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51单片机霍尔测速与PWM调直流电机转速快慢(含源码+原理图+论文+PCB封装)

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Vvinsmoke 发表于 2018-4-29 12:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
·        1.本设计采用STC89C51/52(与AT89S51/52AT89C51/52通用,可任选)单片机作为主控制器
·        2.采用霍尔传感器非接触式测电机转速
·        3.LCD1602液晶显示当前的转速,转速单位为/分(RPM。和显示当前的pwm占空比0~100%
·        4.电机的速度可以通过按键调整,也可以开始暂停,正转和反转。
注意:磁铁和霍尔元件最近距离在2mm左右,太近可能会在电机转动时碰到霍尔元件,太远霍尔元件可能会检测不到磁铁。
使用说明:
液晶屏第一行显示电机转速,第二行显示占空比,占空比数值越大,电机转速越快。
系统一共有6个按键,单片机附近的独立按键是系统的复位按键,按下单片机会复位。
下面一排是控制按键:
1键:加速键,可以短按,占空比加1,也可长按,占空比连续加;
2键:减速键,可以短按,占空比减1,也可长按,占空比连续减;
3键:正转切换键,按下后电机正转;
4键:反转切换键,按下后电机反转;
5键:开始暂停键,按一下开始,再按一下暂停。

1.本选题的理由及意义
现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制,近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,并且随着现代化生产规模的不断扩大,各个行业对直流电机的需求愈益增大,并对其性能提出了更高的要求。为此,研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。
本题正是以此为出发点, 利用单片机来实现对电机转速的监测和控制。
2.需要重点研究的关键问题及解决问题的思路
关键问题一:如何选择合适的单片机
如何选择合适的单片机是本课题待解决的第一个问题。综合各方面因素考虑,本课题将采用AT89S52,利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制。
关键问题二:如何选择合适的电机驱动
如何选择合适的电机驱动是本课题待解决的第二个问题。综合各方面因素考虑,本课题将采用三极管驱动电机
关键问题三:采用何种方法来改变占空比
如何选改变占空比是本课题待解决的第三个问题。改变占空比的方法通常有定宽调频法,调频调宽法,定频调宽法,由于前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率),当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时,将会引起震荡,因此采用定频调宽法来改变占空比。
关键问题四:软件编程及调试
软件编程及调试是本题待解决的第四个问题,也是最为重要关键的问题,关系着该系统能否实现其功能。
3.创新点及实践价值
PWM-脉冲宽度调制技术,通过对微处理器输出的一系列数字脉冲宽度进行调制,等效地获得模拟电路所需的波形,从而实现对模拟电路控制的一种有效技术。采用PWM技术可以避免传统调速系统模拟电路容易随时间飘移、产生一些不必要的热损耗、以及对噪声敏感等缺点,并且PWM调速系统低速特性好,动态抗干扰能力强的特点.由此来实现直流电机的启动、停止、加速、减速、正转、反转以及速度的动态显示,并且大幅度提高了转速显示的精确性。
4.完成本选题所需的工作条件(如资料、工具书、计算机设计绘图、实验、调研)及解决办法
工具:
(1)直流电机原理简述的相关资料
(2)    PWM控制转速等的一些资料
(3)    模电、数电书籍
(4)    焊接工具一套

67-元件清单
1)    9*15万用板
2)    STC89C51单片机
3)    40脚IC座
4)    1602液晶
5)    16p母座
6)    16p排针
7)    10k电阻*3
8)    1k电阻*5
9)    3v直流电机
10)    3*1万用板
11)    磁铁*2
12)    塑料管
13)    3144霍尔传感器
14)    4148二极管*4
15)    8050三极管*4
16)    8550三极管*2
17)    103排阻
18)    104独石电容
19)    10uf电解电容
20)    30pf瓷片电容*2
21)    12M晶振
22)    按键*6
23)    自锁开关
24)    DC电源插口
25)    导线若干
26)    焊锡若干
27)    USB电源线或电池盒

制作出来的实物图:
0.jpg

单片机直流电机控制转速仿真原理图如下(proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载)

