直流风扇电机转速测量与pwm控制_毕业论文(编辑修改稿)

直流风扇电机转速测量与pwm控制_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

存器或程序储存器时，这组口线分时转换地址（低 8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 FLASH 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1口： P1是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。 作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号 拉低时会输出一个电流。 FLASH 编程和程序校验期间， P1 接收低 8位地址。 P2口： P2是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。 作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序储存器或 16 位地址的外部数据储存器（例如执行 MOVX@DPTR 指令）时， P2口送出高 8位地址数据。 在访问 8位地址的外部数据储存器（例如执行 MOVX@RI 指令）时 ，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（ SFR）区中 R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 FLASH 编程或校验时， P2亦接收高位地址和其他控制信号。 P3口： P3是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。 作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 P3 除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，具体功能说明如表 21。 P3口 还接收一些用于 FLASH 闪速存储器编程和程序校的控制信号。 10 RST:复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8位字节。 表 31 P3 口的第二功能表 即使不访问外部存储器， ALE 仍以是时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此他可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执 行外部程序时，应设置 ALE 无效。 PSEN：程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT80C51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的 PSEN 信号不出现。 EA/VPP：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序储存器（地址为0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需要注意的是：如果加密位 LB1被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA端为高电平（ Vcc 端）， CPU 则执行内部程序储存器中 的指令。 端口引脚 第二功能 RXD(串 行输出口 ) TXD(串 行输入口 ) INT0（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 0) WR(外 部数据写选通 ) RD(外部数据读选通 ) 11 FLASH 储存器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12v 编程电压。 XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端 12 3 硬件电路的设计 对题目进行深入的分析和思考，可以将整个模块分为以下几个部分：控制部分，显示电路，按键电路，霍尔元件测速电路，电机驱动电路。 系统的框图如图 所示。 图 系统框图 控制电路的设计 控制电路主要由单片机来控制，编写一段程 序使单片机发出的 PWM 脉冲来实现对驱动的控制。 新一代的单片机增加了很多的功能，其中包括 PWM 功能。 单片机通过初始化设置，使其能自动的发出 PWM 脉冲波，只有在改变占空比的时候CPU 才干预。 霍尔元件测速部分电路的设计 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种磁敏式传感器。 霍尔效应 1897 年首次被美国物理学家霍尔在金属材料中发现，但由于霍尔效应在金属材料中太微弱而没有得到人们的重视及较好的应用。 直到 20 世纪 50 年代，随着半导体技术的发展，利用半导体材料做成的霍尔元件的霍尔效应比较显著，从而霍尔效应被人 们所重视和充分利用，霍尔式传感器得到了快速的应用和发展。 目前霍尔传感器已经广泛的应用于电磁、电流、水位、速度、振动等的测量领域。 由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 单 片 机 晶振电路 复位电路 按键电路 显示电路 电机驱动 测速电路 13 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如 图 1所示，是其中一种型号的外形图。 电机控制正反转电路设计 H 桥部分控制电路设计 知道通过调节直流电机的电压可以改变电机的转速，但是一般我们设计的电源大都是固定的电压，而且模拟可调电源不易于单片机控制，数字可调电源设计麻烦。 所以这里用脉宽调制（ PWM）来实现调速。 方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关，我们可以通过站空比实现改变有效电压。 一般用软件模拟 PWM 可以有延时和定时两种方法，延时方法占用大量的 CPU，所以这里采用定时方法。 直流电机旋转方向 一般利用 H 桥电路 来实现调速。 H 桥驱动电路： 图 中所示为一个典型的直流电机控制电路。 电路得名于 “H桥驱动电路 ”是因为它的形状酷似字母 H。 4 个三极管组成 H 的 4 条垂直腿，而电机就是 H 中 14 的横杠（注意：图 及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示， H 桥式电机驱动电路包括 4 个三极管和一个电机。 要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。 根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。 图 H 桥驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。 例如，如图 所示，当Q1 管和 Q4 管导通时，电流就从电源正极经 Q1 从左至右穿过电机，然后再经Q4 回到电源负极。 按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。 当三极管 Q1 和 Q4 导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周 围的箭头指示为顺时针方向）。 图 桥电路驱动电机顺时针转动 15 图 所示为另一对三极管 Q2 和 Q3 导通的情况，电流将从右至左流过电机。 当三极管 Q2 和 Q3 导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。 图 H 桥驱动电机逆时针转动 实际电路图如下图所示： 图 H 桥原理图 16 显示设计 LED 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管 ， 通过对其不同的管脚输入相对的电流 ， 会使其发亮 ， 从而显示出数字。 可以显示 ： 时间 、 日期 、距离 等可以用数字代替的参数。 数码管按段数分为七段数 码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个 “8”可分为 1位、 2位、 4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳 极 数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。 共阳 极 数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外 为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路， 通过 由各自独立的 I/O 线控制，当单片机 的 P0 口 输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对 位选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制。