基于89C51光电转速计设计(2011)

单片机系统课程设计成绩评定表设计课题：基于89C51的电机转速计设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：安徽人在河南学号：指导教师：设计地点：31-505设计时间：2018-01-01～2018-01-14单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的电机转速计设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：31-505课程设计时间：2018-01-01～2018-01-14单片机系统课程设计任务书目录1 引言 (1)2总体方案设计 (1)3 硬件电路设计 (3)3.1复位电路 (3)3.2振荡电路 (4)3.3驱动电路 (4)3.4键盘电路 (5)3.5显示电路 (6)4 软件设计 (7)4.1 软件总流程图 (7)4.2 中断流程图 (8)5 功能开发调试及硬件仿真 (8)5.1 开发软件介绍 (8)5.2 仿真结果 (9)6 总结 (10)附录A 参考文献 (11)附录B总原理图 (11)附录C部分原程序 (13)1 引言在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。

电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。

因此，调速技术一直是研究的热点。

本次设计采用了普中科技51单片机开发板，配以AT89C51单片机以及ULN2003D芯片驱动直流电机，并在数码管上显示当前级数。

可以实现按键起动、增减速、停车的功能。

调速方面，通过单片机发送不同占空比的PWM波形，从而改变电机的电枢电压，进而实现对直流电机的调速。

关键词：AT89C51单片机 PWM多级调速数码管显示2总体方案设计硬件方案：以AT89C51单片机为核心的直流电机控制系统控制简图如图2.1直流电机调速方案方框图所示，由单片机输出PWM 信号，并由I/O口输出，经驱动电路输出给电机，从而控制电机得电、断电以及调整电枢电压。

基于89C51的步进电机设计一、设计背景步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

单片机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜、卫星天线定位系统等等。

随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。

步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步进电机。

1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。

到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。

步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。

在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。

二、设计方案设计一个51单片机四相步进电机控制系统要求系统具有如下功能：（1）由I/O口产生的时序方波作为电机控制信号；（2）信号经过驱动芯片驱动电机的运转；（3）电机的状态通过键盘控制，包括正转，反转，加速，减速，停止和单步运行。

三、设计原理步进电机实际上是一个数字\角度转换器，也是一个串行的数\模转换器。

步进电机的基本控制包括启停控制、转向控制、速度控制、换向控制4个方面。

从结构上看,步进电机分为双相、三相、四相、五相等类型,本次设计的是四相电机。

四相步进电机的工作方式有单四拍、双四拍和单双八拍三种。

在本次设计中，我们使用的是双相四拍的工作方式。

通过P1口给A,B,C,D四相依次输出高电平即可实现步进电机的旋转，通过控制两次输出的间隔，即可实现对步进电机的速度控制。

摘要本次课程设计基于AT89C51单片机为核心，利用天皇教仪三合一实验箱。

应用PWM技术对直流电机的速度进行精确调节，并测量出电动机的转速，通过模数转换系统，使用LCD液晶显示器精确的显示电动机的转速。

本次课程设计的目的是更加熟练掌握单片机的工作原理及实际应用，特别是单片机的编程语言，数模转换系统，PWM调节脉冲及LCD液晶显示器的工作原理。

关键字：51单片机；转速控制；模数转换；LCD液晶显示；目录1前言 (1)2 硬件部分的设计 (2)2.1硬件设计总体思路 (2)2.2单片机控制直流电机部分的硬件设计 (4)3 各硬件部分的连接与接口 (15)3.1 单片机与直流电机接口部分 (15)3.2单片机与LCD显示模块通信接口部分 (17)3.2各部分硬件结合原理及构造 (18)4 软件程序设计 (19)4.1系统软件设计的总体概述 (19)4.2系统各部分软件设计的思路 (22)5 系统的调试与现象分析 (24)6课设总结 (26)参考文献 (27)附录Ⅰ (27)附录Ⅱ (33)1前言近年来,随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入。

在仪器仪表、家用电器和专用装备的智能化以及过程控制等方面,单片机都扮演着越来越重要的角色。

将单片机的应用引入实际科技实践必将对微电子控制技术的研究与实践注入强大活力。

本次设计研究的直流电机转速控制及转速的LCD显示实验装置即以单片机作为核心部件,它可完成对直流电机转速、方向的闭环控制，并应用LCD液晶显示装置显示出转速，本文重点论述该实验装置的硬件组成,软件设计以及控制方案的实施。

