【正文】 不容易形成，很難避免虛焊。 焊接硬件電路 因為 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 （詳見電子器件附錄） 排布焊接，就可以了，所以過程也十分簡單 。鉆孔時用插梢透過先前鉆出的靶孔將電路板固定于鉆孔機床臺上，同時加上平整的下墊板（酚醛樹酯板或木漿板）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，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，進行壓縮加熱，大概 5 分鐘左右，這時碳就附在了銅板上了。 第一步：你得準備好單層的銅板和三氯化鐵 FeCl3(這兩個市場上有買 )，你還得有一噴墨（碳）打印機，以及一 臺 PCB 版制作轉(zhuǎn)印機。 其程序框圖見圖 圖 :產(chǎn)生 PWM控制信號程序框圖 定時器 0中斷 將 PWM輸出端置高電平“ 1” 裝入 50ms初值 設(shè)定時器 1中斷優(yōu)先級最高 中斷返回 定時器 1中斷 設(shè)定時器 0中斷優(yōu)先級最高 將 PWM輸出端清零 裝入 PWM信號初值 INIT 中斷返回 廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 20 第四章本系統(tǒng)的實現(xiàn)與調(diào)試 制作 PCB 過程與步驟 制作本設(shè)計的 PCB 電路版，考慮到市場經(jīng)濟條件，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，這樣簡單，經(jīng)濟實惠。這兩個時間長度在單片機里是通過給定時器賦相應的初值而得，即定時器獲得這樣的定時初值后就在機器周期的同步下，從這個初值加 2 計數(shù)，定時器滿時則產(chǎn)生相應時間長度的溢出中斷，再利用這個中斷所響應的服務(wù)程序去控制單片機某一引腳相應的正、負電平極性的持續(xù)時間。 基于 STC89C52單片機的 PWM 軟件實現(xiàn)的重要硬件支撐是該單片 機內(nèi)部的定時器。對于系統(tǒng)使用的漢字、字符和數(shù)據(jù)的 LCD 顯示初始化程序和寫數(shù)據(jù)程序框圖見圖 PWM 信號的單片機程序?qū)崿F(xiàn) 51 系列單片機提供了非常豐富的資源，它除了擁有 4 個通用并口和 1 個串口外，還有外部中斷和內(nèi)部定時器等。 LCD 中所有漢字、數(shù)字和字符都可以通過它的 ASCII 碼來訪問顯示；圖象的顯示是通過將相關(guān)軟件（提取漢字、圖象點陣數(shù)據(jù)程序）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按照 LCD 手冊的要求完成響應設(shè)置后寫入即可。 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 的初始化包括復位設(shè)置、清除顯示、地址歸位、顯示開關(guān)、游標設(shè)置、讀寫地址設(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，不然就會發(fā)生一些不可預料的錯誤。 完 成 1組數(shù)據(jù)采集？ “取 2“求平均處理 計算速度值 速度值是否正常？ 發(fā)送速度值到 pwm 控制器 系統(tǒng)時間初始化 定時器初值初始化 中斷返回 廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 17 鍵盤服務(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 ：鍵盤電路程序框 圖 廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 18 LCD 顯示程序設(shè)計 LCD 的詳細使用過程可參閱對應型號的使用手冊。程序框 圖如圖 。在沒有位選擇的情況下對設(shè)定值整體 保持不變 ；在有 按鍵 選擇的情況下僅對相應位進行減 加 1，并且當按著不釋放按鍵時 電機還是保持原有的速度 ，同時允 永久保持。 2 只按鍵一只用來位循環(huán)選擇，告訴單片機要調(diào)整 電機的轉(zhuǎn)速快慢 。通過這種非均勻的速度采樣方式可以使電機在高速情況下，實現(xiàn)高速度高 精度的控制。其程序框圖如圖 。 實驗表明，此方法降低了系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速中出現(xiàn)的錯誤。 圖 主程序流程圖 開始 LCD顯示緩存初始化 時鐘寄存器初始化 定時器中斷初始化 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 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 15 電機轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計 設(shè)計中考慮到電機的工作環(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行更多的抗干擾設(shè)計，從而實現(xiàn)軟件的大范圍檢錯、糾錯或丟棄錯誤等。 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，定時器的初始化，寄存器、標志位的初始化等。本設(shè)計采用并行方式控制， LCD與單片機的通訊接口電路如圖 所示采用直連的方法，這樣設(shè)計的優(yōu)點是在不影響性能的條件廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 13 下還不用添加其它硬件，簡化了電路，降低了成本。接口，信號說明 LCD1602 采用標準的 15引腳（無背光）或 16 引腳（帶背光）接口，各引腳接口說明見下表。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求， ENA接控制使能端，通過過實驗，本設(shè)計的驅(qū)動也可達到設(shè)計要求。通過加速 /減少按鍵。接法見圖 ，圖中二極管的作用是消除電機的反向電動勢，保護電路，因此采用整流二極管比較合適。 L298N 支持 50V 以內(nèi)的電機控制電壓，在直流運轉(zhuǎn)條件下，可以通過高達 2A的電流，因此它滿足了一般小型電機的控制要求。如圖 所示，在電機轉(zhuǎn)輪一處 接上霍爾傳感器的感應磁片 ，這樣，每轉(zhuǎn)一圈， 霍爾傳感器就產(chǎn)生一個脈沖霍爾傳感器就 導通一次， OUT 端輸出一個上脈沖，即完成了轉(zhuǎn)速／頻率的轉(zhuǎn)換 ?；谶@一思想，可以采用一對霍爾感應傳感器，使輸出信號的一只在轉(zhuǎn) 輪一側(cè)固定，另一只則粘在對應位置的轉(zhuǎn)輪上，這樣，電機每轉(zhuǎn)一圈，傳感器將會輸出一個脈沖，然后將脈沖通過單片機測量其頻率求出轉(zhuǎn)速。 