zhuǎn) /秒 確定 當(dāng)前設(shè)定轉(zhuǎn)速 方向設(shè)置狀態(tài) 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 確定 “”正向 或反向滾動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài) 轉(zhuǎn)速增加 2 轉(zhuǎn) /秒 轉(zhuǎn)速減小 2 轉(zhuǎn) /秒 電機(jī)停止 當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速 本章小結(jié) 本章主要介紹了對(duì)于直流電機(jī)測(cè)速的軟件。介紹了軟件測(cè)速的原理，測(cè)速流程、顯示流程及整個(gè)課題研究的主流程。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 6 系統(tǒng)總體調(diào)試和結(jié)果分析 調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整體聯(lián) 調(diào)。由于硬件和軟件的研制是相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行的，因此軟件調(diào)試是在硬件完成之前，而硬件也是在無(wú)完整軟件情況下進(jìn)行調(diào)試的。在調(diào)試中找出缺陷，判斷故障源，對(duì)硬、軟件做出修改，反復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程，直至確信沒(méi)有錯(cuò)誤之后接入單片機(jī)進(jìn)行整機(jī)聯(lián)調(diào)。 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試是在凌陽(yáng)科技大學(xué)推出的 unSP 工具中實(shí)現(xiàn)的。unSP 是凌陽(yáng)科技提供的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)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(fǎng)問(wèn)命令列表等，使程序設(shè)計(jì)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(lái)調(diào)試程序。 unSP 軟件調(diào)試界面如下所示： 圖 軟件調(diào)試界面 程序編輯完整后，在上述調(diào)試界面上進(jìn)行編譯、鏈接、調(diào)試和仿真，確保無(wú)誤 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 后，連接硬件，下載運(yùn)行程序。將模組的輸出選擇跳線(xiàn)跳至 “DC MOTOR”位置，并用排線(xiàn)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(jī)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(duì)程序進(jìn)行 Build 和下載。按 F5 鍵運(yùn)行程序，觀(guān)察直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 選擇 Use ICE 按鈕 故障調(diào)試及解決方式 一、接口的 “VDD”已經(jīng)與 61 板的 “+”連接了，模組上電源顯示燈也已經(jīng)亮了，程序、按鍵均沒(méi)有問(wèn)題，但是直流電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。 原因分析與解決方法： 61 板的 “+”負(fù)責(zé)給 SPGT62C19B 芯片提供邏輯電源，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)各自供電充足，也降低了電機(jī)對(duì)邏輯電路部分的干擾。 二、硬件連接與程序都沒(méi)有什 么問(wèn)題，但是電機(jī)還是沒(méi)有工作。 原因分析與解決方法：首先檢查 “輸出選擇跳線(xiàn) ”是否配置正確，其次應(yīng)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(wěn)壓電源為 61 板供電。 三、為什么系統(tǒng)剛剛上電復(fù)位時(shí)直流電機(jī)就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)了？ 原因分析： SPGT62C19B 的控制邏輯是，當(dāng) I01 與 I02 都為 0 時(shí)，輸出電流最 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 大。而 SPCE061A 上電復(fù)位時(shí) I/O 狀態(tài)為 “下拉輸入 ”，表現(xiàn)在端口上的電平狀態(tài)是0，因此會(huì)使直流電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 四、模組有兩組直流電機(jī)接口（ J11 和 J12） ，直流電機(jī)應(yīng)插在哪組接口上？ 解決方法：直流電機(jī)可以插在任意一組接口上，但應(yīng)使程序所控制的接口與電機(jī)實(shí)際使用的接口相一致。 聯(lián)調(diào)結(jié)果 經(jīng)過(guò)以上調(diào)試檢查，硬件電路板如下圖 所示，圖 和圖 是 LED 顯示直流電機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，直流電機(jī)最大轉(zhuǎn)速設(shè)置為 60 轉(zhuǎn) /秒，最小轉(zhuǎn)速設(shè)置為 30 轉(zhuǎn) /秒，步進(jìn)值為 2 轉(zhuǎn) /秒。同時(shí)，可以對(duì)直流電機(jī)初始轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)置，還可以對(duì)直流電機(jī)方向進(jìn)行設(shè)定，在數(shù)碼管上顯示滾動(dòng)的 ，表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖 所示。 圖 本課題硬件電路 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 顯示電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 圖 顯示電機(jī)最小轉(zhuǎn)速 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 顯示電機(jī)初始設(shè)置轉(zhuǎn)速 圖 顯示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 結(jié) 論 本文設(shè)計(jì)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)是在各種儀器連接使用的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的，硬件部分主要包括 61 板與 SPGT62C19B 電機(jī)控制模組兩部分。只有充分了解各部分之間的關(guān)系才能從整體上理解并掌握相關(guān)知識(shí)，以便更好地達(dá)到控制要求。 整個(gè)課題的開(kāi)發(fā)過(guò)程主要難點(diǎn)在軟件程序的編寫(xiě)這個(gè)部分，主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)一個(gè)以凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)為核心的直流電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量以及方向控制，并用 LED 顯示轉(zhuǎn)速。由于凌陽(yáng)單片機(jī)與普通系列單片機(jī)有許多不同之處，它的編程語(yǔ)言與軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境均是自己獨(dú)立開(kāi)發(fā)的，所以在進(jìn)行軟件編寫(xiě)以前，必須對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)真學(xué)習(xí)。本文軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，把整個(gè)部分主要分成三個(gè)模塊：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)測(cè)速、數(shù)碼管顯示、按鍵控制。