微机控制原理课程设计
目录
绪 论………………………………………………………………………… 2
第1章 参数计算与设备选型………………………………………………3 1.1 控制芯片 ……………………………………………………………3 1.2 测速发电机………………………………………………………… 4 1.3 模数转化器件——ADC0809……………………………………… 6
第2章 系统设计…………………………………………………………… 9 2.1 系统方框图 ………………………………………………………… 9 2.2 硬件设计………………………………………………………… 10 2.2.1 直流测速发电机……………………………………………… 10 2.2.2 ADC0809与单片机连接…………………………………… 10 2.2.3 数码管……………………………………………………………11 2.2.4 综合接线图………………………………………………………11
2.3 软件设计 ……………………………………………………… 12 2.3.1 程序设计思路说明………………………………………………12 2.3.2 总程序控制流程图………………………………………………13 2.3.3 ADC0809工作流程图及程序……………………………………14 2.3.4 显示部分工作流程图及程序………………………………… 15
第3章 结论 ……………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………………… 19
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绪论
在现代工业自动化高度发展的时期，几乎所有的工业设备都离不开电机，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。与之而来的问题是，如何更好地控制电机，对于不同的场合，对电机的控制要求是不同的，但大部分都会涉及到直流电机的转速测量，从而利用转速来实施对直流电机的控制。
直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标，在各个应用场合都有重要的研究价值，例如在发动机，电动机，机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量，显示其转速及瞬时速度等，转速是其他大部分技术参数的计算来源，因此，准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。
目前，对直流电动机的速度检测方法很多，从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。
模拟检测：即利用测速电机作为发电机，通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向，采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线，直观，但也有很多不足，比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。
数字检测技术：即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆，最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开，且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度，用于判断电机的转速，最内环只有一个黑条纹，用作定位脉冲或者是复位脉冲，利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速，具体的又可分为M法，T法和M\\T法。
此外，市场上已经有了技术成熟的电机测速装置，如利用霍尔元件设计制作的直流电机测速仪等，凭借其精度高，稳定性好等优势占有重要的一席之地。
而本次微机控制原理课程设计的任务是直流电机速度的测量与显示。主要要求是通过测速直流发电机作为传感器，检测直流电机的转速，并输出与转速相关的电压，通过ADC0809芯片将测速发电机输出电压转换成电压的数字信号。控制芯片采用AT89C51将采集转换后的数字信号进行处理，得到转速，并通过四位数码管予以显示。整体上能够完成从转速检测到数据处理到显示的一整套功能。
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第一章 参数计算与设备选型
1.1 控制芯片
本课题中控制芯片的作用主要是与ADC0809相连接，采集模数转换后得到的8位二进制码，经过公式计算后得到电压值，同时连接四位数码管进行显示。综合考虑，选用AT89C51即满足要求。 一．简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
二． AT89C51引脚图如下：
图1-1 AT89C51引脚图
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三．主要特性 ·与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路 1.2 测速直流发电机
一．简介
直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转换成直流电压信号输出。直流测速发电机广泛地应用于自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。对直流测速发电机的主要要求是：（1）输出电压要严格地与转速成正比，并且不受温度等外界条件变化的影响；（2）在一定的转速下，输出电压要尽可能的大；（3)不灵敏区要小。 二．分类
直流测速发电机可分为励磁式和永磁式两种。励磁式由励磁绕组接成他励，永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变化而影响输出电压，故应用较广。 三．输出特性
根据已经学过的直流发电机的工作原理知，电刷两端的感应电势：
Ea=CeΦn=Ken （2-1）
由上可知：1.电刷两端的感应电势与电机的转速成正比；2.直流发电机能够把转速信号换成电势信号，从而用来测速。 他励测速发电机接线图如下：
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图1-2 他励测速发电机接线图
在上图正方向得：
Ua=Ea-IaRa （2-2） Ia=Ua/RL （2-3） 负载时测速发电机的输出电压为：
本课题选用55CY61系列他励测速发电机，主要参数如下： 最大输出 最大转速 负载电阻 重量 电压V r/min Ω kg 40 根据负载时测速发电机的输出电压公式知，直流测速发电机的输出电
压与转速成正比，即Ua=Cn。采用55CY61时，最大转速2000r/min时最大输出电压为40v,因此C=50.
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2000 2000 0.95