各模塊的分析、計算與硬件電路設(shè)計 轉(zhuǎn)速測量電路的設(shè)計 理論上，是先將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為某一種電量來測量，如電壓，電流等。 方案二：采用軟件延時方式，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。對于實現(xiàn)方式則有兩種方案。 通過比較考慮，本設(shè)計采用方案二，使系統(tǒng)的顯示內(nèi)容：包括轉(zhuǎn)速、運行時間，很清晰的顯示出來。 方案二： 采用 LCD液晶顯示器相比，數(shù)碼管沒有液晶顯示器那樣的顯示效果，也沒有液晶顯示器做圖形界面具有人機交互美觀的特點，可以同時顯示不同的內(nèi)廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(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個發(fā)光二極管組成，行成一個日字形，它門可以共陰極，也可以共陽極。顯示部分使用 LCD 液晶顯示，優(yōu)點是顯示亮度大，缺點是功耗大，不符合智能化趨勢而且不美觀。優(yōu)點是美觀大方 ，有利于人與系統(tǒng)的交互，及顯示內(nèi)容的擴展；缺點是成本高，抗干擾能力教差。每一個獨立式按鍵單獨占用一根 I/O 口線 。 方案二： 直流電機驅(qū)動電路使用最廣泛的就 是 H型全橋式電路，這種驅(qū)動電路可以 很方便實現(xiàn) 直流電機的四象限運行，分 別對應正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動 ，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單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(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) 通過比較和對市場價格發(fā)展前景因素的考慮，本設(shè)計采用方案二，使系統(tǒng)的設(shè)計核心在測速的控制上。 電機驅(qū)動方案論證 方案一：采用專用小型直流電機驅(qū)動芯片。 2） 70/T] 廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 10 設(shè)電機速度 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） 誤差計算公式表明，增大記數(shù)時間可以提高測量精度，但這樣做卻增大了速度采樣周期，會降低系統(tǒng)控制靈敏度。 比較兩個方案，方案一的誤差主要是177。 在單位時間內(nèi)對位置脈沖信號計數(shù)，以獲數(shù)為 M，則每分鐘的轉(zhuǎn)速： N=M/S 70。因此通過比較，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)計上比較復雜，加大設(shè)計成本，雖然優(yōu)化鍵盤，顯示及擴展其它功能。 方案一的優(yōu)點是系統(tǒng)硬件簡單，控制及時有效。 單片機 STC89C52（速度信號處理，電機控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)） LCD顯示器 控制按鍵 電機 轉(zhuǎn)速信號采集 電機 電機驅(qū)動電路 廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(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（ STC89C52）完成系統(tǒng)電機驅(qū)動、轉(zhuǎn)速測量、 LCD顯示、按鍵控制，并輸出 PWM 控制信號。 4. 控制按鍵電路：通過控制按鍵 ，可以實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速快慢的改變。 2. LCD 顯示器電路：顯示電機的轉(zhuǎn)速與該系統(tǒng)運行的時間。主體思想是通過系統(tǒng)設(shè)定信息和測量反饋信息計算轉(zhuǎn)速的大小。 此項目的研究目標隨著隨著半導體集成電路，電力電子器件，控制原理和稀土材料工業(yè)的發(fā)展，可以預見這種產(chǎn)品必然會逐步取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)測速模式，近年來已廣泛應用于家電、汽車、數(shù)控機床、機器人等更多的領(lǐng)域。 其 設(shè)計 內(nèi)容涵蓋機械 ，廣 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 7 單片機， 自動控制 ， 電子電路 ， 傳感技術(shù)等多個學科的知識領(lǐng)域， 本系統(tǒng)的設(shè)計采用 STC89C52 單片機為控制核心，利用霍爾傳感器檢測電機轉(zhuǎn)速信號，通過單片機 處理信號，在 LCD 液晶屏顯示轉(zhuǎn)速，并且控制電機轉(zhuǎn)速快慢，并可以自動記錄運行時間?；魻杺鞲衅鞯碾姍C測速裝置的設(shè)計要涉及自動化專業(yè)的許多課程，包括模 擬電路，數(shù)字電路，自動控制原理，單片機原理，直流電機調(diào)速技術(shù)等，在制作過程中需要應用很多所學的專業(yè)知識 .因此 ,選擇設(shè)計霍爾傳感器的電機測速裝置具有現(xiàn)實的意義 霍爾傳感器的電機測速裝置 設(shè)計 ， 是檢測電機的轉(zhuǎn)速來監(jiān)控電機的運行狀況，因此， 需解決兩 方面的基本問題： 一是在 電機轉(zhuǎn)動 過程中利用傳感器感 知電機運行環(huán)境 。 課題的研究背景和意義及研究內(nèi)容 霍爾傳感器的電機測速裝置可以看成簡單的 “計數(shù)器 ”,從發(fā)展趨勢上看， 霍爾傳感器的電機測速裝置 設(shè)計 研究方向是提出質(zhì)量更精確的測速方案，以及在考慮在復雜的環(huán)境中工作也能保持性能的穩(wěn)定性。 霍爾傳感器的電機測速裝置由單片機控制 ,能夠做出使電機加速，減速的動作 ,還能夠精確測速電機的轉(zhuǎn)速，來控制電機的工作情況等多種功能。所設(shè)計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 東白云學院 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的設(shè)計 與 實現(xiàn) 4 目錄 第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................................6 基于霍爾傳感器的電機測速裝置的現(xiàn)狀 ............................................................6 課題的研究背景和意義及研究內(nèi)容 ..........................................................