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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:
 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:
  

 

www.cidxh.club

本文地址:http://www.cidxh.club/dz/22/15464978953063.shtml

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