直流电机转速检测

直流电机转速、电枢电流检测及显示系统基于STC89C52单片机2023/2/21指导教师：林家泉学生：周贤民、穆欣指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣题目介绍简介：直流电动机的控制需要检测实时转速、电流等信息。本题目要求设计一个单片机采样显示系统，包括电流传感器、速度传感器的选型应用，检测电路的设计，单片机的程序设计，电路板的制作等内容。目的：通过题目使学生对直流电机的工作原理能加深理解，对单片机的应用，电路板的制作，电路的设计等提供应用锻炼机会。2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣2题目分析经分析可知本系统需由单片机系统模块、速度检测模块、电流检测模块、参数显示模块、以及电源模块组成。2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣3模块分析2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣4系统处理器CentralProcessor2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣5对于系统的处理器，由于本题目要求实现的功能比较单一，对处理器的要求比较低，采用一般的51单片机就可实现。经过网上一番搜寻和比较，我们选择了由南通国芯微电子有限公司生产的STC89C52单片机，该款单片机有如下特性(Features)：增强8051型，可运行在12T或6T状态下工作电压：3.3V~5.5V工作频率范围：0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz片上有8K的程序存储空间和512字节的运行RAM通用IO口P0/P1/P2/P3/P4口可ISP编程/IAP编程，通过串口直接下载用户程序有EEPROM功能看门狗内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体在20M下时可省去外部复位电路共3个16位定时计数器，其中定时器0开可以当成2个8位的定时器用四路外部中断，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断唤醒通用异步串行口(UART)可用定时器软件实现多个UART工作范围：-40~+85摄氏度（工业级）多种封装形式速度检测SpeedDetecting2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣6速度检测，有多种方法可以实现，比如测速发电机，光电编码器，光电对管，电枢电流高次谐波频率法等等，我们采取了使用光电对管的方法来获取转子的转速，这种方法实现起来简单，成本也低，测速也比较准确。其原理是：通过在电机转轴上安装一个质轻的钢圆盘，圆盘的径向上等间距开有栅缝，圆盘放在光电对管槽的中央，当光电对管一端的红外信号通过光栅透过到达对面的检测区时，对面检测到了有信号过来，就会输出一个脉冲信号。单片机通过测量这个脉冲信号的频率就可以近似算出转子的瞬时转速。电流检测CurrentDetecting2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣7电流检测，电流的检测方法可以使用精密电阻串在被测回路里，将电流转换成电压通过AD获取电阻两端的电压来间接求的电流，但是这种方法如果电流过大的话会由于电阻发热造成电阻值发生漂移，测得的电流就不准确了，同时串了个电阻(虽然不大)，会对被测电路产生影响。于是在林老师的指导下选择了基于霍尔效应的霍尔电流传感器，这种电流传感器具有体积小、能将被测电流完全隔离开等优点。具体型号我们选用的是Allegro公司生产的ACS712ELCTR-05B-T，这是一款量程为-5A~+5A的线性霍尔电流传感器，输入被测电流输出一个与被测电流成线性关系的电压值，具有185mv/A的输出灵敏度，80KHz带宽。获取的模拟电压需要通过AD转换成数字量送单片机处理，AD选型，我们选用的是12位的逐次逼近式AD转换器TLC2543，转换范围为0~5V时，1LSB=5/4095V。电流传感器输出的电压经过右图的一个反向比例放大器放大，使增益达到610mv/A。参数显示ParametersDisplay2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣8显示模块我们选用的是LCD1602,共两行每行可显示16个ASCII字符，上面一行用于显示电流，下面一行用于显示转速。该显示器件内部集成了ASCII码表，单片机只需向其显示寄存器发送预显示字符的ASCII码，就会在显示屏上输出对应的字符，使用方便，缺点就是占用CPU的硬件资源较多，还有显示刷新速度较低。系统设置SystemSettings2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣9在PCB设计时我们把单片机的一些引脚预留了出来，可以在软件编程时有不同的选择，不同的编程方式，通过跳冒来选择使用单片机的不同硬件资源，同时为其他扩展功能预留接口系统总原理图2023/2/2指导教师：林家泉成员：周贤民、穆欣10PCB设计2023/2/2指导教师：林家泉成员