在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

具有划时代的意义。

在电机控制方面也是靠人的感觉，没有侧速和侧距的概念，以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单；加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。

目录摘要 (3)关键词： (3)1直流电动机 (3)1.1直流电动机的工作原理 (3)1.1.1直流电动机的运动特性与优点 (4)1.2直流串励电动机 (5)1.2.1串励电动机的特点 (5)1.3直流他励电动机 (5)1.3.1他励电动机的特点 (6)2设计概要 (6)2.1硬件设计概要 (7)2.2程序设计流程图 (7)3硬件设计 (8)3.1.1电机驱动电路 (8)3.1.2单片机及控制电路 (10)3.1.3单片机介绍 (12)3.1.3.3管脚说明 (14)4程序设计 (16)4.1主程序设计 (19)4.1.1定义说明程序 (19)4.1.2执行主程序 (20)4.2子程序设计 (22)4.2.1定义延时程序函数 (22)4.2.2定时器1中断服务程序 (22)4.2.3定时器2中断服务程序 (23)4.3调速原理 (23)4.3.1PWM（脉冲宽度调制）原理 (23)4.3.2PWM（脉冲宽度调制）特点 (24)5调试与仿真 (25)参考文献 (25)附录 (26)摘要通过单片机改变输出脉冲波的宽度井陉调节，以便实现直流电的起动、正反转、加速、减速功能，在这种调速方法下，可以有效的减少其损耗功率。

