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基于51單片機的電機測速及顯示系統設計

時(shí)間:2019-01-03 14:43:23來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 作者:電子愛(ài)好者 點(diǎn)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(shí)器功能生成 PWM 信號，對電機進(jìn)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(shí)器功能生成 PWM 信號，對電機進(jìn)行調速控制；用 PCA 模塊進(jìn)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(huì )根據轉速線(xiàn)性輸出脈沖，用單片機進(jìn)行脈沖捕獲，根據恒定時(shí)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(dòng)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(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)型穩壓器得到 5V 電，供給單片機與電機驅動(dòng)芯片的邏輯參考電壓，當單片機向電機驅動(dòng)輸出可變的 PWM 信號時(shí)，電機會(huì )根據當前的 PWM 信號進(jìn)行轉速的調節。經(jīng)過(guò)理論分析與實(shí)物的制作，電機轉速能夠按照目標設定值進(jìn)行運轉，當電機負載發(fā)生變化時(shí)，電機也能根據擾動(dòng)量變化實(shí)時(shí)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(dòng)手能力也有很大的提升 。
　　主要研究?jì)热?/strong>
　　進(jìn)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(jìn)行拉普拉斯變換，得到傳遞函數，將時(shí)域轉換成復數域然后分析系統的穩定性。加入 PI 校正網(wǎng)絡(luò )，改良系統的暫態(tài)與穩態(tài)性能，將系統的穩態(tài)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(shí)現目標要求后，將傳遞函數進(jìn)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(shí)現[6]。
　　以 STC12C5A60S2 單片機作為控制單元，通過(guò)編寫(xiě) C 語(yǔ)言程序，配置內部寄存器使其能夠實(shí)現控制功能。由于 STC12C5A60S2 屬于離散型控制器，需要將傳遞函數進(jìn)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(shí)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(shí)現目標功能。本設計針對電機測速與顯示系統實(shí)現，利用自動(dòng)控制原理與微處理器應用技術(shù)相結合，完善自身的理論分析與動(dòng)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(tài)下：
　　

　　

　　實(shí)物圖：
　　

　

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