直流电机转速测量与控制系统设计精选.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，而每一个显示器的公共极COM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，则取决于COM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，轮流控制各个显示器的COM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，