关键词：单片机；直流电机；调速1直流电动机直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。

定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座组成。

主磁极铁芯上套有线圈，通入直流励磁电流便会产生磁场，即主磁场。

换向极也由铁芯及套在上面的线圈组成，其作用是产生附加磁场。

以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。

机座除作电动机的机械支架外，还作为各磁极间磁的通路。

转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇组成。

转子铁芯用来安装转子绕组，并作为电动机磁路的一部分。

转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过电流，以产生电磁转矩。

换向器由换向片组成，换向片按一定规律与转子绕组的绕组元件连接。

1.1直流电动机的工作原理直流电动机包括俩个在空间固定的永久磁铁，一个为N极，另一个为S极。

收稿日期:2009-02-13作者简介:王朕(1979 ),男,山东聊城人,硕士研究生,讲师,主要从事电力电子技术、电路及单片机研究.基于AT89C51的电机转速测量仪的设计与实现王 朕1,刘学锋2,刘陵顺1(1.海军航空工程学院控制工程系,山东烟台 264001; 2.鲁东大学物理与电子工程学院,山东烟台 264001)摘要:采用AT89C51单片机和光电编码器设计开发了用于某型装备电机转速测量的转速测量仪,并给出了测量仪的电路图和部分程序,实验结果表明该测量仪测量具有精度高、抗干扰能力强、体积小、性价比高等优点.关键词:单片机;光电编码器;转速测量中图分类号:TP368.1文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2009)05-0019-03在某些工业自动控制领域、某些装备应用上,经常会遇到各种需要测量电机转速的场合.传统的电机转速测量方法是采用直流测速机,其原理是由被测电机拖动测速发电机,再对测速发电机产生的电压进行测量,在将电压换算成转速.采用测速发电机测速主要缺点如下:首先,测速发电机作为被测电机的负载,必然对转速产生影响,在一定情况下影响测量精度;其次,测速发电机电压作为模拟量,无法直接与数字控制系统连接,必须经过A/D 转换,增加系统控制的复杂程度;最后,由于制造工艺的限制,测速发电机的性能很难有大的提高,在某些场合测速发电机甚至影响整个系统的性能[1-2].本文中针对这种情况,设计并实现了以AT 89C51单片机为核心的电机转速测量仪,该测量仪已应用于某型装备,实验结果表明该测量仪不仅满足了装备的测速要求,而且相对于直流测速机更具有测量精度高、体积小、性价比高等优点.常用的转速测量方法有T 法、M 法和M/T 法,综合考虑三种方法的优缺点及测量要求,本文采用M 测速法,即:在一定的采样时间内测出光电编码器的脉冲数,脉冲数除以编码盘的孔数再除以定时时间就是电机的转速,即根据公式(2)换算成转速[3].1 硬件电路设计[4-6]由于该测量仪不需要键盘输入,故硬件电路仅由主电路、转速测量电路、显示电路组成,其电路原理图如图1所示.图1 电路原理第30卷 第5期四川兵工学报2009年5月1.1 主电路主电路采用ATMEL 公司生产的AT 89C51单片机.其中,T0和T1都工作在模式1,T0用作定时器,T1用作计数器,当T 1引脚上出现一个1到0的跳变时,计数器加1,直到T0定时时间到,进入中断程序;然后对T1中的数据进行处理,对T0、T1进行重新装载、设置中断后,中断返回.1.2 转速测量电路转速测量电路由光电编码器及脉冲整形电路组成,如图2所示,其中编码盘加在电机转轴上,随电机同步转动.光电编码器由脉冲编码盘、发光二极管和光敏三极管组成.其中,光电编码器有直射式和反射式两种,图2所示即为直射式.发光二极管发出的光通过编码盘的孔射到光敏三极管上后,三极管导通输出一个低电平;当二极管发出的光被编码盘遮住时,三极管截止输出一个高电平.因此,当编码盘转动时,三极管集电极输出一系列脉冲,脉冲经74HC14整形后输入T1脚,故计数器T 1中的数据除以编码盘的孔数再除以定时时间,即得到了电机的转速.光电编码器的特点是输出精度高、抗干扰能力强、受温度变化影响小,因此使得该测量仪测量精度很高.图2 光电编码器原理1.3 显示电路显示电路使用了4个LED 显示器,由4个CD4511BP 芯片驱动,故满足显示转速的范围0~9999r/min 的要求.七段数码管的驱动由CD4511BP 完成,该芯片是一种集成了显示译码、显示码锁存电路的数码管专用驱动芯片.在其输入脚写入B CD 码,在输出脚上就得到与数码管相对应的十进制数据.显示电路原理图如图3所示,根据CD45111及数码管的电气参数,其电阻阻值选为470 .(图中只给出一个CD4511BP 和一个LED 数码管的连接,其余三个与此相同).图3 LED 显示电路原理2 软件设计[4-5]2.1 程序流程图系统上电复位后,首先对单片机自身进行初始化,包括设置堆栈指针、设置定时器和计数器的工作方式及初始值、中断的开启等,然后进入循环显示、脉冲计数、转速计算、数制转换等子程序.软件流程图如图4(虚线框内为中断处理程序流程).其中,脉冲计数由硬件电路通过计数器T1(P3.5)对输入的脉冲进行计数,经计算在定时器T0定时时间内可以满足测速范围0~9999r/min 的要求;其他各模块的具体程序见2.2部分.图4 程序流程2.2 模块程序程序采用汇编语言编写,采用KEIL51软件和TKS 仿真器进行程序调试.各部分功能的程序如下.2.2.1 脉冲计数程序由硬件电路知,AT89C51的T1引脚外接脉冲输入,因此脉冲计数可使用T1作为计数器来实现计数;采样时间可由T0定义.本文中定义T1为16位计数器,T0为16位定时器,定时0.05s.部分程序及注释如下.MOV TMOD,#41H ;定义定时/计数器工作模式和工作方式;T1--16位外部中断计数器,T0--16位定时器MOV TL0,#0AFH ;设置T0的初始值:定时为0.05s,;公式:X=65535-50000=15535D=3CAFHMOV TH0,#3C H20四川兵工学报MOV TL1,#00H;设置T1的计数初始值0MOV TH1,#00HSE TB TR0;开启T0SE TB TR1;开启T1SE TB ET0;允许T0中断SE TB EA;允许单片机响应中断2.2.2 转速计算程序转速计算的公式为n=60mP(r/min)(1)其中,m存在T1的计数寄存器中, =0.05s,P=32,即转速公式为n=75m2(r/min)(2)根据上述计算公式,先取脉冲数,分别置于寄存器R6、R7中,然后清计数器,再重新装载定时初始值以开始下一轮计数.对已经取得的脉冲数按公式(2)进行计算,先进行乘法后进行除法运算,将得到的转速置于寄存器R3、R4中,部分代码如下.MOV R7,TH1;取脉冲数,R7中存高8位,R6中存低8位MOV R6,TL1MOV TH1,#00H;清计数器计数值,使其开始下一轮的计数MOV TL1,#00HMOV TL0,#0AFH;重新开始定时MOV TH0,#03CHMOV A,R6;m*75D=m*4BHMOV B,#04B HMUL ABMOV R3,A..MOV A,R4RRC A;除法到此做完,转速存在R3、R4组成的16位存储单元中,此时为2进制数.2.2.3 数制转换程序上节中已求出十六进制的转速,需将其转换为十进制数进行编码后再输出显示.该部分程序如下.HB2:CLR AMOV R3,AMOV R4,AMOV R5,AMOV R1,#10H;转换16位,即两字节,需要循环16次,;循环次数存在R1中HB3:MOV A,R7RLC AMOV R3,ADJNZ R1,HB3END2.2.4 显示功能程序由硬件电路,显示驱动芯片连接在P1、P2口上,因此向P1、P2口写数据即可实现数据显示功能.代码如下: DISPLAY:;下面是进行静态显示的代码,寄存器R4中存十进制转速数的千位和百位,R5中存十进制转速数的十位和个位.MOV P1,R4MOV P2,R5SJMP DISPLAY3 结束语本文中采用光电编码器及AT89C51制作的电机转速测量仪已成功用于某型装备,实验结果表明该测速仪不仅测速准确、精度高,而且体积小、性价比高、使用方便,因而具有较高的实用价值和市场前景.参考文献:[1] 刘和平,周小军.一种由单片89C52构成的高精度转速测量仪[C]//重庆市电机工程学会2000年学术会议论文.重庆:重庆市电机工程学会,2000.[2] 赵霞.利用89C52三个定时器实现精密测速[C]//2003年全国单片机及嵌入式系统学术年会论文集(下册).北京:北京航空航天大学出版社,2003. [3] 肖慧.单片机在线测速软件的设计.仪器仪表学报(增刊)[J].2005,26(8):423-424.[4] 张毅刚,彭喜源,谭晓昀.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.[5] 徐建军.MC S-51系列单片机应用及接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2003.[6] 姚彩虹.基于AT89C52的机车光电转速传感器测控仪设计[J].自动化仪表,2006,27(10):26-27.21王 朕,等:基于AT89C51的电机转速测量仪的设计与实现。

