基于51单片机的直流电机转速测控系统的设计.doc

基于51单片机的直流电机转速测控系统设计—内容提要：随着现代科技的不断发展，现在的电子产品越来越多，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。本文结合LCD显示、电机控速、红外侧距、键盘操作等多种技术，实现了基于51单片机的电机转速测量控制系统的设计。　　本文从第二章方案论证与选择开始，就阐述了该系统的基本工作原理、所采用的相关技术等，进而交代了电机转速测量控制的实现方法。最后重点阐述了LCD液晶显示和案键部分。该设计经过测试，实现了在LCD上的菜单多级滚动显示，达到预期的设计效果。　　基于该系统在LCD上实现菜单控制系统在电路图设计比较方便，主要分为四部分，电源部分、安键部分、LCD显示部分和控制部分；较复杂的是在控制软件部分，软件控制部分分为三部分，一部分是安键判断部分、菜单控制部分和显示部分。　　 关键词： 单片机 电机 液晶显示器 按键 红外元件　　　　 目 录　　 一 、引言 4　　 二、方案论证 4　　 （一）基于嵌入式单片机的设计方案 4　　 （二）基于EDA为核心的设计方案 5　　 （三）方案选择 5　　 三． 结构设计 5　　 （一）CPU控制模块 6　　 （二）键盘模块 7　　 （三）LCD液晶显示模块 7　　 （四）电源模块 8　　 （五）红外侧距模块 9　　 （六）PWM电机控制模块 9　　 四、各硬件模块设计 9　　 (一)电源设计 9　　 （二）键盘设计 10　　 （三）LCD液晶显示设计 11　　 （四）CPU硬件设计 13　　 （五）时钟模块 15　　 （六）红外测速模块 15　　 （七）电机模块 16　　 五、软件设计 17　　 (一)初始化和主程序模块 17　　 （二）按键模块 19　　 （三）显示部分 21　　 （四）电机程序设计说明 35　　 六、测试报告 35　　 七、 总结 38　　 八、附录 38　　 参考文献 591 引言 直流电机监控系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。灵活、方便、准确、实时的监控需要对电机的转速信号进行测量和处理，以达到精确控制转速的目的。 2 系统总体设计 ARM／DSP／FPGA虽精度高、速度快，但设计复杂，价格也一直居高不下。本系统采用一种适用于小容量存储器单片机(如PIC系列)系统且功能强大的RTOS—Salvo。无需扩展大量的RAM和ROM，并且实时性好。大大节省了成本。系统选用PC机作为上位机，运用API函数及MSCOMM控件实现计算机通信。PIC16F877A单片机及外围电路组成一个单片机系统。作为下位机。电路设计包括PWM驱动、CCP捕捉、A／D模数转换、LCD液晶显示、RS232和SPI串行通讯以及下位机双机通信模块。系统总体框图如图1所示。 3 Salvo系统简介 嵌入式实时操作系统Salvo具有占用系统资源少和功能强大两大特点。 3.1 Salvo占用的系统资源 Salvo最大的特点是占用系统资源少，特别是占用存储器资源极少。它不但适用于51系列单片机，也适用于存储器资源更少的PIC系列单片机。Salvo占用ROM资源取决于用户调用的系统函数，占用RAM取决于用户定义的变量、任务和事件的数量。以PIC16系列单片机为例，每个全局变量占10 B，任务占5 B，事件占3 B。 3.2 Salvo功能和性能 Salvo是一个基于优先级任务切换、支持事件驱动的多任务嵌入式实时操作系统。Salvo共支持16个任务优先级，且多个任务可共用一个优先级，任务按优先级高低切换，对于多个同一优先级的任务则以时间片循环方式(round-robin)切换。Salvo支持任务和事件的数量取决于RAM的大小(Salvo默认支持255个任务、255个事件和255个消息队列)。Salvo内核主要提供以下几类函数供用户应用程序引用： 任务管理：提供任务建立、任务撤消功能； 时间管理：提供任务延时函数功能； 信号管理：提供信号量建立、删除、等待、发出等功能； 消息管理：提供消息建立、删除、等待、发出等功能。 4 系统硬件总述 通讯部分主要由两部分组成：单片机与PC机以及PIC单片机之间的通讯。PC机与下位单片机间互传数