目录第 1 节 引 言 ………………………………………………………………………… 31.1 本设计任务和主要内容………………………………………………………4第 2 节 系统主要硬件电路设计………………………………………………………52.1 单片机控制系统原理…………………………………………………………52.2 单片机主机系统电路…………………………………………………………52.2.1 8051 的基本知识 ……………………………………………………52.2.2 8051 标准型设计说明 ……………………………………………… 52.3 脉冲信号发生器………………………………………………………………82.4 脉冲计数与显示电路…………………………………………………………112.5 集成功率放大器 LM386 ……………………………………………………11 第 3 节 系统软件设计…………………………………………………………………133.1 系统主程序设计………………………………………………………………133.2 程序流程图设计………………………………………………………………143.3 程序清单………………………………………………………………………14 第 4 节 结束语…………………………………………………………………………19 参考文献 ………………………………………………………………………… 20单片机控制的直流电动机的转速检测与脉冲调速第1节 引 言目前直流调速在工业生产中有相当广泛的应用，直流调速的转速比更大，可在全 部的调速范围内都能获得良好的转矩特性。
放眼望去，交流电机占据了传动应用的绝 大多数地盘，大有取代直流电机的趋势，但实际在许多场合人们仍在使用直流调速 交流电机结构比直流电机简单，便于维护，价格低由于变频技术的发展，交流变频 调速的性能越来越接近直流调速，因而人们更愿意使用交流变频调速众所周知，许 多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小 以及动态指标有着特殊的要求全数字直流调速装置，采用 8 位单片微机技术，性能 优良，运行可靠，并且具极高的性能价格比 设计方案的提出，更进一步说明了这 类电机的好处直流电机产品是工业自动化，家庭现代化等各个领域广泛应用不可缺少 的基础产品，与其它类型的电机相比，它具有良好的起动性能，且能在宽广的范围内 平滑而经济地调速，过载能力较强，热动和制动转矩较大，因此直流电动机在起动和 调速要求较高的生产机械上广泛地被应用随着人们生活水平迅速提高，对视听设备 品质要求也在不断提高，这类产品为小功率直流电机提供了广阔市场，因此高精度控 制直流电机转速成为发展的必然趋势电动机的转速是一个较为重要的运行参数，也 有很多种用于测量转速的仪表，如：机械软轴式转速表、频率-电压转换式转速表、 数字式转速表等，它们中间有的成本很高而且精度较差、有的工艺复杂而且可靠性不 高。
本文介绍了一种利用单片机技术制成的智能转速表，不仅精度高、工艺简单、线 路简洁，而且可靠性高、功能强当然本文中提到的软硬件设计方案，不能代表最佳 方案，学习和掌握其基本原理，关心其发展，对于电机及其控制领域内工作和学习的 人员都是有必要的在单片机控制电机的理论及应用发展得非常迅速因该设备未经 过实物硬件的调试,所以难免存在着一些弊端,望老师给予指点设计制作一个脉冲调速器 ,使其工作频率和占空比均可调节 ,频率调节范围 3-5KHZ, 占空比调节范围为 30-70%,选用额定电压为 12V 额定电流为 0.5A 的小直流 电机,根据其参数设计出功率放大器,使之推动直流电动机工作,并用 4 位数码管显示 出电动机每秒所转的圈数, 以监视电动机的调速情况第 2 节 系统主要硬件电路设计2.1 单片机控制系统原理图 2-1 单片机控制系统原理框图2．2 单片机主机系统电路2.2.1 8051的基本知识a. 8051的引脚40接+5V （VCC）电源，弓|脚20接电源地线b. 传统8051工作时钟最高为12MHZc. EA引脚接地，由外部程序ROM来执行程序d. EA引脚接高电平或+5 V电源，由8051内部程序ROM来执行程序。
e. 8031EA引脚必须接低电平，由外部程序ROM来执行程序f. 89C51 89C52引脚接高电平后，是由内部程序ROM来执行程序g. 开机时必须加入芯片重置（RESET）信号h. RESET 信号高电平动作，高电平时产生芯片重置I.RESET信号低电平时，则由程序ROM地址0起开始执行程序2.2.2 8051标准型设计说明8051的程序代码可以外接程序ROM来执行，也可以使用内部4KB的空间（如8751， 89C51），当程序长度超过4KB时可以使用89C52 （内含8KB），若程序长度超过8KB 时可以使用89C55 （内含20KB）若是采用IO51控制板做设计则程序代码可以长达 64KB 的空间8051EA 引脚是接至 5V 电源，表示由内部程序 ROM 来提供程序代码，此电路可 以使用的单芯片有8751及89C51，而程序的测试方法可以使用ICE，使用89CXX烧录 模拟器EPM89或是直接烧录单芯片当然直接烧录单芯片，做测试较麻烦还会花费许 多时间，如果控制程序简单还可以，要是做课程设计程序就变得复杂了，相当浪费时 间，所以手上有 ICE 的话就相当方便了如果想将项目设计得更复杂，使用更多的 I/O或是功能扩充，我们建议使用8051外接程序ROM及数据RAM的控制电路，那就 是 8051 扩充型模式设计。