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (2)1.1 课题的研究意义 (2)31.2 设计任务 (3)2 系统设计及模块分析 (3)2.1系统平台简介 (3)2.2 PWM模块 (5)2.4 LCD模块 (5)3 系统的软件设计与实现 (8)3.1 系统软件简介 (9)3.2 编程语言简介 (9)3.3 设计流程及分析 (10)4 调试与实验结果 (13)4.1 系统测试结果 (14)4.2 设计心得 (14)结论 (14)谢辞 (14)参考文献 (14)附录 1 系统硬件原理图 (14)基于STC89C51直流电机控制系统的设计与实现摘要：转速是直流电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地测量电机转速，极为重要。

本文阐述了基于单片机的直流电动机转速控制系统的特点和优势，介绍了在STC89C51单片机实验开发平台上，对直流电动机进行测速和控制的相关算法及软、硬件实现。

设计中软件设计采用C语言编程，硬件设计采用PWM方式驱动电动机，利用霍尔元器件测量电动机的转速，在液晶显示屏(LCD)上实时显示电机的转速值。

另外还可以通过3×3矩阵键盘输入电动机转速的设定值，在电动机转速的可控范围内控制电动机转速，使电动机的实际转速值等于设定值，并在液晶显示屏(LCD)上同时显示设定值与实际转速值，便于比较。

最后对实验数据进行了分析。

关键词：直流电动机，PWM，液晶显示屏(LCD)，转速测量Abstract: Speed is an important physical quantity in the operation of the DC-motor. How to measure the speed of DC-motor exactly, rapidly and conveniently is highly significant. The design expatiates on the advantages of SCM in the DC-motor speed modification system. The algorithm about the measurement and the control of the DC-motor, as well as the software and hardware methods to realize the requirement based on the STC89C51 experiment development platform is introduced. In this design, the PWM manner , while the Hall device is utilized to measure the speed of the motor. The numerical value will have a real-time display on the LCD screen. In addition, the setting value of the speed can be inputted through the 3×3 matrix keyboard. It can control the speed of the DC-motor in its controllable bounds, which makes the actual speed value equal to the setting value. The LCD screen will display the setting value and the actual speed value simultaneously that is convenient for the comparison between the two values. In conclusion, the data got from the experiment have been analyzed.Keywords: DC-motor, PWM, LCD, speed measurement1 引言1.1 课题的研究意义直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。

