直流电机转速测量与控制系统设计【最新】.doc

精密测控与系统课程设计
(直流电机转速测量与控制系统设计)
测控一班聂思聪 20081435
课程设计任务:
了解超想-3000TB开放式综合实验/仿真系统的硬件结构及原理。
设计相应的软件程序。
利用超想-3000TB开放式综合实验/仿真系统完成硬件、软件调试。
完成设计报告。
一、硬件结构
硬件系统组成。
传感器原理。
超想-3000TB开放式综合实验/仿真系统简介。
1、硬件系统组成
51单片机
DAC0832
键盘
显示器
51单片机
主要功能:测量、控制系统的核心部件。
DAC0832
主要功能:完成D/A转换工作,产生直流电机的驱动电压信号。DAC0830/0831/0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片,与微处理器完全兼容。这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到了广泛的应用。 DAC0830系列产品包括DAC0830、 DAC0831、DAC0832,它们可以完全相互代换。这类D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
DAC0830系列是微处理器兼容型D/A转换器,可以充分利用微处理器的控制能力实现对D/A转换的控制。
有两级锁存控制功能,能够实现多通道D/A的同步转换输出。
DAC0830系列内部无参考电压源,须外接参考电压源。
DAC0830系列为电流输出型D/A转换器,要获得模拟电压输出时,需要外加转换电路。
键盘
主要功能:用户通过键盘指定直流电机的转速,应在35 - 50转/秒。
键盘是由一组按压式或触摸式开关构成的阵列。智能仪表键盘的设置应由该仪表具体的功能来决定,因此,智能仪表往往采用专用的功能键盘。
矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合,它由行线和列线组成,按键位于行、列的交叉点上。在按键数量较多的场合,矩阵式键盘比独立式键盘要节省很多的I/O口。
按键设置在行、列线交点上,行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V电源上。平时无按键动作时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线电平如果为低,则行线电平为低;列线电平如果为高,则行线电平也为高。这一点是识别
矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。由于矩阵式键盘中行、列线为多键共用,各按键均影响该键所在行和列的电平,因此各按键彼此将相互发生影响,所以必须将行、列线信号配合起来并做适当的处理,才能确定闭合键的位置。
列扫描法
列扫描法是采用步进扫描方式,CPU通过输出口把一个“步进的0”逐列加至键盘的列线上,然后通过输入口检查行线的状态。由行线、列线电平状态的组合来确定是否有键按下,并确定被按键所处的行、列位置。
显示器
主要功能:显示直流电机的转速,包括用户设定的转速和电机的实际转速。
LED动态扫描方式
动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。其接口电路是把所有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起,是各自独立地受I/O线控制。
显示器
CPU向字段输出口送出字形码时,所有显示器接收到相同的字形码,但究竟是哪个显示器亮,端,而这一端是由I/O控制的,所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法,端,使各个显示器轮流点亮
2、传感器原理
转速是工程上一个常用参数。旋转体的转速常以每秒钟或每分钟转数来表示,因此其单位为转/秒、转/分,也有时用角速度表示瞬时转速,这时的单位相应为孤度/秒
转速的测量方法很多,由于转速是以单位时间内转数来衡量,在变换过程中多数是有规律的重复运动。霍尔开关传感器正由于其体积小,无触点,动态特性好,使用寿命长等特点,故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片,在垂直于平面方向上施加外磁场B,在沿平面方向两端加外电场,则使电子在磁场中运动,结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。
霍尔开关传感器3020
美国史普拉格公司(SPRAGUE)生产,它是一种硅单片集成电路,器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路,具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单、输出电平可与各种数字电路兼容等特点。器件采用三端平塑封装。引出端功能符号如下:
引出端序号 1 2 3
功能电源地输出
符号 VC1 GND OUT
根据霍尔效应原理,将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿,转盘随测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转,在转盘附近安装一个霍尔器件3020,转盘随轴旋转时,受磁钢所产生的磁场的影响,霍尔器件输出脉冲信号,其频率和转速成正比,测