仿真图

仿真图


0.png

电路原理图如下:
0.png

0.jpg

单片机源程序如下:
  1. #include <reg52.h>
  2. #define uchar unsigned char
  3. #define uint unsigned int
  4. void displaym();
  5. sbit en=P2^5;                //1602  6管脚
  6. sbit rs=P2^7;         //1602端口        4管脚
  7. sbit rw=P2^6;//lcd1602控制端口 5管脚
  8. sbit num1=P1^0;                                                //占空比加1
  9. sbit num2=P1^1;                                                                   //占空比减一
  10. sbit num3=P1^2;                                                                                           //正传
  11. sbit num4=P1^3;                                                                                                         //反转
  12. sbit num5=P1^4;                                                                                                                   //开始停止切换

  13. sbit out=P3^4;                                                         //PWM输出用于正传
  14. sbit out1=P3^7;                        //PWM输出用于反转

  15. uint zhuansu,flag,z1,z2,m,flag_1,zheng,fan,kai;




  16. void delay(uint z)//延时1ms函数
  17. {

  18. uint x,y;
  19. for(x=0;x<z;x++)
  20.      for(y=0;y<110;y++);
  21. }



  22. void write_com(uchar com)//向1602写一字节(控制指令)
  23. {
  24.   rs=0;
  25.   P0=com;
  26.   delay(5);
  27.   en=0;
  28.   delay(10);
  29.   en=1;
  30. }
  31. void write_data(uchar date)//向1602写一字节(数据)
  32. {
  33.   rs=1;
  34.   P0=date;
  35.   delay(5);
  36.   en=0;
  37.   delay(5);
  38.   en=1;
  39. }
  40. void init()//初始化函数
  41. {
  42.   en=0;
  43.   rw=0;
  44.   write_com(0x01);         //lcd初始化
  45.   write_com(0x38);                                           //5X7显示
  46.   write_com(0x0c);                         //关闭光标
  47.   TMOD=0x01;               //定时器方式1           
  48.   TH0=0xdc;
  49.   TL0=0x00;                //定时器装入初值
  50.   EA=1;                    //开总中断
  51.   ET0=1;                   //定时器0开中断
  52.   TR0=1;
  53.   EX1=1;
  54. IT1=1;                 //定时器启动  
  55. TH1=0xfc;
  56.   TL1=0x66;//定时100us
  57.   ET1=1;                   //定时器1开中断
  58.   TR1=1;
  59.   write_com(0x80);
  60.   write_data('V');
  61.   write_data(':');
  62.   write_com(0x87);                 //第一行显示转速
  63.   write_data('r');
  64.   write_data('p');
  65.   write_data('m');
  66.   write_com(0xc0);
  67.   write_data('z');
  68.   write_data('h');
  69.   write_data('a');
  70.   write_data('n');
  71.   write_data('k');
  72.   write_data('o');
  73.   write_data('n');
  74.   write_data('g');
  75.   write_data('b');
  76.   write_data('i');          //在第二行显示zhankongbi:
  77.   write_data(':');
  78.   displaym();
  79. }
  80. void keyscan()  //键盘扫描函数
  81. {
  82.   if(num1==0)     
  83.   {
  84.     delay(5);      //消除抖动
  85.          if(num1==0)
  86.          {
  87.                 if(m<=199)
  88.                  m++;
  89.                         displaym();                                                                  //设定占空比加一
  90.      }
  91.   }
  92.   if(num2==0)
  93.   {
  94.     delay(5);
  95.          if(num2==0)
  96.          {
  97.                   if(m>=1)
  98.                 m--;
  99.                         displaym();                                        //设定占空比减一
  100.         
  101.          }
  102.   }
  103.     if(num3==0)
  104.   {
  105.     delay(5);
  106.          if(num3==0)
  107.          {
  108.           zheng=1;                //正传标志置1
  109.           fan=0;          // 反转标志置0
  110.         
  111.          }
  112.   }
  113.       if(num4==0)
  114.   {
  115.     delay(5);
  116.          if(num4==0)
  117.          {
  118.           zheng=0;                 //正传标志置0
  119.           fan=1;          // 反转标志置1
  120.         
  121.          }
  122.   }
  123.       if(num5==0)
  124.   {
  125.     delay(5);
  126.          if(num5==0)
  127.          {
  128.          while(num5==0)         ;
  129.           kai=1-kai;
  130.          }
  131.   }
  132. }
  133. void display()
  134. {
  135.   write_com(0x82);
  136.   zhuansu=zhuansu*30;          //将两秒内的计数乘以30得到转每分