摘要在测量电动机的转速中，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。

数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

由于微型计算机迅速发展，特别是高性价比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

本设计是由增量式光电编码器，89C51单片机，二极管，蜂鸣器以及一些必要的运算放大器组成的电机转速检测系统。

本设计的主要功能是：在电机运行过程中，检测系统对转速进行实时监控，转速如果超过200r/min，则发出报警；如果转速低于200r/min，则正常运行。

本设计的优点是：硬件电路简单，软件编译简单，测量速度快捷，整体价格低廉，电路功耗低等特点。

但由于在硬件系统中的测量误差与计算中不可避免的舍入误差，使得测量系统含有一定的误差。

关键字：光电编码器，单片机，蜂鸣器，T法测速，T0定时器/计数器一、系统方案的选定本设计的设计目的是：设计一个由单片机控制的电机转速检测系统，实时监测电机的转速，达到设定值，声音报警提示。

通过设计，掌握光电编码器的工作原理和控制系统的设计步骤，进一步提高综合运用知识的能力。

设计要求是：选择光电编码器，设计电机转速检测系统，转速超过200r/min，自动报警提示。

所以根据设计目的与功能要求，选择增量式光电编码器，选定光电编码器的INT)，或P3.4（T0）引脚把光电编码器输出0～5V的T法测速法；通过P3.2(0方波脉冲序列，引入单片机内；通过单片机内部的TO定时器/计数器的功能，计算出光电编码器每个脉冲的时间间隔Tc；通过公式n=60/Z/Tc=60f/Z·M(Z=倍频系数X编码器光栅数)计算出电动机的实时转速N；通过编好的软件，拿实时转速N与规定转速上限n=200r/min比较，如果实时转速N大于200r/min，系统报警（蜂鸣器发声），红色报警灯亮；如果实时转速N小于200r/min，系统正常工作，不会报警，绿色工作指示灯亮。

1 引言：在电气时代的今天，电动机一直在现代的生产和生活中扮演着十分重要的作用。

据资料统计，如今有90%的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%用于电动机。

电动机与人们的生活密切相关。

步进电机作为机电一体化的关键产品之一，是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的控制电机，广泛应用于工业控制系统中。

其转速和机械角位移分别与输入电机绕组中的脉冲平率和脉冲个数成正比。

通过改变电脉冲频率，可大范围内进行调速【1】。

同时，该电机还能快速起动、制动、反转和自锁。

此外，步进电机易于实现计算机或其它数字元件接口，适用于数字控制系统。

由于具有上述特点，步进电机日益广泛应用于数字控制系统中，如数控机床、绘图机、自动记录仪表和数一模转换等装置。

但步进电机的驱动信号经常还是用一些专用的模拟芯片控制器或者是信号发生器来产生，缺乏灵活性和可靠性。

在一些智能化要求较高的场合，用模拟芯片以及信号发生器来控制步进电机有一定的局限性，可以采用AT89C51 单片机控制步进电机以改善其性能【2】。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在国民经济各个领域都有应用。

2 步进电机的工作原理步进电机本身可以直接接受数字信号，不需要进行数字与模拟量的转换，具有高精度快速启停能力。

如果选用三相六拍，步距1.5°，即进一步，电机转动1.5°，转动一周需要200步【3】。

步进电机直接由数字信号控制，其控制程序可以分为脉冲序列的生成、方向的控制、步进电机变速控制程序3部分。

2.1 步进电机控制的基本原理步进电机的基本控制包括转向控制和速度控制2个方面。

如图2.1.1，从结构上看，步进电机分为三相、四相、五相等类型，常用的则以三相为主。

三相步进电机的工作方式有三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种，下面具体加以阐述。

（1）换相顺序的控制步进电机通电换相这个过程称为脉冲分配。

例如，三相步进电机在单三拍的工作方式下，其各相的通电顺序为A-B-C-A，通电控制脉冲必须按照这一顺序分别控制A、B、C相得通断。

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计—硬件设计摘要电动机作为机械化、电气化和自动化的原动机，广泛应用于国民经济建设、国防建设、科学技术研究和人民物质文明生活的各个领域。

