基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统设计

基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 基于C8051F310单片机的直流电机实时转 速监控系统设计 徽电机 基于C80511F310单片机的直流龟机实对 转速监控系统设计 蔡国武,刘祚时,梅传根 (江西理工大学机电工程学院,赣州341000) 摘要:介绍一种基于C8051F310单片机的直流电机转速的实时监控系统设计,并给 出该系统的硬件 电路和软件设计.该系统具有结构简单,功能可再扩展,调速性能良好,运行可靠的 特点,可以很好 地监控电机的实时转速. 关键词:单片机;直流电机;实时转速 中图分类号:TM381:TP273+.1文献标志码:A文章编号:1001—6848(2o~o)04— 0088—03 DesignonReal,timeMonitoringDCMotorSpeedSystemBasedonC8051F310SCM CAIGuo—WU,LIUZuo—shi,MEIChuangen (FacultyofMechanicalandElectricalEngineering,JiangxiUniversityof ScienceandTechnology,Ganzhou341000,China) Abstract:Introducedthedesignofreal-timemonitoringDCmotorspeedsystembasedonC8051F310 SCM.andalsogavetherealizationofthesystem'Shardwareandsoftware.Thesystemhavesimplestruc. ture,expendingfunction,goodspeedadjustingperformance,highreliabilityoperationandca nwonitor thereal—timespeedofmotor. KeyWords:SCM;DCmotor;Real—timespeed 0引言1系统设计 在随动控制系统中,电机转速的反馈与控 制占有很大的比重,实现速度反馈的方式与手 段,对系统的稳态误差及动态响应性能都有着 十分重要的影响.对于一个高精度的控制系统, 稳定而准确的电机反馈转速,可以更好地对电 机性能做定量分析和判断电机运行的异常情况 等进行监测.因此,对电机转速的测量是非常 重要的. 传统的以模拟量作为速度反馈参数的系统, 由于受非线性,温度变化和元件老化等因素的 影响,很难满足控制过程的快速性和准确性要 求.本文利用C8051F3t0系列单片机,将控制 电机的模拟信号量转换为以数字信号量的形式, 最后再将反映电机速度的脉冲信号反馈给单片 机处理,并通过LED数码管实时监控电机的 转速. 收稿日期: 修回日期: ? 嬲? 2008.O9—04 2oo8.09-24 1.1硬件电路设计 该系统的整个硬件电路结构如图l所示. 该电路的工作原理如下: 通过调节电位器来控制电机的转速,即通过 调节电位器RP改变输入到端口P2.2的模拟电压, 再通过C8051F310单片机内部的A/D转换,并转 换成一定占空比的PWM信号,从端口P2,0输出 到HD74HC04P进行反相,以增大PWM信号的驱 动能力,然后再输出到电机驱动芯片L298来控制 电机的转速,之后再利用光电传感器和码盘来采 集电机转动时产生的脉冲信号,但该波形是连续 的模拟信号,单片机不易处理,故再将4运放集成 电路LM324接成比较器的功能,然后将这组脉冲 波形输出到LM324的2脚,再通过调节电位器 RP2,就可以得到一组单片机容易处理的,且能反 映电机转速的方波信号PWM—back,再将PWM— back输入到端口lP2.1,并利用定时器0的计数功 能.来计算端口P2.1在采样周期T内的脉冲个数. 最后再通过公式(1),求出电机的转速并通过LED 基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统设计蔡国武,等 数码管实时地显示出来. 图1硬件电路图 假设在T时间内,定时器0计数得到m个脉冲 数,码盘转一圈产生个脉冲(方波),若电机是带 有强减速装置的,设电机每转一圈,码盘会转Y 圈.则电机的转速为: n=(1)n=—IlJ 本文所设计的电路采用的电机是额定电压为 16V,且带有强减速装置的,该电机每转一圈,码 盘会转64圈,码盘转一圈会产生3O个脉冲,所以 电机转一圈会产生xy=1920个脉冲.且本文以监 控电机的单向转动为研究对象,若要测量电机的 双向转动,只要稍微改变上面的硬件电路和下面 的程序设计方面即可. 1.2软件设计 每次A/D转换结束后,寄存器ADCOH和 ADCOL中保存ADC转换结果的高字节和低字节. 