基于单片机的电机转速测量系统设计-通信工程本科毕业设计

基于单片机的电机转速测量系统设计-通信工程本科毕业设计内容摘要：

集的信号经过处理 后 直接送给单片机 处理 ， 然后再通过 LCD1602进行显示。 方案二 光电传感器测速 基于光电传感器的 测量系统， 用 一直流的调速电机 来驱动转子 ， 为了获取转速信号参数 ， 需 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 47 页 要在转盘 上 先 做好光 电标记，具体 实现 办法： 先 将 转盘擦干净再 涂黑， 用 黑色胶布 或者 黑漆都行 ，接着 再将一块反光材料贴在 涂黑的转子上面 作为光电标记， 最 后将光电传感器固定在 一个适当的位置 ， 然后将光电传感器 正对 光电 标记。 光电传感器的光电头 包含有 输出 为 05V的脉冲信号 的前置 电路， 将其 接到 51单片机的相应管脚上， 然后在 通过 单片机 内部定时 、 计数器 以及 相应的 编程 ，组成一个数字式的 测速 系统。 两种方案 各有 优缺点。 相对于 光电传感器的方案： 用光电传感器作为测速模块，系统具有 噪音小、 线性度好、分辨率高、精度高 等特点， 但 当 光电传感器在信号采样的时候， 容易 受感染 使采样不精确 ，而且对于码盘的要求也比较高。 霍尔元件 的方案： 用霍尔传感器作为 测速 模块 ，具有 其 抗干扰能力 特别强 ，具有非常高的 稳定性 ， 使用较光电传感器方便。 通过 合理 分析 ， 选择第一 种方案作为最终 的 执行方案。 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 47 页 设计 思路 本次设计采用 数字式测量方法 ， 以单片机 STC89C51作 为控制核心，霍尔传感器作为 测速 模块 ，利 用蓝牙串口模块 HC— 05进行 所测速度的远距离 传输， 然后 再 用 LCD1602液晶显示器 来 显示的 所测 的直流电机转速。 基于霍尔传感器的 测速 系统工作过程是： 将 霍尔传感器和 电电机的 转 轴同轴连接 ， 转 轴每转一周， 霍尔传感器 就 会 产生一定量的脉冲， 然后再 由霍尔 传感器 输出 给 主机模块单片机 ， 单片机将该数据处理后，将所测速度 通过蓝牙模块发送给从机部分 ， 同时将所测速度 显示在主机 部分 的 LCD1602显示模块 上 ， 从机的蓝牙模块如果接收到数据就发送给从机的单片机控制核心，然后 在 从机的 LCD1602上面也显示实时转速。 总体审计由由单片机 STC89C51为核心控制部件，电机转速测量电路实时的采集电机转速变化，在用 LCD1602 显示电机转速的电位器调节电机转速。 整个系统由：核心控制模块、电机转速测量 模块 、电机转速显示模块 、蓝牙传输模块 等系统 组成。 系统框图如 图 所示： 主 机S T C 8 9 C 5 1转 速 测 量 模 块复 位 电 路晶 振 电 路蓝 牙 模 块( H C 0 5 )显 示 模 块( L C D 1 6 0 2 )蓝 牙 模 块( H C 0 5 )从 机S T C 8 9 C 5 1显 示 模 块( L C D 1 6 0 2 )复 位 电 路晶 振 电 路 图 方案设计框图 （ 1）主机 模块 硬件电路图 在 设计 框图 基础上对各部分进行了详细的设计， 主机 部分 主要包含单片机最小系统 、 霍尔元件测速电路 、直流电机、 LCD1602显示部分 、蓝牙模块等， 电路图如图。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC123456789C O MR 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8V C CL C D 1 6 0 21 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6GNDVCCV0ENRSD0D1D2D3D4D5D6D7AKVCCG N D霍 尔 A 4 4 E1 2 3V C CR 2 1 0 KR 41 KR 3 1 0 KV C CG N DG N DV C C3 0 p FU 1R/WV C C电机C 41 0 4M 1D JGND蓝 牙 模 块VCCGNDRXDTXDU 3U 4R T 1P 3 . 2 图 主机 模块 硬件电路图 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 47 页 （ 2）从机模块硬件电路图 与主机模块电路图相比，从机模块就少了一个霍尔元件测速电路 ， 其 电路图 如图。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC123456789C O MR 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8V C CL C D 1 6 0 21 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6GNDVCCV0ENRSD0D1D2D3D4D5D6D7AKVCCG N DR 41 KR 3 1 0 KV C CG N DG N DV C C3 0 p FU 1R/W蓝 牙 模 块VCCGNDRXDTXDU 3G N D 图 从机模块 硬件电路图 51单片机最小系统 单片机 最小系统 由 51单片机、 复位 电路 [24]， 晶振 电路 、 电源 等部件 组成 ， 包括以上部件就能使单片机始终处于正常的运行状态。 其中 电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件， 一般情况下 将最小系统作为应用系统的核心部分。 其 结构如图。 122 22 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 11 098765432 33 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 44 03 93 83 73 63 5P 1 . 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 0 . 0E A / V P PA L E / P R O GP 2 . 0X T A L 1P 3 . 0 / R X DR S T / V P DP 3 . 6 / W RP 3 . 5 / T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 0 / T X DG N DX T A L 2P 3 . 7 / R DP 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 7P 2 . 6V C CP 0 . 7P S E NP 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 13 0 p F3 0 p F11.0592MHZ+R1 0 KC10uFV C CV C CSTC89C51RC 图 最小系统原理图 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 47 页 1. 时钟电路 在本次设计中用的是 内部时钟 方式 ，其 电路图 如图 ，在 单片机的 18和 19管脚 上 外接 一个 晶振 ， 晶振 选择的是 ，然后两个管脚再分别接 C1和 C2两个电容，设计中的 C1和 C2值都为 30pF。 1 91 8C 1C 211.0592MHZ 图 51单片机 时钟电路 2. 复位电路 只要给 单片机的 RST引脚 接 高电平，单片机 就会 进行 复位 的 操作。 本设计用的 是 按键手动复位 ， 只要按键按下， 单片机的 RST引脚就会 电源 Vcc接通 ，然后单片机就进行复位操作。 单片机的复位 电路如下图。 9+R10KC10uFV CC 图 51单片机 复位电路 单片机的 定时器 定时器使用时，计数脉冲由单片机内部振荡器提供，计数频率为 fOSC /12,每个机器周期加 1。 定时器是利用了寄存器的溢出来触发中断的 ,因此 在 编写 程序 的时候就要去算计数的增量 ,然后 再根据单片机的晶振的频率 来计算确定的时间。 在初始化过程中，要设置定时或计数的初始值，这时需要进行一点运算 ， 要从最大 计数值减去计数模值所得才是应当设置的计数初始值。 假设计数器的最大计数值为 M（根据不同工作方式，M可以是 213 、 216 或 28 ）， 要计数的值为 P， 则计算初值 X的公式如下： 计数方式： PMX  定时方式： OSCf/12PMX 。