电机是生产过程中应用十分广泛的装置，对其转速进行准确测量就显得十分必要。

本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。

完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。

测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。

经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。

控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。

在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。

并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。

与软件配合，实现了显示、报警功能。

仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。

关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCDDesign of Motor Speed Measurement System Based on Hall Sensor—Hardware DesignAbstractMotors, as the original machine of mechanization, electrification and automation are widely and common used in the various areas of construction of national economy, national defense, science and technology research and materiality civilization. And it is very important in manufacturing, measuring its rotational speed becomes very essential and necessary.The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key Words: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD目录1 绪论 (1)1.1设计任务 (1)1.1.1 题目来源 (1)1.1.2 设计内容 (1)1.1.3 相关背景 (2)1.2方案分析论证 (2)1.2.1 霍尔测速模块论证与选择 (2)1.2.2 单片机模块论证与选择 (2)1.2.3 显示模块论证与选择 (3)1.2.4 报警模块论证与选择 (3)1.2.5 电源模块论证与选择 (3)2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计 (4)2.1电机转速测量系统的硬件电路设计 (4)2.1.1 总体硬件设计 (4)2.1.2 系统电路设计 (5)2.2霍尔传感器测量电路设计 (6)2.2.1 霍尔元件 (6)2.2.2 霍尔传感器测量原理 (7)2.2.3 转速测量方法 (8)2.2.4 反相器74LS14 (8)2.2.5 光电耦合器 (9)2.2.6 蜂鸣器 (10)2.3单片机AT89C51 (11)2.3.1 AT89C51芯片 (11)2.3.2 定时器 (12)2.3.3 外部中断 (13)2.4显示电路设计 (14)2.4.1 1602字符型LCD简介 (14)2.4.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (14)2.4.3 显示模式 (17)2.5系统软件设计 (17)2.5.1 设计思想 (17)2.5.2 总体软件流程 (17)3 系统仿真和调试 (19)3.1Proteus软件 (19)3.1.1 Proteus简介 (19)3.1.2 用Proteus绘制原理图步骤 (19)3.2硬件调试 (21)3.2.1 硬件静态调试 (21)3.2.2 虚拟仿真调试 (22)3.3软件调试 (23)3.4软硬件联调 (23)4 结论 (25)附录硬件实物图 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1 绪论1.1 设计任务1.1.1 题目来源在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发电机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或者连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目录1．前言 (1)2．课程设计的内容和要求 (2)3．硬件电路 (3)3．1总硬件电路 (3)3．2硬件电路的介绍 (3)3．2．1 AT89C51介绍 (3)3.2.2 时钟电路 (6)3．2.3 复位电路 (7)3．2.4 741273介绍 (8)3．2.5 LED介绍 (9)4．程序 (11)4.1程序流程图 (11)4.2源程序 (11)5．心得体会 (14)6.谢辞 (15)7.参考文献 (16)1．前言单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛。

1976年Intel公司推出MCS-48，虽然其寻址范围有限(不大于4KB)．也没有串行I/0．而且RAM、ROM容量小，中断系统较简单，指令系统功能也不强，但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等需要。