  137.   if(zhuansu/10000!=0)
  138.    write_data(zhuansu/10000+0x30);                                                  //如果转速的万位不为0        正常显示否则显示空格
  139.    else
  140.    write_data(' ');

  141.   if(zhuansu/1000==0)
  142.   write_data(' ');
  143.   else
  144.   write_data(zhuansu%10000%1000+0x30);                                                                //如果转速小于1000 千位为空格 否则正常显示
  145.   
  146.   if(zhuansu/100==0)
  147.   write_data(' ');
  148.   else
  149.   write_data(zhuansu%10000%1000/100+0x30);                                           //如果转速小于100 百位为空格 否则正常显示

  150.     if(zhuansu/10==0)
  151.   write_data(' ');
  152.   else
  153.   write_data(zhuansu%10000%1000%100/10+0x30);                                  //如果转速小于10 十位为空格 否则正常显示

  154.   write_data(zhuansu%10000%1000%100%10+0x30);
  155.   write_com(0xd0);                          //如果没有这句,当中断内的显示函数执行完,就会在转速的位置显示占空比数据,导致乱码
  156. }
  157. void displaym()
  158. {
  159. write_com(0xcb);
  160.    if(m/200%10!=0)
  161.   write_data(m/200%10+0x30);                           //如果占空比百位不为0则显示百位否则显示空格
  162.   else
  163.   write_data(' ');
  164.   
  165.   if(m/200%10==0&&m/20%10==0)
  166.   write_data(' ');
  167.   else
  168.   write_data(m/20%10+0x30);                                 //如果占空比小于10 十位正常显示  否则显示空格
  169.   
  170.   write_data(m/2%10+0x30);                                 //显示个位
  171. }
  172. void main()
  173. {
  174.     flag_1=0;
  175.         m=100;                                                         //占空比为100
  176.         zhuansu=0;                                           //转速初值0
  177.         flag=0;
  178.         zheng=1;                                  //初始化电机正转动
  179.         fan=0;

  180.     init();              //初始化

  181.         while(1)
  182.         {
  183.         keyscan();                                //键盘扫描程序



  184.          
  185.         }

  186. }
  187. void int1()interrupt 2                                //外部中断1脉冲技术记录电机的转速 电机转一圈zhuansu加一
  188. {
  189.   zhuansu++;
  190. }
  191. void int2()interrupt 3                                  //定时器0显示转速
  192. {

  193.   TH0=0xdc;
  194.   TL0=0x00;//定时10ms
  195.   flag++;
  196.          
  197.   if(flag==200)                                   //计时到达2s
  198.     {


  199.         display();                                        //显示转速
  200.         zhuansu=0;                                          //转速置0
  201.         flag=0;

  202.         }
  203. }
  204. void int3()interrupt 1                                         //产生PWM
  205. {
  206.   
  207.   TH1=0xff;
  208.   TL1=0x00;//定时100us
  209.   
  210.           flag_1++;
  211.         if(flag_1>199)
  212.         flag_1=1;
  213.         if(kai==1)                  //如果kai==1电机启动
  214.         {
  215.         if(zheng==1)                                //电机正转
  216.         {
  217.         if(flag_1<m)                                          //小于占空比m输出PWM=0输出电压为1
  218.      {out=0;
  219.          out1=1;}
  220.          else
  221.          {
  222.            out=1;
  223.            out1=1;
  224.          }
  225.          }
  226.                  if(fan==1)                           //电机反转
  227.         {
  228.         if(flag_1<m)                                //小于占空比m输出PWM=0输出电压为1
  229.           {
  230.             out=1;
  231.                 out1=0;
  232.           }
  233.          else                                                                         //大于m输出PWM=1输出电压为0
  234.           {
  235.             out=1;
  236.                 out1=1;
  237.           }
  238.          }
  239.          }
  240.          if(kai==0)                          //kai=0电机停止转动
  241. ……………………

