数字式直流电机调速控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

数字式直流电机调速控制系统设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

行计数来实现的。 在极端情况下 ,时间的测量会产生士 1 个高频脉冲周期 ,因此 T 法在被测转速较低 (相邻两个转速脉冲信号时间较大 ) 时 ,才有较高的测量精度 ,所以 T 法适合于低速测量。 方案三： M/T 法 (频率 P 周期法 ) 选择 M/T法测速。 M/T法是通过同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个 数来确定转速。 由于同时对两种脉冲信号进行计数 ,因此只要“同时性”处理得当 ,M/T 法在高速和低速时都具有较高的测速精度。 由于本系统对测速精度要求较高，且 M/T发测速在高速和低速都具有较高的测速精度。 所以最终选择方案三，以 M/T 法方式进行测速。 系统总体设计方案 本系统选用了三菱直流 电机，额定电压 12V，额定电流 1A，空载转速3600r/min，负载转速 2600r/min。 本系统主要包括单片机、液晶显示、电机驱动、电机、速度检测与按键控制各部分。 如图。 速度检测模块通过外部中断接口，将采集 到的速度信息以脉冲的形式发送到单片机，单片机通过速度采集程序计算出当前速度，并在液晶上显示。 本系统有6个独立式按键，分别控制电机的正反转、电机速度的加减、电机的启动和急停。 通过按键设定出电机的转速与方向，控制单元将当前速度与设定速度相比较，然后输出相应的 PWM脉冲到由 L298 组成的电动机驱动电路，实现电动机转速与速度的控制。 电动机的当前速度与设定速度通过液晶屏显示出来。 9 S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2液 晶 显 示电 机 驱 动 模 块直 流 电 机速 度 检 测 模 块按 键 控 制 模 块 图 系统框图 10 第三章 硬件设计 单片机最小系统 STC12C5A60S2 介绍 STC12C5A60S2 系列主要性能：  高速： 1个时钟 /机器周期，增强型 8051 内核，速度比普通 8051 快8~12 倍  宽电压： ~  增加第二复位功能脚（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率12MHz 时，无需此功能）  增加外部掉电检测电路，可在掉电时，即时将数据保存进 EEPROM，正常工作时无需操作 EEPROM  低功耗设计：空闲模式，（可由任意一个中断唤醒）  低功耗设计：掉电模式 （可由外部中断唤醒），可支持下降沿 /上升沿和远程唤醒  工作频率： 0~35MHz，相当于普通 8051:0~420MHz  时钟：外部晶体或内部 RC 振荡器可选，在 ISP 下载编程用户程序时设置  8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字节内 Flash 程序存储器，擦写数十万次以上  1280 字节片内 RAM 数据存储器  芯片内 EEPROM 功能，擦写数十万次以上  ISP/IAP，在系统可编程 /在应用可编程，无需编程器 /仿真器  8通道， 10位高速 ADC，速度可达 25 万次 /秒， 2路 PWM 还可当 2 路D/A 使用  2通道捕获 /比较单元（ PWM/PCA/CCP），也可以用来实现 2个定时器或者 2 个外部中断（支持上升沿 /下降沿中断）  4个 16 位定时器，兼容普通 8051 的定时器 T0/T1， 2路 PCA 实现 2个定时器  可编程时钟输出功能， T0在 输出时钟， T1在 输出时钟，BRT 在 输出时钟  硬件看门狗（ WDT）  高速 SPI 串行通信端口  全双工异步串行口（ UART），兼容普通 8051 的串口 11  先进的指令集结构，兼容普通 8051 指令集，有硬件乘法 /除法指令  通用 I/O 口（ 36/40/44 个），复位后为：准双向口 /弱上 拉（普通 8051传统 I/O 口）  可设置成四种模式：准双向口 /弱上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏。 每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但是整个芯片最大不得超过100mA 单片机最小系统 STC12C5A60S2 最小系统包括复位电路、晶振电路、电源和地 [4]。 具体电路如图 所示。 该最小系统的应用特点： 1. 有可供用户使用的大量 I/O 口线。 2. 内部存储器容量有限。 3. 应用系统开发具有特殊性。 STC1205A60S2 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。 80C51单片机的时钟产生方法有两种。 内部时钟方式和外部时钟方式。 本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在 XTAL XTAL2 引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。 本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。 振荡晶体可在 到12MHZ 之间选择。 电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之间取值，在本设计中，振荡晶体选择 12MHZ,电容选择 30pF。 在设计印刷电路板时，晶体 和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。 为了提高温度稳定性，应采用NPO电容。 复位电路的作用 在上电或复位过程中，控制 CPU 的复位状态：这段时间内让 CPU 保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。 基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。 12 STC12C5A60S2 单片机的复 位是由外部的手动复位电路来实现的。 即是人为的在复位输入端 RST 上加入高电平。 此处采用的办法是在 RST 端和正电源 VCC 之间接一个按钮。 当人为按下按钮时，则 VCC 的 5V 电平就会直接加到 RST 端。 即使人的动作很快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，保证能满足复位的时间要求。 P 1 . 0 / A D C 01P 1 . 1 / A D C 12P 1 . 2 / R x D 23P 1 . 3 T x D 24P 1 . 4 / S S5P 1 . 5 / M O S I6P 1 . 6 / M I S O7P 1 . 7 / S C L K8R S T9R x D1 0T x D1 1I N T 01 2I N T 11 3T 01 4T 11 5W R1 6R D1 7X T A L 11 8X T A L 21 9GND20P 2 . 02 1P 2 . 12 2P 2 . 22 3P 2 . 32 4P 2 . 42 5P 2 . 52 6P 2 . 62 7P 2 . 72 8N A2 9A L E3 0E X L V D3 1P 0 . 73 2P 0 . 63 3P 0 . 53 4P 0 . 43 5P 0 . 33 6P 0 . 23 7P 0 . 13 8P 0 . 03 9VCC40I C 1S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2+ 5C R Y 11 2 MC 43 0 PC 53 0 PX T A L 1X T A L 2X T A L 1X T A L 2R 11 0 0A J 1S W _ P BR 21 0 KC 14 7 u F+ 5R S TR S TI N P U T +I N P U T E N a b l eP 3 . 0P 3 . 1D A T A 0D A T A 1D A T A 2D A T A 3D A T A 4D A T A 5D A T A 6D A T A 7W RR DC SR SR E S E TI / O _ S i g a lL E D 1L E D 2 图 单片机最小系统 电源选用 7805 系列芯片构成一个输出正 5V 直流电压的稳压电源电路。 7805系列能提供多种固 定的输出电压，应用范围广。 内含过流、过热和过载保护电路。 带散热片时输出电流可达 1A。 IC采用集成稳压器 7805， C C8 分别为输入端和输出端滤波电容， C7 瓷片电容用于改善纹波特性，抑制输入的过电压；由于本系统所需 +5V 电流大，故在 7805 背面加上散热器，增加散热性。 在 J6 处输入 +12V电压，在 J8处得到 +5V电压。 电源电路如图 所示。 7805 的主要特点： 输出电流可达： 1A 输出电压： 5V 过热保护 短路保护 13 输出晶体管 SOA 保护 极限值（ T=25℃） 输入电压（ 5~18V） „„ 最高可达 35V 热阻（接到壳） „„ 5℃ /W 热阻（接到空气） „„ 65℃ /W 工作温度范围。