【正文】 焊。 焊接硬件電路 因?yàn)?PCB版已經(jīng)制作好了，所以只需要將電子器件按照電路圖 PCB 版 的電子器件 （詳見(jiàn)電子器件附錄） 排布焊接，就可以了，所以過(guò)程也十分簡(jiǎn)單 。鉆孔時(shí)用插梢透過(guò)先前鉆出的靶孔將電路板固定于鉆孔機(jī)床臺(tái)上，同時(shí)加上平整的下墊板（酚醛樹(shù)酯板或木漿 板）與上蓋板（鋁板）以減少鉆孔毛頭的發(fā)生。大概 20分鐘后，將銅板拿起來(lái)，用水沖干凈，晾干。 第三步：把打印好的圖紙貼在銅板上，然后用 PCB版制作轉(zhuǎn)印機(jī)，進(jìn)行壓縮加熱，大概 5分鐘左右，這時(shí)碳就附在了銅板上了。 第一步：你得準(zhǔn)備好單層的銅板和三氯化鐵 FeCl3(這兩個(gè)市場(chǎng)上有買(mǎi) )，你還得有一噴墨（碳）打印機(jī)，以及一 臺(tái) PCB 版制作轉(zhuǎn)印機(jī)。 其程序框圖見(jiàn)圖 圖 :產(chǎn)生 PWM控制信號(hào)程序框圖 定時(shí)器 0中斷 將 PWM輸出端置高電平“ 1” 裝入 50ms初值 設(shè)定時(shí)器 1中斷優(yōu)先級(jí)最高 中斷返回 定時(shí)器 1中斷 設(shè)定時(shí)器 0中斷優(yōu)先級(jí)最高 將 PWM輸出端清零 裝入 PWM信號(hào)初值 INIT 中斷返回 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 20 第四章本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試 制作 PCB 過(guò)程與步驟 制作本設(shè)計(jì)的 PCB電路版，考慮到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件，再加上制作的成本，制作的工藝，所以選擇制作覆銅的單層 PCB版，這樣簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。這兩個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度在單片機(jī)里是通過(guò)給定時(shí)器賦相應(yīng)的初值而得，即定時(shí)器獲得這樣的定時(shí)初值后就在機(jī)器周期的同步下，從這個(gè)初值加 2計(jì)數(shù)，定時(shí)器滿時(shí)則產(chǎn)生相應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度的溢出中斷，再利用這個(gè)中斷所響應(yīng)的服務(wù)程序去控制單片機(jī)某一引腳相應(yīng)的正、負(fù)電平極性的持續(xù)時(shí)間。 基于 STC89C52單片機(jī)的 PWM 軟件實(shí)現(xiàn)的重要硬件支撐是該單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器。對(duì)于系統(tǒng)使用的漢字、字符和數(shù)據(jù)的 LCD顯示初始化程序和寫(xiě)數(shù)據(jù)程序框圖見(jiàn)圖 PWM 信號(hào)的單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn) 51 系列單片 機(jī)提供了非常豐富的資源，它除了擁有 4 個(gè)通用并口和 1 個(gè)串口外，還有外部中斷和內(nèi)部定時(shí)器等。 LCD 中所有漢字、數(shù)字和字符都可以通過(guò)它的 ASCII 碼來(lái)訪問(wèn)顯示；圖象的顯示是通過(guò)將相關(guān)軟件（提取漢字、圖象點(diǎn)陣數(shù)據(jù)程序）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按照 LCD手冊(cè)的要求完成響應(yīng)設(shè)置后寫(xiě)入即可。 LCD初始化子程序 LCD顯示程序流程圖框 圖 LCD顯示初程序流程圖框和 LCD初始化子程序 通常 LCD 的初始化包 括復(fù)位設(shè)置、清除顯示、地址歸位、顯示開(kāi)關(guān)、游標(biāo)設(shè)置、讀寫(xiě)地址設(shè)置、反白選擇以及睡眠模式等等。然而我們必須清楚那些初始化設(shè)置之間的關(guān)系，以及它是如何利用設(shè)置讀取、顯示數(shù)據(jù)字符的，不然就會(huì)發(fā)生一些不可預(yù)料的錯(cuò)誤。 完成 1組數(shù)據(jù)采集？ “取 2“求平 均處理 計(jì)算速度值 速度值是否正常？ 發(fā)送速度值到 pwm 控制器 系統(tǒng)時(shí)間初始化 定時(shí)器初值初始化 中斷返回 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 17 鍵盤(pán)服務(wù)子程序 位選鍵按下否？ 加 1鍵按下否？ 減 1鍵按下否？ 位選循環(huán)右移 調(diào)用加 1子程序 調(diào)用減 1子程序 否 否 否 否 發(fā)送鍵按下否？ 是 是 是 鍵值處理、保存、顯示 向 pwm控制器發(fā)送 返回 圖 ：鍵盤(pán)電路程序框圖 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 18 LCD 顯示程序設(shè)計(jì) LCD 的詳細(xì)使用過(guò)程可參閱對(duì)應(yīng)型號(hào)的使用手冊(cè)。程序框 圖如圖 。在沒(méi)有位選擇的情況下對(duì)設(shè)定值整 體 保持不變 ；在有 按鍵 選擇的情況下僅對(duì)相應(yīng)位進(jìn)行減 加 1，并且當(dāng)按著不釋放按鍵時(shí) 電機(jī)還是保持原有的速度 ，同時(shí)允 永久保持。 2 只按鍵一只用來(lái)位循環(huán)選擇，告訴單片機(jī)要調(diào)整 電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢 。通過(guò)這種非均勻的速度采樣方式可以使電機(jī)在高速情況下，實(shí)現(xiàn)高速度高 精度的控制。其程序框圖如圖 。 實(shí)驗(yàn)表明，此方法降低了系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 圖 主程序流程圖 開(kāi)始 LCD顯示緩存初始化 時(shí)鐘寄存器初 始化 定時(shí)器中斷初始化 LCD顯示初始化 調(diào)用數(shù)據(jù)處理成程序 調(diào)用顯示子程序 調(diào)用按鍵處理程序 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 15 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中考慮到電機(jī)的工作環(huán)境一般比較惡劣，因此除了硬件外，從程序上除了要更高的精確度也需要進(jìn)行更多的抗干擾設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)軟件的大范圍檢錯(cuò)、糾錯(cuò)或丟棄錯(cuò)誤等。 