时至今年，单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等方面向全方位更高水平发展。

随着科学技术的不断发展，单片机控制领域有了新的拓展。

近百年来电子技术和电子工业发展的成就，举世瞩目。

“单片机原理与接口技术”已成为电类及机械、汽车、机电类等专业的一门专业必修课。

作为一个学习电子专业的大学生，我们不但要有扎实的基础知识、课本知识，还应该有较强的动手能力。

现实也要求我们既精通电子技术理论，更要掌握电子电路设计、实验研究和调试技术。

课程设计就是一个理论联系实际的机会。

有助于我们对专业知识的深入理解和应用。

本文介绍的是应用单片机实现七段LED电子显示计数器实现计数控制的应用实例。

本次系统由AT89C51构成的单片机的CPU，七段LED显示器，74LS273，74LS02等器件组成。

正文中将详细介绍此系统的组成和原理以及各芯片功能和详细信息。

整个电路设计分为硬件电路和软件程序两大部分组成。

硬件电路由单片机AT89C51（微处理器CPU）、接口芯片8279、8位LED数码管显示电路等构成。

软件程序由主程序组成。

主程序包括主程序初始化设置、键扫描子程序、8位LED 数码管显示子程序等。

摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。

数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。

本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。

电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。

本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。

本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、NE555、L298N、运算放大器等构成。

详细介绍了单片机的测量转速系统。

充分发挥了单片机的性能。

本文重点是测量速度并显示。

其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。

关键字：MSC-51（单片机）；转速检测；传感器。

AbstractIn the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electro-optical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microcomputer's widespread application, specially of the issue is control of the inligent use of SCM speed measuring instrument. The system is the motor speed measurement, and PC and can communicate that the motor speed, and to observe the motor running the basic situation.The main design AT89C51 control as the core, by the Hall sensor, LED digital CRT, NE555, and L298. Detailed measurements of the speed of the SCM system. Give full play to the performance of the SCM. This paper is to measure the speed and displayed in four LED digital pipe.The advantage of a simple and control system reliable, cost-effective and so on.Keyword：MSC-51(One-chip computer)；Speed Detection；Tachometer目录第1章绪论 (5)1.1 课题研究的开发背景 (5)1.2 课题设计的意义 (4)1.3 设计内容和要求 (5)第2章系统设计 (6)2.1控制器设计 (6)2.2测转速传感器的设计 (7)2.3电机驱动调速模块的设计： (8)2.4AD转换模块的设计： (9)2.5显示模块设计 (9)2.6系统设计综述 (10)第3章系统硬件设计 (10)3.1系统主要硬件简介 (10)3.1.1 AT89C51单片机简介 (10)3.1.2设计系统中所用其他芯片简介 (21)3.1.3光电传感器简介 (24)3.1.4 TLC2543介绍 (26)3.2电机驱动电路设计 (28)3.2.1 L298N的介绍 (29)第4章系统软件设计及调试 (31)4.1测速系统设计 (31)4.1.1测速程序设计 (34)4.1.2 AD转换程序设计 (35)4.1.3电机驱动程序设计 (39)4.1.4键盘程序的设计 (39)4.1.5显示程序的设计 (40)4.2统测试结论 (41)4.3 系统调试 (42)4.3.1 硬件调试 (42)4.3.2 软件调试 (44)4.3.3 综合调试 (46)4.3.4 故障分析与解决方案 (47)第5章总结与展望 (48)5.1设计总结 (48)5.2 展望 (51)参考文献 (51)致谢 (52)附录： (41)1.外文资料译文 (41)2.外文资料原文 (48)第1章绪论1.1 课题研究的开发背景单片机是一种集成电路芯片。

基于89C51单片机的电动机转速控制器设计电动机转速控制器是一种用于控制电动机转速和实现多种功能的设备。

基于89C51单片机的电动机转速控制器可以在自动化设备和机械系统中广泛应用，实现各种精确控制要求。

本文将详细介绍基于89C51单片机的电动机转速控制器的设计原理、系统结构和功能。

一、设计原理电动机转速控制器的主要原理是通过调整电机的电压和电流来改变电机的转速。

基于89C51单片机的电动机转速控制器可以通过控制电机电压和电流的方式来实现对电机转速的精确控制。

通过采集电机转速信号，将实际转速与设定值进行比较，并根据比较结果输出相应的控制信号，调整电机的驱动电压和电流，从而实现对电机转速的控制。

二、系统结构1.89C51单片机：作为控制中心，负责采集和处理转速信号，控制电机驱动电路的工作状态，并输出相应的控制信号。

2.电机驱动电路：负责驱动电机，并根据控制信号调整电机的驱动电压和电流，实现对电机转速的控制。

3.转速采集电路：负责采集电机转速信号，并将采集到的信号传输给89C51单片机进行处理。

4.控制电路：由89C51单片机控制，根据转速信号和设定值进行比较，并输出相应的控制信号，用于调整电机的驱动电压和电流。

5.显示屏：显示电机的实际转速和设定转速的数值，方便用户了解电机的工作状态。

三、功能实现1.转速设定：用户可以通过操作面板上的旋钮或按键设置电机的目标转速。

2.转速控制：根据设定转速和实际转速的比较结果，输出相应的控制信号，调整电机的驱动电压和电流，使电机的实际转速逐渐接近设定转速。

3.转速保护：当电机的实际转速超过一定范围时，控制器会发出警报信号，并停止电机的运行，以防止电机由于超速而受损。

4.转速显示：在显示屏上实时显示电机的实际转速和设定转速。

5.自动控制：可以将电动机转速控制器与其他自动化设备进行连接，实现自动启动和停止功能，提高生产效率。

四、总结基于89C51单片机的电动机转速控制器能够实现对电机转速的精确控制，并具备多种功能，能够满足不同场景和需求的应用要求。

基于单片机89C５2的光电转速测量系统————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ《光电技术》综合设计报告书设计题目:基于８9c５2的光电转速测量系统姓名:学号:（一)课程设计报告的内容 设计题目光电转速测量系统设计要求1．能测量转盘的转速 2．计算误差小于0.1%3．具有4位显示 4．实时测量设计过程 (分模块给出原理图，分别说明各模块、各元件的选择依据）（包括：设计方案、上机设计与仿真结果、硬件实验方案)一、 总体设计方案:转速测量系统设计分为三个部分，分别为光电传感器部分、整流滤波部分和单片机与数码管显示部分(如下图）。

