电机测速课程设计---电机测速系统设计

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1、 I 电机测速系统设计 一、设计目的 测量小功率直流电机的转速 本次课程设计主要以单片机，直流电动机和显示器等器件及软件程序为基础，设 计了一个简单的基于单片机的电机测速系统。本统采用PWM测量电动机的转速， 用STC89C52单片机对直流电动机的转速进行控制和检速。 本设计主要要求设计系 统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法有一定的掌握，且最终应用理 论知识做出一个完整的简单测速模型， 从而对测速系统的专业知识及机械化等方 面的知识有一定的拓展。 二、设计要求 1.用按键控制电机起停； 2.电机有两种速度，可通过按键改变； 3.用数码管显示电机每分钟或每秒转数。 STCSTC89C5

2、289C52 单片机单片机的介绍的介绍 本系统采用单片机 STC8952 作为主控制器，使用光电传感器测量电机的转 速，最终在 LED 上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整制电机的转速，硬 件组成由图 3.1 所示。 单片机( single Micro Controller Unit)，又称为微控制器,是指在一块 芯片上集成了中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、程序存储器 ROM、定时器/计数 器、中断控制器以及串行和并行 I/0 接口等部件，构成一个完整的微型计算机。 目前，新型单片机内还有 A/D(D/A)转换器、高速输入输出部件、DMA 通道、浮 点运算等特殊功能部件。由于它的结

3、构和指令功能都是按工业控制要求设计的， 特别适用于工业控制及其数据处理场合。 STC89C52 是拥有 256 字节的 RAM，8K 的片内 ROM，3 个 16 位定时器，6 个中 断源的微处理器,也就是俗称的单片机。 89系列单片机的内核是8031，所以其指令与Intel 8051 系列单片机完全兼 容，并且具有以下优点： （1）内部含有Flash 存储器（STC89C52 有8k） 。因此在系统的开发过程中 可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统 工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的 保存。 （2）插座与80C51兼容。8

4、9系列单片机的引脚和80C51是一样的，当用89系 列单片机取代80C51时，可以直接进行代换。 （3）静态时钟方式。89系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能，这 对于降低便携式产品的功耗十分有用。 （4）错误编程亦无废品产生。因为89系列单片机内部采用了Flash 存储器， 所以，错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，故不存在废品。 （5）可反复进行系统试验。用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系 统试验， 每次试验可以编入不同的程序， 这样可以保证用户的系统设计达到最优。 II 而且随着用户的需要和发展，还可以进行修改，使系统不断能追随用户的最新要 求。 STC8952 引脚图

5、如图 3.5 所示。 四、系统设计 1、直流电机调速原理： 本设计的主要思想为利用 PWM 控制占空比从而达到改变电机速度。 下面为 PWM 控 制原理： 图 1 为 PWM 降压斩波器的原理电路及输出电压波形。在图 1a 中，假定晶体 管 V1先导通 T1，秒(忽略 V1的管压降，这期间电源电压 Ud 全部加到电枢上)，然 后关断 T2秒(这期间电枢端电压为零)。如此反复，则电枢端电压波形如图 1b 中 所示。电动机电枢端电压 Ua 为其平均值。 图 1 PWM 降压斩波器原理电路及输出电压波形 a) 原理图 b)输出电压波形 11 12 addd TT UUUU TTT (3) 式(3)中

6、 III 11 12 TT TTT （4） 为一个周期 T 中，晶体管 V1 导通时间的比率，称为负载率或占空比。 使用下面三种方法中的任何一种，都可以改变的值，从而达到调压的目的： (1)定宽调频法：T1 保持一定，使 T2 在 0范围内变化； (2)调宽调频法：T2 保持一定，使 T1 在 0范围内变化 (3)定频调宽法：T1+T2=T 保持一定，使 T，在 0T 范围内变化。 不管哪种方法，的变化范围均为 0l，因而电枢电压平均值 Ua 的调节范围为 0Ud，均为正值，即电动机只能在某一方向调速，称为不可逆调 速。当需要电动机在正、反向两个方向调速运转，即可逆调速时，就要使用图 1 2a 所示的桥式(或称 H 型)降压斩波电路。 在图 2a 中，晶体管 V1、V4是同时导通同时关断的，V2、V3也是同时导通 同时关断的，但 V1与 V2、V3与 V4都不允许同时导通，否则电源 Ud 直通短路。设 V1、V4先同时导通 T1 秒后同时关断，间隔一定时间(为避免电源直通短路。该间 隔时间称为死区时问)之后，再使 V2、V3同时导通