主程序主要完成初始化功能，包括 LCD 顯示的初始化，中斷的初始化，定時(shí)器的初始化，寄存器、標(biāo)志位的初始化等。本設(shè)計(jì)采用并行方式控制， LCD與單片機(jī)的通訊接口電路如圖 ，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是在不影響性能的條件廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 13 下還不用添加其它硬件，簡(jiǎn)化了電路，降低了成本。接口，信號(hào)說(shuō)明 LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的 15引腳（無(wú)背光）或 16 引腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明見(jiàn)下表。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求， ENA接控制使能端，通過(guò)過(guò)實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)也可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)加速 /減少按鍵。接法見(jiàn)圖 ，圖中二極管的作用是消除電機(jī)的反向電動(dòng)勢(shì)，保 護(hù)電路，因此采用整流二極管比較合適。 L298N支持 50V 以內(nèi)的電機(jī)控制電壓，在直流運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可以通過(guò)高達(dá) 2A的電流，因此它滿足了一般小型電機(jī)的控制要求。如圖 ，在電機(jī)轉(zhuǎn)輪一處 接上霍爾傳感器的感應(yīng)磁片 ，這樣，每轉(zhuǎn)一圈， 霍爾傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖霍爾傳感器就 導(dǎo)通一次， OUT端輸出一個(gè)上脈沖，即完成了轉(zhuǎn)速／頻率的轉(zhuǎn)換 ?；谶@一思想，可以采用一對(duì)霍爾感應(yīng)傳感器，使輸出信號(hào)的一只在轉(zhuǎn)輪一側(cè)固定，另一只則粘在對(duì)應(yīng)位置的轉(zhuǎn)輪上，這樣，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)脈沖，然后將脈沖通過(guò)單片機(jī)測(cè)量其頻率求出轉(zhuǎn)速。 各模塊的分析、計(jì)算與硬件電路設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 理論上，是先將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為某一種電量來(lái)測(cè)量，如電壓，電流等。 方案二：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷 后，將有一定的誤差。對(duì)于實(shí)現(xiàn)方式則有兩種方案。 通過(guò)比較考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二，使系統(tǒng)的顯示內(nèi)容：包括轉(zhuǎn)速、運(yùn)行時(shí)間，很清晰的顯示出來(lái)。 方案二： 采用 LCD 液晶顯示器相比，數(shù)碼管沒(méi)有液晶顯示器那樣的顯示效果，也沒(méi)有液晶顯示器做圖形界面具有人機(jī)交互美觀的特點(diǎn)，可以同時(shí)顯 示不同的內(nèi)廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 11 容。它可以顯示從 0 到 9的數(shù)字。 轉(zhuǎn)速顯示方案論證 方案一：采用數(shù)碼管作為顯示，數(shù)碼管由 7個(gè)發(fā)光二極管組成，行成一個(gè)日字形，它門(mén)可以共陰極，也可以共陽(yáng)極。顯示部分使用 LCD 液晶顯示，優(yōu)點(diǎn)是顯示亮度大，缺 點(diǎn)是功耗大，不符合智能化趨勢(shì)而且不美觀。優(yōu)點(diǎn)是美觀大方，有利于人與系統(tǒng)的交互，及顯示內(nèi)容的擴(kuò)展；缺點(diǎn)是成本高，抗干擾能力教差。每一個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線 。 方案二： 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最廣泛的就 是 H型全橋式電路，這種驅(qū)動(dòng)電路可以 很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分 別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng) ，這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H型電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制； 電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的 PWM調(diào)速技術(shù) 通過(guò)比較和對(duì)市場(chǎng)價(jià)格發(fā)展前景因素的考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心在測(cè)速的控制上。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案論證 方案一：采用專用小型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 2） 70/T] 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 10 設(shè)電機(jī)速度在 220— 7000轉(zhuǎn) /分之間，那么 ≤ T≤ ，代入公式得： ≤ |γ |≤ （轉(zhuǎn) /分）。 2)/S 70N/S 70|=70（轉(zhuǎn) /分） 誤差計(jì)算公式表明，增大記數(shù)時(shí)間可以提高測(cè)量精度，但這樣做卻增大了速度采樣周期，會(huì)降低系統(tǒng)控制靈敏度。 比較兩個(gè)方案，方案一的誤差主要是177。 在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)位置脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，以獲數(shù)為 M，則每分鐘的轉(zhuǎn)速： N=M/S 70。