首先編寫(xiě)每個(gè)模塊的程序，然后在 unSP 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中模擬仿真，進(jìn)行調(diào)試，在確認(rèn)每個(gè)模塊都沒(méi)有錯(cuò)誤以后，編寫(xiě)主程序，進(jìn)行整體調(diào)試。 通過(guò)實(shí)際調(diào)試，整個(gè)設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)。但還是有很多缺陷， 如紅外對(duì)管輸出部分的穩(wěn)定問(wèn)題， 61 板的 I/O 口供電電壓不穩(wěn)定問(wèn)題，軟件方面優(yōu)化速度調(diào)節(jié)算法問(wèn)題等，希望以后還能有所改進(jìn)，使該系統(tǒng)更加完善。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析 為了提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，大量的生產(chǎn)機(jī)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(lái)檢測(cè)點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴣?lái)改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為調(diào)速。對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要求調(diào)節(jié)的范圍寬廣，過(guò)程平滑，調(diào)節(jié)的方法要簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。直流電機(jī)在上述方面都具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，使它得到廣泛的應(yīng)用。 本文所設(shè)計(jì)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)具有體積小、精度高、實(shí) 時(shí)測(cè)量顯示直觀(guān)迅速、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。硬件部分由凌陽(yáng)科技公司提供，價(jià)格實(shí)惠且應(yīng)用靈活方便，非常適合畢業(yè)設(shè)計(jì)。軟件方面，采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，運(yùn)用到匯編語(yǔ)言與 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序，可讀性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)，靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)。同時(shí)，在軟件算法上運(yùn)用了目前應(yīng)用較廣泛的頻率測(cè)速的算法， 改進(jìn)的頻率測(cè)速 因其所具有的算法簡(jiǎn)單、 精度高 、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，至今仍然是工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的控制方法之一。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)機(jī)械一般都用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。在工業(yè)生產(chǎn)方面，廣泛地運(yùn)用各種電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械；在交通運(yùn)輸中 ，鐵道機(jī)車(chē)和城市電車(chē)是由牽引電機(jī)拖動(dòng)的；在航運(yùn)和航空中，使用船舶電機(jī)和航空電機(jī)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，電力排灌設(shè)施、打谷機(jī)、榨油機(jī)等都是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。在日常生活中，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)等都離不開(kāi)電動(dòng)機(jī)。在國(guó)防、文教、醫(yī)療，也廣泛應(yīng)用各種電動(dòng)機(jī)。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化水平不斷提高，各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中也日益廣泛地應(yīng)用各種控制電機(jī)。所以，研究直流電機(jī)的測(cè)量方法，對(duì)提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 20xx [2] 凌陽(yáng)科 技 . 凌陽(yáng)十六位單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)例 . 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 20xx [3] 譚浩強(qiáng) . 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Charendon Press, 1992 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 致 謝 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)單片機(jī)的編程應(yīng)用有了 更深的認(rèn)識(shí)，讓我知道 了單片機(jī)在生活中的重要性和實(shí)用性。由于現(xiàn)在的社會(huì)是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的階段，可以說(shuō)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)在當(dāng)今社會(huì)生活中是必不少的軟件，所以這些使我更明確的知道了現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求有些有很大的難處，所以使我在近半學(xué)期的時(shí)間里翻閱了更多關(guān)于單片機(jī)的資料，讓我充實(shí)了學(xué)習(xí)方面的不足之處。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)了自我思考和分析解決問(wèn)題的綜合能力，也讓我有了一個(gè)可以鍛煉自己的機(jī)會(huì)，使我在今后的社會(huì)發(fā)展中有了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 本次畢設(shè)的大量研究工作都是在席劍輝老師的精心指導(dǎo)下完成的，在我整個(gè)研究學(xué)習(xí)過(guò)程中， 都受到席老師的大量幫助。從論文的選題、研究、計(jì)劃的安排到論文的修改內(nèi)容，席老師都給了我細(xì)心地指導(dǎo)。至此論文完成之際，謹(jǐn)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(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)上的無(wú)私幫助！最后也感謝給與我?guī)椭^(guò)的老師們。 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 附錄 ? SPCE061A 系統(tǒng)原理圖 沈陽(yáng)航空 航天大學(xué) 北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 附錄 ??單片機(jī)程序 //======================================================== // 文件名稱(chēng)： //======================================================== include include include include define SPEED_MAX 60 // 最高設(shè)定速度 define SPEED_MIN 30 // 最低設(shè)定速度 define SPEED_STEP 2 // 速度設(shè)定步進(jìn)值 define CP 8 // 比例常數(shù) Proportio