《课程设计（论文）基于单片机的转速控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计（论文）基于单片机的转速控制系统设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重庆科技学院课程设计报告 院（系）:电气与信息工程学院 专业班级: 测控08 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_I512_ _ _设计题目:_ 基于单片机的转速控制系统设计 _ 完成日期： 2011 年 6 月 19日 指导教师评语: _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 课程设计重庆科技学院课程设计任务书设计题目：基于单片机的转速控制系统设计学生姓名课程名称智能义器义表设计与调试专业班级测控普08地 点实验楼I512起止时间2011.6.7至2011.6.17设计内容及要求要求设计的转速控制系统完成以下功能：1.基本功能按键设定并显示转速，实时显示实际转速按
2、键控制电机起停、正反转PWM转速闭环控制。2. 扩展功能 实现与PC机的通讯：将转速的设定值和实测值发送到PC机显示，PC机可以设定速度，发送到单片机设计参数1.转速调节范围：1500转/分-3000转/分2.测速误差10%进度要求1. 布置任务、方案设计，硬件设计（1天）2. 画电路图（1天）3. 软件设计，画流程图（1天）4. 程序设计和调试（6天）5. 设计验收、撰写报告（1天）详见进度安排表参考资料1.程德福.智能义器. 机械工业出版社. 2009.92.胡文金.单片机系统实训教程.重庆：重庆大学出版社,20053.林金阳.基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统.长春工程学院学报(
3、自然科学版)2009年第10卷第3期其它说明.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。系主任： 指导教师：钟秉翔、柏俊杰进度安排表：时间内容地点指导教师6.7上午布置设计任务及要求，查资料，准备方案I512、图书馆钟秉翔下午总体方案设计，硬件设计I512钟秉翔、柏俊杰6.8全天画硬件电路原理图I512柏俊杰、钟秉翔6.9全天显示、按键程序设计及调试I512钟秉翔、柏俊杰6.19全天电机PWM控制程序设计（1组）波形产生设计及调试（2组）温度采集设计及调试（3
4、组）I512柏俊杰、钟秉翔6.13全天转速检测程序设计及调试（1组）波形产生设计及调试（2组）温度采集设计及调试（3组）I512钟秉翔、柏俊杰6.14全天控制算法设计及调试（1、3组）调频程序设计及调试（2组）、I512柏俊杰、钟秉翔6.15全天控制算法设计及调试（1、3组）调幅程序设计及调试（2组）I512柏俊杰、钟秉翔6.16全天综合调试程序，讲解设计报告要求I512钟秉翔、柏俊杰6.17上午设计验收I512钟秉翔、柏俊杰下午完成设计报告I512钟秉翔、柏俊杰课程设计11目录摘要II1系统方案设计11.1硬件方案设计21.2软件方案设计22硬件电路设计32.1单片机最小系统32.2按键接口
5、电路42.3电机转速采集控制电路42.4显示电路52.5 LED指示灯电路63软件设计63.1主控模块程序63.2初始化程序73.2.1 定时器中断83.2.2外部中断93.3键盘扫描93.4LCD显示103.5LED指示113.6PID计算程序124系统调试135结论14参考文献15附录1 硬件电路图16附录2 程序清单17摘要本设计以STC89C51单片机为核心，完成转速控制的设计。硬件系统包括STC89C51控制模块、按键模块、传感器模块、驱动模块、显示模块；软件部分由主函数控制模块、定时中断和外部中断模块、键盘部分、PID控制转速模块、LCD初始化模块、LED指示模块等组成，软件编写由
6、Keil C51完成。设计原理是根据LCD显示原理、按键描显示原理、单片机的定时中断原理、外部中断将霍尔传感器所检测的脉冲进行计数原理。设计了一个可以控制电机的启动和停止，显示当前转速显示，设定转速，通过PWM的手动设置和PID算法的自动控制转速的系统。关键词：STC89C51 霍尔传感器 LCD显示屏 PWM控制 PID算法11系统方案设计STC89C51单片机外围设备由四个独立按键、霍尔传感器、电机驱动、LCD显示屏组成。具体功能为：电源为单片机和驱动电机供电，通过键盘输入部分进行模式的选择，进行显示或参数修改等，单片机通过控制PWM占空比来控制电机的转速，通过外部中断计数霍尔传感器检测的