  242. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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小城故事810 发表于 2018-4-30 09:02 | 显示全部楼层
赞一个,学习学习
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宫商角徵羽smile 发表于 2018-5-1 15:45 | 显示全部楼层
用楼主原有的程序.hex可以很好的运行,但是楼主.c文件有问题
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jiekeshifeng001 发表于 2018-5-11 22:02 来自手机 | 显示全部楼层
学习了
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BNN37 发表于 2018-5-15 16:17 | 显示全部楼层
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woojoon1981 发表于 2018-5-16 21:53 | 显示全部楼层
这个确实不错。学习中……
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Asax 发表于 2018-5-18 22:18 | 显示全部楼层
仿真正转好像实现不了
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15942379927 发表于 2018-5-18 22:49 | 显示全部楼层
一直都想找到变速这个程序,很想搞明白,谢谢楼主分享
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倚天剑 发表于 2018-5-29 22:21 | 显示全部楼层
请教大神,显示部分出现乱码怎么办?
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倚天剑 发表于 2018-5-29 22:22 | 显示全部楼层
请教大神,显示部分出现乱码怎么办?
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浅碎时光 发表于 2018-5-30 16:00 | 显示全部楼层

能不能给我发下,我黒币不够,下载不了。
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浅碎时光 发表于 2018-5-30 16:01 | 显示全部楼层
谁能给我发下,我黒币不够,下载不了。1287703597@qq.com
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dongfang08 发表于 2018-6-18 05:35 | 显示全部楼层
学习了
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岑伟铿是我儿 发表于 2018-7-4 12:21 | 显示全部楼层
学了一下
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newwd 发表于 2018-7-7 17:44 | 显示全部楼层
哦。好好 学习了
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shinestar 发表于 2018-7-12 14:09 | 显示全部楼层
学习学习
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wjw2878 发表于 2018-7-12 19:30 | 显示全部楼层
谢谢分享
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liangliang1688 发表于 2018-7-18 00:44 | 显示全部楼层
不错不错
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540168172 发表于 2018-7-25 22:58 | 显示全部楼层
真厉害,佩服!谢谢分享,学习了。
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MONIKA 发表于 2018-9-14 16:37 | 显示全部楼层
赞一个~~~~~~~
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airDwalker 发表于 2018-10-10 22:52 | 显示全部楼层
请问这个做了电流闭环嘛
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李蒙 发表于 2018-10-27 17:28 | 显示全部楼层
你好,能给我发一份吗?我的黑币不够了:1576947644@QQ.com
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一片微笑海ぐ 发表于 2018-11-13 08:47 | 显示全部楼层
厉害  学习了
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核芯 发表于 2018-11-13 12:36 | 显示全部楼层
谢谢!学习了!
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onlyyou4741 发表于 2018-11-15 10:14 | 显示全部楼层
不错的学习资料
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614968528 发表于 2018-11-27 15:13 | 显示全部楼层
很棒哦!很详细!
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WFX777888 发表于 2018-11-28 05:49 | 显示全部楼层
谢谢分享资料
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1943001098 发表于 2018-11-28 21:35 | 显示全部楼层
很给力的资料
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末佳 发表于 2018-12-16 09:31 | 显示全部楼层
这个程序正好符合我的题目 有学习到
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末佳 发表于 2018-12-16 09:37 | 显示全部楼层
对我有很大帮助,谢谢楼主
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子明sama 发表于 2018-12-23 14:40 | 显示全部楼层
感谢分享
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果壳儿 发表于 2018-12-28 14:50 | 显示全部楼层
挺好的资料 ,谢谢
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minxian 发表于 2019-1-2 12:27 | 显示全部楼层
楼主请问两个磁铁和塑料管的作用是什么啊
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51danpianji111 发表于 2019-1-3 16:36 | 显示全部楼层
你的电源是怎么实现的啊,还有的就是原理图缺少串口
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ACIDH 发表于 2019-1-3 23:31 | 显示全部楼层
好资料 感谢楼主
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centch 发表于 2019-1-7 12:33 | 显示全部楼层
正在学习,赞一个。多谢。
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GodWorks 发表于 2019-1-7 13:54 | 显示全部楼层
good 但我黑币不够太过分啦
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1159577272 发表于 2019-1-8 20:07 来自手机 | 显示全部楼层
谁能给我发一下嘛,没有黑币QAQ,1159577272@qq.com
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zzzdzp 发表于 2019-1-10 11:40 来自手机 | 显示全部楼层
谁能给我发现么!感激不尽!课设急需参考作者的程序!感谢!1578862151@qq.com
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大橘为重001 发表于 2019-2-20 22:07 | 显示全部楼层
很给力的学习资料
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