课程设计说明书
2总体方案选择
2.1直流电机调速环节
直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为
式中 Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）；
CE——电势系数，，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。
由式1可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。改变改变电机两端电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。本设计就采用这种改变电机两端电压的调速方法，改变电压可以采用定时器产生占空比可调的PWM波或者数模转换产生。本设计选用DAC0832式D/A转换器及通用型低功耗集成运放LM324输出适合控制直流电机的电压。本设计调速系统分为调速、速度测量、速度显示环节。
2.2直流电机速度测量环节
速度测量主要有两种方法：
（1）光电测速法:使用栅格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动部分带动栅格圆盘旋转时，测速光电门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机两个定时/计数器配合，一个计数，一个定时。计算出单位时间内的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。
直流电机转速计算公式：r=1000n/(T*N1*N) (rps) r为直流电机转速， N为栅格数， N1为T1中断次数，
T为定时器T1定时器溢出时间。
（2）霍尔效应原理测速法：工作原理：霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。信号输出端每输出一个周期的方波，代表转过了一个齿。单位时间内输出的脉冲数N，因此可求出单位时间内的速度V＝NT。本设计选用了光电测速的方法。
2
课程设计说明书
2.3直流电机速度显示环节
速度显示部分备选方案有两种：
（1）把计算得到的速度值的每一位分别取出，再运用74LS164串行输入并行输出移位寄存器通过查表逐步把各位要显示的数据移给数码管显示出来。
（2）用CS8279键盘显示模块部分。
本设计选用74LS164串行输入并行输出移位寄存器在数码管上显示速度值。 总之，本设计采用“D/A转换得到控制电压—光电测速电路测速—74LS164移位寄存器显示速度”的方案达到控制直流电机速度并测量速度到实时显示电机速度的设计目的。
3
课程设计说明书
3各环节电路原理和数据程序分析
3.1直流电机调速环节
本设计选用DAC0832式D/A转换器及通用型低功耗集成运放LM324输出适合
控制直流电机的电压。
3.1.1电路图及线路连接
运用DAC0832式D/A转换器及通用型低功耗集成运放LM324输出适合控制直流电机的电压的电路图见图3.1 的DAC0832并行数模转换电路部分。
线路连接：系统各跳线器处在初始状态，8P数据线将CPU模块的P11F3和P1F3连接，即单片机P0口与DAC0832的8位数据输入口相连接；用导线连接并行数模转换模
图3.1 DAC0832并行数模转换电路
块的CS_0832到地，CPU模块的/WR和D1区的/WR相连；并行数模转换模块的VOUT端口接入电动机电压输入口。
3.1.2调压原理
单片机P0口输出8位二进制数据，进入D/A转换器DAC0832的输入端口，通过对D/A转换器DAC0832的各控制端口的设置选通其直通方式工作，即每进入一个8位二进制数便可直接转化成模拟量，与通用型低功耗集成运放LM324共同作用产生电压输出。可以通过对单片机进行编程连续增加或者连续减小P0口输出的8位二进制数据大小而达到改变输出电压的目的，便可改变直流电机的转速。
3.1.3调压环节程序流程
4
课程设计说明书
图3.2 调压环节程序流程图
3.2直流电机速度测量环节
3.2.1电路图及线路连接
图3.3 直流电机电路
图3.4 光电测速电路
VCCR47A22012AKOptoisolatorVCCQ9AEC43R48A4.7K11U12AE1074LS14P11A PulseOut线路连接：光电测速电路的输出脉冲端口PulseOut接定时器0的外部输入端口P3.4。
5
课程设计说明书
3.2.2测速原理
光电测速法:使用栅格圆盘和光电门组成测速系统。当直流电机通过传动部分带动栅格圆盘旋转时，测速光电门获得一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机两个定时/计数器配合使用，一个计数，一个定时。计算出单位时间内的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。
直流电机转速计算公式：n=m/(N1·T·N)(rps)
其中：n为直流电机转速，N为栅格数，N1为T1中断次数，m为计数器T0在规定时间内测得的脉冲数，T为定时器T1定时器溢出时间。
3.2.3测速环节程序流程
开始 定时器计数器程序初始化 启动定时器T1及计数器T0 定时时间到，关闭定时器计数器 取出TL0中的速度值
结束 图3.5 测速环节流程图
6