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基于SPCE061A单片机实现数字测速功能毕设论文.doc
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基于SPCE061A单片机实现数字测速功能毕设论文.doc
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沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
I
摘 要
在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合。随着微型计算机的广泛应
用,特别是高性能价格比的单片机的出现,转速测量普遍采用以单片机为核心的数字
式测量方法。
本文基于 SPCE061A 单片机实现数字测速功能。在电机运行过程中,对其进行监
控,即对电机转速进行测量,并显示,从而掌握电机运行的基本状况。
本设计主要用 SPCE061A 作为控制核心,由霍尔传感器、LED 数码显像管、
HIN232CPE 电平转换、SPGT62C19B 电机控制模组构成。详细介绍了单片机的测量
转速系统数据的串行通讯,充分发挥了单片机的性能。本文重点是测量速度并显示在
4 位 LED 数码管上。其优点是硬件电路简单,软件功能完善,测量速度快、精度高、
控制系统可靠,性价比较高等。
关键字:SPCE061A 单片机;转速;传感器
沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
II
Abstract
In the project practice, measuring rotational speed is often necessary in many
situations. Along with the wide application of microcomputer, especially with the
emergence of high cost-effective single chip microcomputer, the rotational speed is often
measured by digital methods centered on single chip microcomputer.
The design mainly use SPCE061A as the control core, and is made up of the Hall
sensor, LED digital kinescope, HIN232CPE level conversion, and a SPGT62C19B motor
control module. Introduce the serial communication of the data from rotational speed
measuring system, which gives full scope to performance of SPCE061A. The key point of
this paper is measuring the rotational speed and displaying it at 4-bit LED. It has
advantages such as simple hardware circuit, good software capabilities, fast measuring
speed, high precision, reliable control system, high cost-effective and so on.
Keyword:SPCE061A single-chip computer;rotational speed; sensor
沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
III
目 录
1 绪 论................................................................................................................................1
1.1 直流电机调速系统的发展历史和现状..................................................................1
1.2 测速方法的发展......................................................................................................2
1.3 测速系统的分类及组成..........................................................................................3
1.4 课题任务及要求......................................................................................................3
1.5 本文内容及章节安排..............................................................................................4
2 直流电机数字测速方法....................................................................................................5
2.1 数字测速方法..........................................................................................................5
2.1.1 M 法测速.........................................................................................................5
2.1.2 T 法测速.........................................................................................................6
2.1.3 M/T 法测速.....................................................................................................7
2.2 各种测速方法的精度指标......................................................................................8
2.2.1 分辨率............................................................................................................8
2.2.2 测速误差率....................................................................................................9
2.3 测速方法的比较和选择........................................................................................10
2.4 本章小结................................................................................................................11
3 直流电机测速系统的总体方案设定..............................................................................12
3.1 测速与显示系统总体方案设计............................................................................12
3.2 直流电机测速系统硬件方案论证........................................................................13
3.3 直流电机数字测速基本原理................................................................................13
3.4 转速测量与显示方案设计....................................................................................14
3.5 本章小结................................................................................................................14
4 测速系统硬件设计..........................................................................................................15
4.1 凌阳单片机简介....................................................................................................15
4.1.1 凌阳十六位单片机.......................................................................................15
4.1.2 凌阳 SPCE061A 单片机 ..............................................................................15
沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
IV
4.2 转速测量单元........................................................................................................16
4.2.1 模组平面图...................................................................................................17
4.2.2 SPGT62C19B 芯片控制直流电机...............................................................19
4.2.3 转速测量电路...............................................................................................20
4.3 数码管显示单元....................................................................................................21
4.4 本章小结................................................................................................................22
5 测速系统软件设计...........................................................................................................23
5.1 总体软件结构框架.................................................................................................23
5.2 各模块单元软件框架.............................................................................................23
5.2.1 直流电机测速...............................................................................................23
5.2.2 数码管显示...................................................................................................24
5.2.3 主程序流程...................................................................................................25
5.3 本章小结.................................................................................................................30
6 系统总体调试和结果分析...............................................................................................31
6.1 系统调试与结果分析.............................................................................................31
6.2 故障调试及解决方式.............................................................................................32
6.3 联调结果.................................................................................................................33
结 论..................................................................................................................................36
社会经济效益分析..............................................................................................................37
参考文献..............................................................................................................................38
致 谢................................................................................................................................39
附录� SPCE061A 系统原理图...........................................................................................40
附录��单片机程序 .............................................................................................................41
附录Ⅲ 元器件清单............................................................................................................51
沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)
1
1 绪 论
转速测量在电机运行的过程中,对其平稳性进行监测,有效地反映电机的状况。
单片机的英文名称是 Micro controller unit,缩写为 MCU,又称为微控制器。它是一
种面向控制的大规模集成电路芯片,具有功能强、体积小、可靠性高、应用简单灵活,
因而使用非常广泛,有力地推动各行业的技术发展和更新换代。
1.1 直流电机调速系统的发展历史和现状
随着时代的进步和科技的发展,拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运
输以及日常生活中起着越来越重要的作用,因此,对电机调速的研究有着积极的意义。
长期以来,直流电机被广泛应用于调速系统中,而且一直在调速领域占居主导地位,
这主要是因为直流电机不仅调速方便,而且在磁场一定的条件下,转速和电枢电压成
正比,转矩容易被控制;同时具有良好的起动性能,能较平滑和经济地调节速度。因
此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。
由于直流电动机具有优良的起、制动性能,宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢
机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力
拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快,然而直流拖动控制系统
毕竟在理论上和在时间上都比较成熟,而且从反馈闭环控制的角度来看,它又是交流
拖动系统的基础。长期以来,由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统,
因此,直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。
变压调速是直流调速系统的主要方法,调节电枢供电电压。可控直流电源采用静
止可控整流器,以获得可调的直流电压。电机调速系统的发展历史为:
1957 年,晶闸管问世,到了六十年代,已产生出成套的晶闸管整流装置,使变
流技术产生了根本性的变革,开始进入晶闸管年代。到今天,晶闸管—电动机调速系
统成为直流调速系统的主要形式。V—M 系统中 V 是晶闸管可控硅整流器。它可以是
单相、三相、或更多相数、半波、全波、半控、全控等类型,通过调节触发器装置 GT
的开展电压来移动触发脉冲的相位、即可改变整流电压的 Ud,从而实现平滑调速。
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