将AD0UsT位置1,使转换后的转换数据在寄存器 对ADCOH:ADCOL中以左对齐的方式保存.当工 作在单端方式时,可转换的模拟电压范围为:0, VREF1023/1024,其中VREF=3.3V.然后, 再将保存在寄存器ADCOH中的数据赋给PCA的 16位计数器/定时器的高字节PCAOH,即通过捕 捉/比较模块的高字节PCAOCPH0来获得一定的 占空比PWM波.并利用定时器1的定时功能来 产生中断,假设定时时问为T.再利用定时器0 的计数功能来计算外部电机码盘产生的方波数, 即计算在T时间内,来自端口P2.1的PWM— back信号的脉冲数.并将计数结果保存在高字节 TH0和低字节TL0中,可计算脉冲次数的范围 为:0,65535个.定时器Tl被配置为使用由分 频位(SCA1.SAC0)定义的时钟,若将其设置为系 统时钟的1/48,系统时钟为12MHZ,所以定时 器T1的时钟周期为:t.=1/(12/48)=4txs,则 其定时时间的计算公式为:T=(2—X):.ct.为 定时器的初装置.显然,其最大定时和最小定时 时问分别为2t.=0.262s与t=4Ixs.若定时 ?? 徽电机 时间为为0.2s,则其初装值:X=2一T/t.= 2一0.2s/4s=15536=0X3CB0.再将0X3c和 0XB0分别装入定时器1的高,低字节TH1和 TL1中,进行初始化. 在此,引人中断,当定时器1溢出时,单片机 产生中断,定时器1溢出标志TF1会被自动清0. 若取样时间为定时时间的K倍,则当单片机完成K 次中断后,再去读取定时器0的TH0和TID,并计 算电机1分钟的转速,最后将电机转速显示到数码 管,并再重新初始化定时器T1和_3】. 主程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图2.2.1所示,定时器1中断 处理程序流程如图2.2.2所示. 程序主要部分,采用C51语言进行编程,如 下所示: #incltJde<c805】f310h>#inckJde<Intrins.h> main() {PCA0MD&=,0x40;//禁止看门狗定时器 pio();//i/o口初始化 sysclk();//内,外部时钟定义 T0T1();//TO数外部电机码盘产生的方波数,T1 计时产生中断 while(1) {Speed—Dianji();//显示电机转速 PWM,OUT();//PWM信号输出} } VoidTimer—interrupt(void)interrupt3 {×++; if(X==1)// 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示采样为定时 //时间的1倍,即每0.2s取样一次 {x=0; TC0N=OxO0://closeTOT1 vh:THO;vl=TL0; //TH0和//TL0存放的是外部电 //机码盘产生的方泼数 EA=0;//关闭所有中断 Calculation();//计算电机转速 T0Tl(); EA=l;//开启所有中断}} ? 9? 端口,PCA,系 统时钟,各种变 量参数等初始化 中断次数重新清0 计取THO和TLO的 值,并计算电机转速, 重新初始化 定时器1和定时器O . 图2主程序流程图图3定时器1中断处理程序流程图 2结语 本文介绍利用C8051F310单片机来实现对直流 电机转速的实时监控的系统设计的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,该方法可 以实时地监控电机各个时刻的转速,其稳定而准确 的电机反馈转速可以更快速,准确地调整到所需的 电机期望转速.该方法对电机转速的监控精度和实 时l生等都可以达到较为理想的效果,并已成功地运 用在江西理工大学在参加08年CCTV亚太大学生机 器人大赛的机器人上.同时,该系统结构简单,成 本低,应用方便灵活,功能可再扩展,便于机电一 体,更易于在最终应用中的使用. 参考文献 [1] [2] [3] [4] 潘琢金.C8051F310/1混合信号ISPFLASH微控制器一数据 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 [G].新华龙电子有限公司,2003,12. 潘明东.光电编码器输出脉冲的几种计数方法[J].电子工 程师,2004,(8):3O-32. 李广弟,朱月秀.单片机基础[M].北京:北京航空航天大 学出版社,2002. 娄柯,施火泉.基于C8051F单片机的无位置传感器无刷直 流电机的控制[J].电机与控制应用,2006,(3):33-35. 作者简介:蔡国武(1984一),男,硕士,研究方向为智能机 器人控制. 刘祚时(1963一),男,博士,教授,研究方向为车辆工程, 人工智能,软件工程. 梅传根(1983一),男,硕士,研究方向为智能机器人.