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直流电机转速的控制与检测

一．实验目的及意义

1.掌握单片机STC89C52的外围接口电路及其工作原理

2.能够熟练应用单片机的定时/计数器完成定时与计数功能

3.学会利用PID算法对电机转速实现稳定控制

4.掌握用VisualC++6.0编辑对话框实现与单片机的串行通信

二．实验器材

直流电机，计算机，单片机，直流电源，光电传感器及一些制板工具

三．实验原理

本次实验的系统结构图如下图所示

直转速单片机上位机PC

流检测

电89C52

机电机D/A控制电机

驱动

0832转速

电路

12V与+5V供电

1.硬件电路设计

(1)电机驱动模块：本实验的电机驱动是利用DAC0832实现的，DAC0832是一

款非常普遍的8位D/A转换器，其转换时间为1us，工作电压为+5V~+15V，

它主要由两个8位寄存器和一个8位D/A转换器组成，DAC0832是以电流形

式输出，但是本实验主要是运用电压控制电机转速，因此需要外接运算放

大器。

下图为本实验的电机的驱动电路：这里直接利用DAC0832直通的工作方式，

直接将数字量转化为模拟量，无需锁存。第一级放大器是将电流转化为电

压输出，第二级放大器是将输出的负电压进行一次反向，同时进行一定程

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度的放大，然而除了电压达到了电机要求外，电流也需要达到电机的额定

电流，这里放大器输出的电流很微弱，不足以驱动电机，因此需要利用三

级管的电流放大特性，进行扩流。

下图为利用proteus仿真工具进行软件仿真图：通过调整D/A数字量的输入，来

模拟出不同转速所需要的电压值，同时检测硬件电路无误。

(2)转速检测模块：本实验检测转速的所用的器件是红外光电开关H92B4，本光

偶由红外发光二极管和光敏三极管构成的，其典型电路如下图所示

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其工作原理是：当光敏三极管接收到二极管发射的光是，其工作在饱和导通

状态，这时的T0端口为低电平，当有东西遮在光耦的U型槽中时，光敏三极管

断开，T0端为高电平，于是系统的速度信号经传感器转换为脉冲信号了，电机

每转1圈，传感器就会输出一个脉冲（在电机的转轴上安装了带有一个缺口的圆

板）。所以需要用单片机对这些脉冲信号进行计数采样、计算处理，得出电机的

转速值。

我们拟采用的通用STC89C52单片机进行脉冲计数采样的方法来测量转速。

52子系列有3个16位定时器/计数器，通过编程可以实现四种工作模式。

所谓计数是对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入脉冲表示。因此，

计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。T0(P3.4)和T1(P3.5)两个信号引角，分

别是这两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器

加一（加法计数）。

前一个机器周期S5P2拍节对外部计数脉冲进行采样，如果前一个机器周期