各部分模块的功能:①传感器:用来对信号的采样。

②整形电路:对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。

③单片机:对处理过的信号进行转换成转速的实际值,送入LE Ｄ ④LED 显示:用来对所测量到的转速进行显示。

1．光电传感器: 本设计采用Ｈ4２B ６槽型光电传感器(原理图如下)。

（还可以采用H2010、ITR ９6０６等传感器）转盘结构如下,转盘在槽型光电传感器中转动时,光电晶体管接收到的是脉冲信号。

２．整流滤波部分:本设计采用双电压比较器LM393N,它有两个输入端和两个输出端,一个基准电压端。

输入端电压低于基准电压时输出端为高电平，反之输出端电平翻转。

３.单片机与数码管显示部分:本设计采用单片机SＴC89C52,方便烧写程序,且内存比51大。

数码管采用四位七段数码管，引脚较少,方便焊接电路。

(1)SＴC８9C５２引脚图(2)晶振电路部分(3）复位电路部分(4）四位共阴数码管设计图示（最终系统图，硬件图，结果图）1.光电传感器部分２.显示部分（信号从15脚输入）３.系统总程序#inｃｌude<reg52.h＞＃ｄｅfinｅｕchaｒｕnsｉgned cｈaｒ#define uiｎt unｓigｎeｄintuｉnt ｍm=1234;uｃhar code table［］={0ｘ3f，0x06,０ｘ5b，０ｘ4f,０x66,0x６ｄ,0x7d,0ｘ0７,０x7f,0ｘ６f,｝；delay(uintｍ)｛uiｎt i,ｊ;for(i=m;ｉ>0；i－-)for(j=60;ｊ＞0;j--);}xian_shi(){ｕｃhａｒｑian,bai,shi,ge;uint ｊｊ;jj＝mm；ｊｊ＊=20；/／ｊj+＝1;qian=ｊj/1０0０；bai=jj％1０00/１０0;shi＝jj%10０/１0;ge=jj％１0;P2＝0xef;P0=ｔable[ｑiａn］；ｄelａｙ(1);／/P2=0；P2=0xdf;P0=tablｅ［ｂai];ｄeｌay(1);/／P2=0；P２=０xbf;P０＝table[shi];delaｙ（１）;／/P2＝0;P2＝０ｘ７f;P0=ｔabｌe[ｇe］;delaｙ(1）;//Ｐ2＝0；}ｔｉmｅr＿iｎｉt() /／定时器计数器初始化函数{ EA=1;ＥT0=1;EＴ1=1;TMＯＤ=0X51;TH0=(65535－5０００0)／25６；TＬ０=(6５53５-50０00)％2５６;ＴH1=0；TL1=０;TＲ０＝1；ＴＲ1=1;ﻩﻩ}main(){tiｍｅｒ_ｉnｉt(）;P0=０; ／/开始数码管不显示wｈilｅ(1){xian_ｓhi()；dｅlay(2); //数码管刷新时间单位毫秒}}vｏiｄｔiｍer０（）inｔｅｒrupｔ１{ TＲ0=0;ＴR1=0;ＴH0＝（６55３5-５0０00）/256;TL0＝(65５３５-50０００)%256；mm=0;mm|＝TH1；mm=（ｍｍ<＜8）|ＴL1;/／ﻩmm-=５55３６；TＨ１＝０;TL1=0;ＴＲ0=1;TR1=1;}vｏid timeｒ1(）inteｒｒupt ３//显示0000说明出错｛TR1＝0;ＴＲ0=０；mm=０;// TH1=0;/／TL1=0;/／ＴR1＝1;}设计心得及建议(包括：指导教师评语和课程设计等级）成绩评定(二）课程设计报告编写的基本要求(1）按要求的格式书写,所有的内容一律打印；（2)报告内容包括设计过程、软件仿真的结果及分析、硬件仿真结果及分析;(3)要有整体电路原理图、各模块原理图、各个模块各个元件的选择依据、各个模块电路的原理分析；(4）软件仿真包括各个模块的仿真和整体电路的仿真，对仿真必须要有必要的说明;（５）对设计结果进行探讨，并提出建议,将心得体会进行完善。