■J¥118oS33BBE■j 'jla-Lwu往 一X 2 匚Sus 1__图 2-2 单片机主机系统图■_aE! _a '.■iK ?■.-I一 Knywtllw^J 口 U3 卫理罹V* “ILg2.3 脉冲信号发生器作为实验装置脉冲信号处理我们采用 555 集成块和外围电路组成，555 集成定时 器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件外加电阻、电容 可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图 2-3、2-4 所示，功能见表2-5它 是由上、下两个电压比较器、三个5kQ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管T 以及功率输出级组成比较器C1的反相输入端⑤接到由三个5 kQ电阻组成的分压 网络的2/3Vcc处（⑤也称控制电压端），同相输入端⑥为阀值电压输入端比较器 C2的同相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端②为触发电压输入端， 用来启动电路两个比较器的输出端控制RS触发器RS触发器设置有复位端Rd④, 当复位端处干低电平时，输出③为低电平控制电压端⑤是比较器C1的基准电压端, 通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器Cl、C2的参考电压。
不用时可将它与地之间接一个O. 01p F的电容，以防止干扰电压引入555的电源 电压范围是+4.5〜+18V，输出电流可达100〜200mA，能直接驱动小型电机、继电器 和低阻抗扬声器tn m m 国Vn）CB555GND Vl2 Vo Rdll| hi lit hi图 2-3 555 集成电路引脚排列图Rb8'415&2&UC2CzG4g3Tdj匚Uli (TH)U12 (TR)Gi■ih—Vbiuci图 2-4 时基电路 555 电路结构图表 2-5 555 芯片功能表触发阈值复位IS 放电端输出〉1VCC〉-VCCH导通L〉1VCC〈-VCCH原状态〈1vccXH截止HXXL导通L多谐振荡器的电路图和波形图如图2-6所示电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电当电容上电vC=2/3Vcc时，阀值输入端⑥受到触发，比较器C1 翻转，输出电压Vo=0,同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压 Vc=l/3Vcc,比较器C2工作，输出电压Vo变为高电平C放电终止、又重新开始充 电，周而复始，形成振荡其振荡周期与充放电的时间有关：充电时间：放电时间：振荡周期：tPH二(R + R )C - ln12tPL二 R C ln2( 2 )V —— Vcc 3 cc1V ——VI cc 3 cc 丿/VCC—1-2 v ]3 ccV — VI CC 3 CC 丿q 0.7(R + R )C12q 0.7R C2T=t PH+tPL~0.7(Rl+2R2)C1 1.44 q振荡频率：f=l/T= tpH + tpL (R]+ 2R2)Ct R + RD = — 1 2—占空系数： T R1 +2R2 当 R2>>R1 时，占空系数近似为 50％。
lOOki?8600)Vtx： Rd (Vbe (+5 V)oh―F I——n————0图 2-6 多谐振荡器的电路图和波形图由上分析可知：a） 电路的振荡周期T、占空系数D,仅与外接兀件Rl、R2和C有关，不受电源 电压变化的影响b） 改变Rl、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节c） 改变 C 的值，可单独改变周期，而不影响占空系数另外，复位端④也可输入1个控制信号复位端④为低电平时，电路停振2.4脉冲计数与显示电路图 2-7 脉冲计数原理图转速检测采用红外发射和接收管，在电动机的转盘上开有一小口，电动机每转 一转就接收到一次脉冲信号信号经过缓冲、零压比较、反相电路到单片机计数脉冲 输入端 T1，P0 口输出信号经过 74HC373 地址锁存器构成动态显示电路，显示电动机 的转速2.5 集成功率放大器 LM 386集成电路（IC ）按其功能，分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，本课题采 用的LM386是一种模拟集成电路，它具有功率放大功能，其外形封装为双列直插式， 属塑封类集成电路其引脚排列方式见图 2-8LM386 是美国国家半导体公司系列功放集成电路中的一个品种，因其有功耗 低、工作电源电压范围宽、外围元件少和装置调整方便等优点，故广泛应用通信设备、 收录机、电子琴和各类电子设备中，其典型参数如下：工作电压范围4〜12V,静态电 流4mA,输出功率660mW（最大），电压增益为46dB（最大），带宽300kHz,谐波失真 0.2%,输入阻抗50KQ,输入偏置电流250nA。
该电路有同相、反相两个输入端，即： 从5脚输出电压信号的极性与3脚（同相端）输入极性相同，而与2脚（反相端）输 入信号的极性相反1脚与8脚之间接入一个几十微法电容时，电路增益达到最大值 电路增益可根据实际需要调整増益旁路电源输出増益反相同相地输入输入图2-8 LM386外形引脚图第3节 系统的软件设计3．1 控制程序说明在1S之内计数外部脉冲的频率由定时器0进行1S的定时（定时方式），定时 器1对外部脉冲进行计数（。