因此通過(guò)比較，選擇方案一。方案二則與方案一相反，硬件增加，但在程序設(shè)計(jì)上比較復(fù)雜，加大設(shè)計(jì)成本，雖然優(yōu)化鍵盤(pán)，顯示及擴(kuò)展其它功能。 方案一的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單，控制及時(shí)有效。 單片機(jī) STC89C52（速度信號(hào)處理，電機(jī)控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)） LCD顯示器 控制按鍵 電機(jī) 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集 電機(jī) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 9 總體方案的論證 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案論證 方案一：采用一片單片機(jī)（ STC89C52）完成系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)速測(cè)量、 LCD顯示、按鍵控制，并輸出 PWM控制信號(hào)。 4. 控制按鍵電路：通過(guò)控制按鍵，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢的改變。 2. LCD 顯示器電路：顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速與該系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間。主體思想是通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定信息和測(cè)量反饋信息計(jì)算轉(zhuǎn)速的大小。 此項(xiàng)目的研究目標(biāo)隨著隨著半導(dǎo)體集成電路，電力 電子器件，控制原理和稀土材料工業(yè)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)這種產(chǎn)品必然會(huì)逐步取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)速模式，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于家電、汽車(chē)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等更多的領(lǐng)域。 其 設(shè)計(jì) 內(nèi)容涵蓋機(jī)械 ，廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 7 單片機(jī)， 自動(dòng)控制 ， 電子電路 ， 傳感技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域， 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，利用霍爾傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)處理信號(hào)，在 LCD 液晶屏顯示轉(zhuǎn)速，并且控制電機(jī)轉(zhuǎn)速快慢，并可以自動(dòng)記錄運(yùn)行時(shí)間。霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì)要涉及自動(dòng)化專業(yè)的許多課程，包括模擬電路，數(shù)字電路，自動(dòng)控制原理，單片機(jī)原理，直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)等，在制作過(guò)程中需要應(yīng)用很多所學(xué)的專業(yè)知識(shí) .因此 ,選擇設(shè)計(jì)霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置具有現(xiàn)實(shí)的意義 霍爾 傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置 設(shè)計(jì) ， 是檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行狀況，因此， 需解決兩 方面的基本問(wèn)題： 一是在 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 過(guò)程中利用傳感器感 知電機(jī)運(yùn)行環(huán)境 。 a) 課題的研究 背景和意義及研究?jī)?nèi)容 霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置可以看成簡(jiǎn)單的 “計(jì)數(shù)器 ”,從發(fā)展趨勢(shì)上看， 霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置 設(shè)計(jì) 研究方向是提出質(zhì)量更精確的測(cè)速方案，以及在考慮在復(fù)雜的環(huán)境中工作也能保持性能的穩(wěn)定性。 霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置由單片機(jī)控制 ,能夠做出使電機(jī)加速，減速的動(dòng)作 ,還能夠精確測(cè)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)控制電機(jī)的工作情況等多種功能。所設(shè)計(jì)的基于霍爾元件的脈沖發(fā)生器要求 成本低、構(gòu)造容易、性能好。 Timing 廣 東白云學(xué)院 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 與 實(shí)現(xiàn) 4 目錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................................................................ 6 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置的現(xiàn)狀 ......................................................... 6 課題的研究背景和意義及研究?jī)?nèi)容 .................................................................... 6 第二章 基于霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速裝置總體