1、摘要: 設計制作一個脈寬調速器,使其工作頻率和占空比均可調節,頻率調節范圍3-5KHZ, 占空比調節范圍為30-70%,選用額定電壓為12V額定電流為0.5A的小直流電機,根據其參數設計出功率放大器,使之推動直流電動機工作,并用4位數碼管顯示出電動機每秒所轉的圈數, 以監視電動機的調速情況.關鍵詞: 轉速檢測 脈寬調速 功率放大器 數碼管顯示 引言目前直流調速在工業生產中有相當廣泛的應用，直流調速的轉速比更大，可在全部的調速范圍內都能獲得良好的轉矩特性。放眼望去，交流電機占據了傳動應用的絕大多數地盤，大有取代直流電機的趨勢，但實際在許多場合人們仍在使用直流調速。交流電機結構比直流電機簡單，便于

2、維護，價格低。由于變頻技術的發展，交流變頻調速的性能越來越接近直流調速，因而人們更愿意使用交流變頻調速。眾所周知，許多科學實驗都離不開電，并且在這些實驗中經常會對通電時間、電壓高低、電流大小以及動態指標有著特殊的要求，.全數字直流調速裝置，采用8位單片微機技術，性能優良，運行可靠，并且具極高的性能價格比. 設計方案的提出，更進一步說明了這類電機的好處直流電機產品是工業自動化，家庭現代化等各個領域廣泛應用不可缺少的基礎產品，與其它類型的電機相比，它具有良好的起動性能，且能在寬廣的范圍內平滑而經濟地調速，過載能力較強，熱動和制動轉矩較大，因此直流電動機在起動和調速要求較高的生產機械上廣泛地被應用。

3、隨著人們生活水平迅速提高，對視聽設備品質要求也在不斷提高，這類產品為小功率直流電機提供了廣闊市場，因此高精度控制直流電機轉速成為發展的必然趨勢。電動機的轉速是一個較為重要的運行參數，也有很多種用于測量轉速的儀表，如：機械軟軸式轉速表、頻率-電壓轉換式轉速表、數字式轉速表等，它們中間有的成本很高而且精度較差、有的工藝復雜而且可靠性不高。本文介紹了一種利用單片機技術制成的智能轉速表，不僅精度高、工藝簡單、線路簡潔，而且可靠性高、功能強。當然本文中提到的軟硬件設計方案，不能代表最佳方案，學習和掌握其基本原理，關心其發展，對于電機及其控制領域內工作和學習的人員都是有必要的。在單片機控制電機的理論及應用

4、發展得非常迅速. 因該設備未經過實物硬件的調試,所以難免存在著一些弊端,望老師給予指點。.轉速顯示電路主要由脈沖放大及整形電路、單片機（80C51）、多路動態掃描LED顯示電路構成一、電源簡易穩壓電源的制作 課程設計最基本的電路是+5V/+12電源的取得，依據所設計的課題電源負載有不同的方式，基本上有以下幾種：a 使用PC交換式電源：適合用大電流負載。b 使用3只干電池：約4.5V電壓，勉強可以推動8051電路，適合小電流負載。c 使用7805穩壓IC，適合用于一般的電流負載。使用7805穩壓IC，由市售的15電源調整器來將市電轉換為直流15電源，經過7805、7812穩壓給信號發生器和功率放

5、大器供電，,其中的電容器作為濾波電容用,LED作為電源指燈,一來指示+5V電源的存在,而來如果電源接到8051控制板上電源端如果一不小心短路了,馬上可以檢查出來,免得過久燒毀單片機8051.由于穩壓IC上的電壓降有4V,在電流負載稍大的使用場合時,IC外殼溫度會上升,因此必須外加熱片來散熱.此外市售的電源調整器的插頭輸出端的正負極性及轉接頭的搭配需要特別注意,這是自制穩壓電源時要注意的地方自制穩壓電源及IQ51單片機的電源調整的插頭輸出端,正極性在中間,外端金屬的部分是負極性,自制時可以三用電表確認一下. 穩壓管V1電阻R2給直流放大管V3的發射極提供穩壓的基準電壓。R3、R4組成分壓（取樣）

6、電路，從輸出電壓UL中取出變化的信號電壓，使UB3=（R4/R3+R4）UL，并把它加到放大管V3的基極，于是V3的基極和發射極間電壓UBE3=UB3-UZ=（R4/R3+R4）UL-UZ。由于UB3是UL的一部分，故稱為取樣電壓，它和基準電壓UZ比較后的電壓差值即UBE3經V3放大后，加到三極管V2的基極上，使V2自動調整管壓降UCE2的大小，以保證輸出電壓穩定。R1是放大管V3的 電極負載電阻，又是調整管V2的基極偏置電阻。該電路的穩壓過程如下：如果輸入電壓Ui增大，或負載電阻RL增大。輸出電壓UL也增大，通過取樣電路將這個變化加在V3管的基極上使UB3增大。由于UZ是一個恒定值，所以UB

