直流電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測

直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流檢測及顯示系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)2023/2/21指導(dǎo)教師：林家泉學(xué)生：周賢民、穆欣指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣題目介紹簡介：直流電動機(jī)的控制需要檢測實時轉(zhuǎn)速、電流等信息。本題目要求設(shè)計一個單片機(jī)采樣顯示系統(tǒng)，包括電流傳感器、速度傳感器的選型應(yīng)用，檢測電路的設(shè)計，單片機(jī)的程序設(shè)計，電路板的制作等內(nèi)容。目的：通過題目使學(xué)生對直流電機(jī)的工作原理能加深理解，對單片機(jī)的應(yīng)用，電路板的制作，電路的設(shè)計等提供應(yīng)用鍛煉機(jī)會。2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣2題目分析經(jīng)分析可知本系統(tǒng)需由單片機(jī)系統(tǒng)模塊、速度檢測模塊、電流檢測模塊、參數(shù)顯示模塊、以及電源模塊組成。2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣3模塊分析2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣4系統(tǒng)處理器CentralProcessor2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣5對于系統(tǒng)的處理器，由于本題目要求實現(xiàn)的功能比較單一，對處理器的要求比較低，采用一般的51單片機(jī)就可實現(xiàn)。經(jīng)過網(wǎng)上一番搜尋和比較，我們選擇了由南通國芯微電子有限公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)，該款單片機(jī)有如下特性(Features)：增強(qiáng)8051型，可運(yùn)行在12T或6T狀態(tài)下工作電壓：3.3V~5.5V工作頻率范圍：0~40MHz,相當(dāng)于普通8051的0~80MHz,實際工作頻率可達(dá)48MHz片上有8K的程序存儲空間和512字節(jié)的運(yùn)行RAM通用IO口P0/P1/P2/P3/P4口可ISP編程/IAP編程，通過串口直接下載用戶程序有EEPROM功能看門狗內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體在20M下時可省去外部復(fù)位電路共3個16位定時計數(shù)器，其中定時器0開可以當(dāng)成2個8位的定時器用四路外部中斷，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷喚醒通用異步串行口(UART)可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART工作范圍：-40~+85攝氏度（工業(yè)級）多種封裝形式速度檢測SpeedDetecting2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣6速度檢測，有多種方法可以實現(xiàn)，比如測速發(fā)電機(jī)，光電編碼器，光電對管，電樞電流高次諧波頻率法等等，我們采取了使用光電對管的方法來獲取轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，這種方法實現(xiàn)起來簡單，成本也低，測速也比較準(zhǔn)確。其原理是：通過在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝一個質(zhì)輕的鋼圓盤，圓盤的徑向上等間距開有柵縫，圓盤放在光電對管槽的中央，當(dāng)光電對管一端的紅外信號通過光柵透過到達(dá)對面的檢測區(qū)時，對面檢測到了有信號過來，就會輸出一個脈沖信號。單片機(jī)通過測量這個脈沖信號的頻率就可以近似算出轉(zhuǎn)子的瞬時轉(zhuǎn)速。電流檢測CurrentDetecting2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣7電流檢測，電流的檢測方法可以使用精密電阻串在被測回路里，將電流轉(zhuǎn)換成電壓通過AD獲取電阻兩端的電壓來間接求的電流，但是這種方法如果電流過大的話會由于電阻發(fā)熱造成電阻值發(fā)生漂移，測得的電流就不準(zhǔn)確了，同時串了個電阻(雖然不大)，會對被測電路產(chǎn)生影響。于是在林老師的指導(dǎo)下選擇了基于霍爾效應(yīng)的霍爾電流傳感器，這種電流傳感器具有體積小、能將被測電流完全隔離開等優(yōu)點。具體型號我們選用的是Allegro公司生產(chǎn)的ACS712ELCTR-05B-T，這是一款量程為-5A~+5A的線性霍爾電流傳感器，輸入被測電流輸出一個與被測電流成線性關(guān)系的電壓值，具有185mv/A的輸出靈敏度，80KHz帶寬。獲取的模擬電壓需要通過AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送單片機(jī)處理，AD選型，我們選用的是12位的逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器TLC2543，轉(zhuǎn)換范圍為0~5V時，1LSB=5/4095V。電流傳感器輸出的電壓經(jīng)過右圖的一個反向比例放大器放大，使增益達(dá)到610mv/A。參數(shù)顯示ParametersDisplay2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣8顯示模塊我們選用的是LCD1602,共兩行每行可顯示16個ASCII字符，上面一行用于顯示電流，下面一行用于顯示轉(zhuǎn)速。該顯示器件內(nèi)部集成了ASCII碼表，單片機(jī)只需向其顯示寄存器發(fā)送預(yù)顯示字符的ASCII碼，就會在顯示屏上輸出對應(yīng)的字符，使用方便，缺點就是占用CPU的硬件資源較多，還有顯示刷新速度較低。系統(tǒng)設(shè)置SystemSettings2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣9在PCB設(shè)計時我們把單片機(jī)的一些引腳預(yù)留了出來，可以在軟件編程時有不同的選擇，不同的編程方式，通過跳冒來選擇使用單片機(jī)的不同硬件資源，同時為其他擴(kuò)展功能預(yù)留接口系統(tǒng)總原理圖2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員：周賢民、穆欣10PCB設(shè)計2023/2/2指導(dǎo)教師：林家泉成員