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基于51單片機的電機測速及顯示系統設計

時間:2019-01-03 14:43:23來源:網絡 作者:電子愛好者 點擊:次
　本設計是基于 51 單片機的電機測速與顯示系統，主要方案是利用 STC 公司推出的8051內核單片機作為系統的控制單元，用單片機內部的定時器功能生成 PWM 信號，對電機進行調
　本設計是基于 51 單片機的電機測速與顯示系統，主要方案是利用 STC 公司推出的8051內核單片機作為系統的控制單元，用單片機內部的定時器功能生成 PWM 信號，對電機進行調速控制；用 PCA 模塊進行電機轉速的反饋。電機采用直流電機，轉速反饋用霍爾傳感器，當電機旋轉后，根據霍爾效應，霍爾傳感器會根據轉速線性輸出脈沖，用單片機進行脈沖捕獲，根據恒定時間內脈沖捕獲的數量得到電機的轉速信息，霍爾傳感器的 AB 相位差得到電機的轉向。電機的驅動與控制采用雙 H橋電路控制，系統的輸入電源是 12V 直流電，經過開關型穩壓器得到 5V 電，供給單片機與電機驅動芯片的邏輯參考電壓，當單片機向電機驅動輸出可變的 PWM 信號時，電機會根據當前的 PWM 信號進行轉速的調節。經過理論分析與實物的制作，電機轉速能夠按照目標設定值進行運轉，當電機負載發生變化時，電機也能根據擾動量變化實時調節轉速大小，不僅強化了微機與電路的設計知識，而且對動手能力也有很大的提升 。
　　主要研究內容
　　進行系統建模。根據系統的物理模型，得到系統的微分方程，然后進行拉普拉斯變換，得到傳遞函數，將時域轉換成復數域然后分析系統的穩定性。加入 PI 校正網絡，改良系統的暫態與穩態性能，將系統的穩態誤差控制在一定的范圍內，使電機轉速和預設的靠近。當理論分析能夠實現目標要求后，將傳遞函數進行 Z 變換，使其能夠在單片機這種的純離散系統中能正確實現[6]。
　　以 STC12C5A60S2 單片機作為控制單元，通過編寫 C 語言程序，配置內部寄存器使其能夠實現控制功能。由于 STC12C5A60S2 屬于離散型控制器，需要將傳遞函數進行 Z 變換，然后將修正后的 PID 計算公式讓單片機能夠正確反應，從而實現精準控制。
　　按照需求，設計電路原理圖，然后根據原理圖繪制 PCB。使系統能夠按照預期工作，從而實現目標功能。本設計針對電機測速與顯示系統實現，利用自動控制原理與微處理器應用技術相結合，完善自身的理論分析與動手能力，拓展眼界。
　　系統設計框圖如所示：
　

　　部分原理圖：
　　

　　PCB截圖：
　　

　　3D狀態下：
　　

　　

　　實物圖：
　　

　

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本文地址：http://www.morningstargreenhouses.com/dz/22/15464978953063.shtml


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