畢業(yè)設(shè)計-基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(參考版)
2024-12-07 19:04本頁面
【正文】 清零計數(shù)器，并關(guān)閉，獲取一個周期的時間； LCD 顯示 圖 52 等待第一次計數(shù)，開定時器 0，計算一個周期的時間 提取計數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算轉(zhuǎn)速 提取周期，清定時器 0，計算轉(zhuǎn)速 重新測速 16 顯示部分 在這里我們只用到 LCD 的寫數(shù)據(jù)功能，不用讀數(shù)據(jù)功能。計數(shù)器定時器的模式都采用 16 位。 數(shù)據(jù)采集處理部分和 PWM 輸出部分 由于本課題采用計數(shù)測評法所以選用單片機(jī)的計數(shù)器 1 來進(jìn)行計數(shù)。 14 圖 47：測速模塊 整個軟件系統(tǒng)的工作流程如圖 51 所示： 圖 51：系統(tǒng)工作流程圖 開始 LCD，定時器， 計數(shù)器初始化 頻率采集 數(shù)據(jù)處理算法 LCD 顯示 PWM 輸出，電機(jī)轉(zhuǎn)動 15 程序模塊 整個系統(tǒng)的程序模塊包括 3 部分： ，處理部分。 將 LM324 的輸出端與單片的 口相連，它是計數(shù)器 1 的輸入口。 顯示模塊 LCD1602 介紹和指令 本次顯示模塊選用 LCD1602， LCD 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號、等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它由 32 個 5*7 或者 5*11 點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，不能顯示漢字和圖片。 按鍵 S3 減少 PWM 占空比，即減小轉(zhuǎn)速。 為了控制 PWM 的占空比，我選用兩個按鍵來控制。 在電機(jī)轉(zhuǎn)動時，由于電機(jī)本身要切割磁感線從而產(chǎn)生自身感應(yīng)電動勢，如果把電機(jī)電源直接與單片機(jī)系統(tǒng)共用一個電源，則會對整個控制系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，使整個系統(tǒng)不能正常的工作。 PWM 的全稱是 Pulse Width Modulation,即脈寬調(diào)制變換器。若用 DA 控制，則會多增加芯片，沒有直接用 PWM 控制那么實用。 I/O 口分配，將選用兩個按鍵，一個用于增大 PWM 輸出的占空比，即增大轉(zhuǎn)速，分配管腳為 ；一個用于減小 PWM 的占空比，即減小轉(zhuǎn)速，分配管腳為 。本次選擇 30pf 的電容。在選擇晶振兩邊的電容 時不宜選擇過大。在本系統(tǒng)設(shè)計中，選用 的晶振，目的是為了是在使用定時器時，更加方便精準(zhǔn)，提高測量精度。它控制著系統(tǒng)的運(yùn)行速率，采用的時鐘晶振越大運(yùn)行速率越快。等電容充電完成后， RST 端變?yōu)榈碗娖?，系統(tǒng)正常工作。如圖 42 所示。 腳 RST 復(fù)位腳 8 系統(tǒng)的復(fù)位電路 復(fù)位電路是整個系統(tǒng)重要的一環(huán)，當(dāng)運(yùn)行出錯時可以按下復(fù)位按鍵復(fù)位，不需斷電重新操作。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 口在作為輸出口是一般要接上拉電阻，增大驅(qū)動能力。 腳 GND 接電源負(fù)極。 本系統(tǒng)選用的模塊包括：單片機(jī)系統(tǒng)， 轉(zhuǎn)速測量模塊， LCD 顯示模塊 ，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速模塊。 方案二：選用 LCD1602 顯示，顯示豐富。 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方案 采用按鍵控制 PWM 的輸出脈寬從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，方便測量電機(jī)不同的轉(zhuǎn)速。 在本課題中將采用分辨率為 36 進(jìn)行測量。 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量模塊的方案 采用開關(guān)型霍爾傳感器進(jìn)行測速。這樣既可提高測量速度，又可提高精度。 方案三：在高轉(zhuǎn)速時（大于等于 600 轉(zhuǎn) /分），選用測頻法，即與方案二測高轉(zhuǎn)速的方法一樣。而本設(shè)計最大測量誤差為 5/36= 轉(zhuǎn) /分（大于 1 轉(zhuǎn) /分時），當(dāng)且僅當(dāng)在閘門時間為 1s 時可能取得。如果小于 360 個則再延長閘門時間至 60s，計算通過磁鋼的個數(shù)，計算出 轉(zhuǎn)速。在 1s 內(nèi)判斷通過磁鋼的個 5 數(shù)，如果大于等于 360 個（即大于等于 600 轉(zhuǎn) /分），則計算算出轉(zhuǎn)速。 缺點(diǎn)：不管是低轉(zhuǎn)速，還是高轉(zhuǎn)速等待時間過長，對測量高轉(zhuǎn)速不適宜，適宜測量低轉(zhuǎn)速，但對于。由以上所訴該方案可行。所以完全可以忽略單片機(jī)在執(zhí)行程序時所花的時間對測量結(jié)果的影響。采用分辨率為 36 的測量精度，即有 36 個磁鋼，則磁鋼與磁鋼之間所花最小時間為 20/36=。所以綜上所訴，本設(shè)計選擇方案二。 本課題整個系統(tǒng)比較小，若使用 STM32 做核心控制器將造成巨大的資源浪費(fèi)，會增加成本，不適宜大規(guī)模的推廣。 AT89C51 是 一種 8 位單片機(jī)，工作時鐘快，具有 4K 的閃存，使用壽命長，可擦寫循環(huán) 1000 次以上，功耗低，穩(wěn)定性高，價錢非常低廉，編程簡單，非常實用，適合小系統(tǒng)設(shè)計。 缺點(diǎn)：成本比較貴，編程復(fù)雜，畫板子比較麻煩。內(nèi)置豐富的外部中斷和定時器，豐富的 IO 接口，最多可達(dá) 112 個，自帶AD， DA 轉(zhuǎn)換器，且功耗非常低，穩(wěn)定性非常高。 STM32 是 32 位單片機(jī)，處理速度快，最大時鐘頻率能達(dá)到 72Mhz。 本次設(shè)計將選用方
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