7、E3增大。導致IB3和IC3增大，R1上電壓降增大，使調整管基極電壓減小，基極電流減小，管壓降UCE2增大，從而使輸出電壓保持不變。上述穩壓過程表示為： UiULUB2UBE3IB3IC3 UB2UBE2UCE2UL同理，當輸入電壓Ui減小或負載電阻RL減小，引起輸出電壓UL減小時，三極管V3的基極電壓減小，V2的基極電壓增大，從而基極電壓增大，從而使調整管管壓降減小。維持輸出電壓不變。由于UBE3=（R4/R3+R4）UL-UZ，而電路中UZ是恒值，UBE3也基本不變，因此在保證一定輸入電壓Ui條件下，穩壓電路的輸出電壓UL應該滿足： UL=R3+R4/R4（UBE3+UZ）此式表明在一定的

8、條件下，UL與取樣電阻有關，改變R3、R4數值，可變輸出電壓數值但UL不可能超過Ui，另外從圖1可看出，UL=Ui-(IB2+IC3)R1-UBE2.由于RL減小時，IL增大，UL降低IC3減小，IB2增大，當IC3為零時IB2最大此時UL=Ui-IB2R1-UBE2.又由于IB2IE2/2IL/2，代入上式則額定輸出電流為：IL=2（Ui-UBE2-UL)/R1 二、 脈沖信號發生器1作為實驗裝置脈寬信號處理我們采用555集成塊和外圍電路組成， 555集成定時器是模擬功能和數字邏輯功能相結合的一種雙極型中規模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩定而精確的多諧振蕩器、單穩電路、施密特觸發器等

9、，應用十分廣泛。 555定時器的外引線排列圖和內部原理框圖如圖1-1、1-2所示，功能見表1-3。它是由上、下兩個電壓比較器、三個5k電阻、一個RS觸發器、一個放電三極管 T以及功率輸出級組成。比較器 C1的反相輸入端接到由三個5 k電阻組成的分壓網絡的2/3Vcc處（也稱控制電壓端），同相輸入端為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網絡的1/3Vcc處，反相輸入端為觸發電壓輸入端，用來啟動電路。兩個比較器的輸出端控制RS觸發器。RS觸發器設置有復位端，當復位端處干低電平時，輸出為低電平。控制電壓端是比較器C1的基準電壓端，通過外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器

10、C1、C2的參考電壓。不用時可將它與地之間接一個O01F的電容，以防止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5+18V，輸出電流可達100200mA，能直接驅動小型電機、繼電器和低阻抗揚聲器圖 1-1 555集成電路引腳排列圖圖1-2 時基電路555電路結構圖表1-3 555芯片功能表觸發閾值復位IS放電端輸出H導通LH原狀態 H截止H L導通L2、 諧振蕩器的電路圖和波形圖如圖1-4所示。電源接通后，Vcc通過電阻R1、R2向電容C充電。當電容上電vC=2/3Vcc時，閥值輸入端受到觸發，比較器C1翻轉，輸出電壓Vo=0，同時放電管T導通，電容C通過R2放電；當電容上

11、電壓Vc=1/3Vcc，比較器C2工作，輸出電壓Vo變為高電平。C放電終止、又重新開始充電，周而復始，形成振蕩。其振蕩周期與充放電的時間有關：充電時間：放電時間：振蕩周期：T=tPH+tPL0.7(R1+2R2)C振蕩頻率：f=1/T=占空系數： 當R2>>R1時，占空系數近似為50。圖1-4 多諧振蕩器的電路圖和波形圖由上分析可知： a）電路的振蕩周期T、占空系數D，僅與外接元件R1、R2和C有關，不受電源電壓變化的影響。 b）改變R1、R2，即可改變占空系數，其值可在較大范圍內調節。 c） 改變C的值，可單獨改變周期，而不影響占空系數。 另外，復位端也可輸入1個控制信號。復位端

12、為低電平時，電路停振。三、 脈沖計數與顯示電路 轉速檢測采用紅外發射和接收管，在電動機的轉盤上開有一小口，電動機每轉一轉就接收到一次脈沖信號。信號經過緩沖、零壓比較、反相電路到單片機計數脈沖輸入端T1，P0口輸出信號經過74HC373地址鎖存器構成動態顯示電路，顯示電動機的轉速。8051基本的硬件設計：1.8051的基本知識：a.8051的引腳40接+5V（VCC）電源，引腳20接電源地線。b.傳統8051工作時鐘最高為12MHZ。c.EA引腳接地，由外部程序ROM來執行程序。d.EA引腳接高電平或+5V電源，由8051內部程序ROM來執行程序。e.8031EA引腳必須接低電平，由外部程序RO