7、脉冲数，再计算一分钟的转速，在LCD上显示实际速度，指示灯指示不同的模式和不同的参数设置。四个独立按键中Mode键进行模式切换，UP、DN键可以对速度、PWM占空比、PID参数进行修改，在电机“启动与停止”模式中，UP和DN分别对应启动与停止，ENT键在参数修改过程中做标志位选择，此外，为方便显示还加了指示灯做指示。在“实时速度显示”模块中，利用外部中断0对霍尔元件脉冲记数，输出送到单片机，在定时器0下对信号进行周期刷新，调用计算公式算出转速，在LCD上显示实时速度；在转速控制中可分为两种方法，一种可以手动控制PWM的值来控制电机转速，另一种通过PID算法计算控制得道相应的PWM，然后改变PW
8、M的值实现对电机的控制。其系统组成结构图如1.1所示：电源指示灯指示显示转速51单片机速度采集驱动电机PWM控制键盘输入图1.1系统结构框图 1.1硬件方案设计本设计中，单片机STC89C51为整个系统的控制部件，是转速控制系统的核心控制部件。其中振荡电路采用外接晶体的接法，靠单片机利用内部时钟方式来完成。晶振采用频率为11.0592MHZ和15pF电容。其复位电路采用外部复位电路，上电复位及按键复位的一种实用电路。P2口的P20-P23作为独立键盘的输入口，通过延时消抖实现按键功能。P32口接霍尔传感器的引脚3，完成脉冲记数；P14口为电机的驱动口，当其为低电平的时候，电机驱动；P15、P1
9、6、P17接指示灯显示，外部需要上拉电阻，低电平时点亮。硬件具体电路图见附录一，接线原理图如1.2所示：P14P10-P12指示灯电机LCDSTC89C51单片机独立按键P15P15-P17P20-P23 图1.2硬件结构框图1.2软件方案设计本设计是单片机控制，通过不断地脉冲计数、计算速度、PWM占空比的调节、按键扫描执行相应功能、以及LCD显示，按照设计功能，先写LCD显示和按键扫描程序设计和调试，然后转速检测程序设计及调试，再进行PWM占空比的回路控制调节电机转速程序设计及调试，每完成一步就下载到实验箱中调试，看是否能达到预期的目的，在各个功能都调试好后，整体下载进行调试。 软件设计主要
10、是用分成了几个模块完成，主函数控制模块、定时中断和外部中断模块、键盘部分、PID控制转速模块、LCD初始化模块，其模块结构图如1.3所示：PWM手动控制时速模式设置速度模式PID控制模块LED指示模块键盘扫描模块定时中断、外部中断模块主控模块LCD显示模块启动停止、时速显示模式基于PID的自动控制时速模式 图1.3软件模块结构框图2硬件电路设计2.1单片机最小系统最小系统为转速控制的控制中心，包括一块STC89C51芯片、复位部分、晶振时间频率控制部分和电源部分。复位部分采用外部复位电路，接在单片机的REST引脚，晶振采用频率为11.0592MHZ和15pF电容，接18、19引脚，EA接VCC
11、高电平为访问片内程序存储器。电路如图2.1所示：图2.1单片机最小系统图2.2按键接口电路本系统采用独立键盘，实现模块切换和一些参数设置。其中MODE键进行模式选择，UP和DN键对参数进行加或者减，ENT键对参数设置进行标志位选择，它们分别接P20P23。电路如图2.2所示：图2.2按键接口电路2.3电机转速采集控制电路电机转速控制采集部分电路由一个PNP三极管，一个电动机、一个霍尔传感器和两个电机组成，其中P14口通过单片机控制PWM占空比，P32口输出单位时间内的脉冲数到单片机。电路如图2.3所示：图2.3电机转速采集电路2.4显示电路系统采用LCD显示，LCD液晶为点阵字符型液晶显示，其
12、内部有字符发生器和显示数据存储器。其中CS与单片机的P10口连接，SID与P11口连接，SCLK与P12口连接，B_Light为背光显示，可以不连接，通过LCD电路实现数据和命令的发送、汉字和字母的显示。电路如图2.4所示：图2.4 LCD显示电路图2.5 LED指示灯电路3个共阴极发光二极管分别接P15 、P16、P17。当P1口有低电平0来时，相应的发光二极管亮，指示相应的模式。电路如图2.5所示：图2.5 LED指示灯电路3软件设计根据系统功能描述，软件有：主函数模块，系统参数初始化模块，LCD初始化、显示汉字字母模块，按键识键和功能设置模块，中断模块和PWM控制模块。3.1主控模块程序主程序执行的过程就是先进入主程序初始化，如系统的初始化、LCD初始化和定时器的初始化，然后根据按键判断，没有按键按下的时候，LCD显示初始设置值，当有按键按下的时候，则执行按键所对应的功能，然后进一步在LCD上显示出来，通过LED指示灯指示