13、M來執行程序。f.89C51 89C52 引腳接高電平后，是由內部程序ROM來執行程序。g.開機時必須加入芯片重置（RESET）信號。h.RESET 信號高電平動作，高電平時產生芯片重置。I.RESET 信號低電平時，則由程序ROM地址0起開始執行程序。2.幾種8051基本的設計框架a.8051標準型設計：使用89C51b.8051擴充型設計：使用89C51外加EPROM，SRAM，I/O組c.8051極小型設計：使用89C20513.8051標準型設計說明 8051的程序代碼可以外接程序ROM來執行，也可以使用內部4KB的空間（如8751，89C51），當程序長度超過4KB時可以使用89C5

14、2（內含8KB），若程序長度超過8KB時可以使用89C55（內含20KB）。若是采用IO51控制板做設計則程序代碼可以長達64KB的空間。 8051EA引腳是接至5V電源，表示由內部程序ROM來提供程序代碼，此電路可以使用的單芯片有8751及89C51，而程序的測試方法可以使用ICE，使用89CXX燒錄模擬器EPM89或是直接燒錄單芯片。當然直接燒錄單芯片，做測試較麻煩還會花費許多時間，如果控制程序簡單還可以，要是做課程設計程序就變得復雜了，相當浪費時間，所以手上有ICE的話就相當方便了。如果想將項目設計得更復雜，使用更多的I/O或是功能擴充，我們建議使用8051外接程序ROM及數據RAM的控

15、制電路，那就是8051擴充型模式設計。四.功率放大器采用集成功率放大器LM386集成電路（IC）按其功能，分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類，本課題采用的LM386是一種模擬集成電路，它具有功率放大功能，其外形封裝為雙列直插式，屬塑封類集成電路。其引腳排列方式見圖：LM386是美國國家半導體公司系列功放集成電路中的一個品種，因其有功耗低、工作電源電壓范圍寬、外圍元件少和裝置調整方便等優點，故廣泛應用通信設備、收錄機、電子琴和各類電子設備中，其典型參數如下：工作電壓范圍412V，靜態電流4mA，輸出功率660mW（最大），電壓增益為46dB(最大)，帶寬300kHz,諧波失真0.2%，輸入阻抗

16、50K，輸入偏置電流250nA。該電路有同相、反相兩個輸入端，即：從5腳輸出電壓信號的極性與3腳（同相端）輸入極性相同，而與2腳（反相端）輸入信號的極性相反。1腳與8腳之間接入一個幾十微法電容時，電路增益達到最大值。電路增益可根據實際需要調整。 五.控制程序1、控制程序說明：在1S之內計數外部脈沖的頻率。由定時器0進行1S的定時（定時方式），定時器1對外部脈沖進行計數（計數方式）借鑒windows 編程的原理，在單片機編程中引入消息的概念，將中斷產生的標志作為消息，而數據處理則放在消息循環中進行。在這個例子中中斷服務程序中只進行數據的采集和標志位的設置（發送消息），而將數據的處理放到運行時間要

17、求不很精確的中斷服務程序之外的主程序循環中（消息循環）。這樣一方面減少了中斷服務程序的長度，縮短了中斷服務程序執行的時間，提高了中斷處理的實時性，另一方面又不影響數據的處理。從而很好地解決了數據采集的實時性和數據處理耗時多而影響時間累計之間的矛盾。    和PC機相比，單片機資源十分有限。因此，單片機系統不可能象windows系統那樣建立龐大的消息循環機制，將消息分發給各個程序并行處理。在基于消息的單片機編程中，采取一種簡化的方式，消息可以這樣來定義：當某個事件(例如中斷)發生時，事件處理程序（例如中斷服務程序）設置相應的標志，不同的標志即代表不同的消息；而主程序

18、所進行的消息循環就是主程序不斷地判斷這些標志，以決定啟動哪一個處理函數（即將消息發送給特定的消息處理函數）。這種方法在多中斷系統中使用，可以明顯地提高中斷的實時性；另外，由于在中斷服務程序中不需要調用數據處理程序，也有效地防止了代碼重入帶來的問題。2、程序流程圖： 3、 程序清單： ORG 0000H LJMP MIAN ORG 000BH LJMP T0SEV ORG 0100H0MAIN: MOV SP,#60H CLR F0 MOV R1,#20H MOV R2,#30HD1: MOV R1,#00H INC R1 DJNZ R2,D1；內存單元初始化，清0 MOV 50H,#32H ；

19、記時中斷20MS/次，共中斷50次 CLR EA CLR ET0 CLR TR1；關閉計數器 CLR P2.0 CLR P2.1；關顯示鎖存器 MOV TMOD,#51H；向TMOD中送控制字 MOV TL0,#0E0H MOV TH0,#0B1H；向定時器送初值 SETB EA SETB ET0；開啟中斷 SETB TR0 SETB TR1；啟動定時器和計數器DISPLAY: LCALL DIS ；調顯示 JBC F0,LOOP SJMP DISPLAY；等待中斷LOOP: LCALL CHULI SJMP DISPLAY ;有關子程序T0SEV： LCALL DIS；定時器0中斷子程序 D

20、JNZ 50H，TT；記時1S是否到？ CLR TR1；關計數器 SETB F0TT： RETICHULI： MOV 28H，TL1 ；數據處理子程序 MOV 29H，TH1；將計數器中的值讀出，放在28H，29H里 MOV TH0，#0B1H MOV TL0，#0E0H ;向計數器里送初值 MOV TH1，#00H MOV TL1，#00H ；將計數器置0 SETB TR1 ；開啟計數器 MOV 50H，#32H ；重新向50H里裝50 MOV R2，29H MOV R3，28H LCALL BIANH ；調數制轉換子程序 MOV 31H，R5 MOV 32H，R6 LCALL READ ；

21、調更新數據子程序 LCALL DIS ；調顯示子程序 RETREAD： MOV 20H，#00H ；將組合BCD碼分開放入顯示緩沖區更新數據 MOV 21H，#00H MOV 22H，#00H MOV 23H，#00H MOV R0，#20H MOV A ，31H SWAP A XCHD A，R0 INC R0 SWAP A XCH A,R0 MOV A,32H INC R0 SWAP A XCHD A,R0 INC R0 SWAP A XCH A,R0 MOV A,20H；高位為0不顯示 JNZ FF MOV 20H,#0BH MOV A,21H JNZ FF MOV 21H,#0BH MO

22、V A,22H JNZ FF MOV 22H,#0BHFF: RET DIS: MOV R0,#20H；顯示子程序 MOV R1,#08H MOV R3,#04HDIS1: MOV DPTR,#TAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR SETB P2.0 CPL A MOV, P0 ,A INC R0 CLR P2.0 MOV A,R1 SETB P2.1 MOV P0,A RR A MOV R1,A CLR P2.1 LCALL DIR1 DJNZ R3,DIS1 RETDIR1: MOV R4,#09H；延時子程序MEN1: MOV R5,#00HMEN2: DJNZ R5,M

23、EN2 DJNZ R4,MEN1 RETBIANH: CLR A；將十六進制數轉化成組合BCD碼 MOV R4,A MOV R5,A MOV R6,A MOV R7,#10HIBTL2: CLR C MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R6 ADDC A,R6 DA A MOV R6,A MOV A,R5 DA A MOV R6,A MOV A,R5 ADDC A,R5 DA A MOV R5,A MOV A,R4 ADDC A,R4 DA A MOV R4,A DJNZ R7,IBTL2 RET ;數制轉換結束，出口在R

24、4（舍棄），R5，R6TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,7FH,00H,0FFH,END六、結束語在整個畢業論文設計過程中，我主要圍繞著如何用單片機計數顯示的控制，從方案的制定到軟件的編寫我都經過反復的思考，并且查看了很多的參考書籍和參考資料，以及得到了指導老師的從旁指導和大力支持。在本次畢業設計中，我進一步加強了自己的動手能力和應用專業知識的能力，從中學習到如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方向去設計方案；特別是深刻了解到的是軟件和硬件結合的重要性，以及兩者的聯系和配合的作用。通過畢業設計，我即鞏固了專業知識，又學到了在程序

25、設計中的許多流程和注意的事項，增強了產品開發的意識，是我在技校時期很好的一次實踐和鍛煉機會。七、參考文獻1、8051單片微型計算機原理與機課程設計實訓教材陳明熒編著：清華大學出版社2、8051 單片機課程設計實訓教材陳明熒編著：清華大學出版社3、 8051單片機實踐與應用無金戊、沈慶陽、郭庭吉編著：清華大學出版社4、電子技術實踐與訓練郝軍、謬先蕓編著：高等教育出版社5、附錄A 設計工作小結2005年春學期，我面臨電工技師考核，對于學校提出的直流電動機轉速檢測與脈寬調速的設計要求，我們詳細查找有關參考資料，上網游覽相關網站，認真完成課題設計。在設計過程中由于設計需要，我們有針對性地接觸各方面知識、技術方面的要求內容。在這次設計中我們應用了單片機技術、傳感器技術、電子自動控制技術等多個學科，這些學科技術都是我們平時所掌握的弱點，使我們更加深入的、系統的的從新學習這些知識。我們了解了一些不甚明了的專業重點，還學到了一些最新技術知識。經過我們刻苦鉆研，不懈的探索和求證最終完成了畢業設計。從這次畢業設計我們深刻的認識到：我們在學習和工作