单片机电机速度采集及显示系统3汇总.docx

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单片机电机速度采集及显示系统3汇总

单片机电机速度采集及显示系统

机电工程学院11级机制x班xxx

摘要：

本文介绍一种单片机电机速度采集及显示系统，通过单片机I/O端口实现对电机转速的监测，用数码管实时显示电机转速。

关键词单片机转速

前言

单片机是计算机技术发展到一定阶段的产物，基于单片机自身的特点，开发的智能化、自动化设备或控制产品广泛应用于工业、农业和国防工业各领域，极大促进了产品技术水平的提高。

本次所设计的单片机电机转速采集及显示系统，以8031单片机为控制核心，利用测速机作为传感器检测电机转速，测速机输出的模拟信号经过A/D转换变成数字信号后，由单片机I/O端口采集处理，然后送到显示电路驱动4位数码管实时显示电机转速。

系统控制原理

1.系统控制原理介绍

图1

系统控制原理框图如图1所示，由于8031单片机没有片内程序存储器，需要扩展一片EPROM2716，容量为2K，用以保存用户程序。

通过联轴器将电机转子轴与测速机转子轴1:

1连接，所以测速机输出的信号电压与电机转速成正比例。

测速机输出的模拟信号经过A/D转换变成数字信号后由单片机I/O端口采集处理。

单片机通过输出端口将采集到的电机速度信号送到显示驱动电路，然后驱动4位数码管显示电机实时速度变化。

2.程序存储器扩展

8031片内没有程序存储器，需要扩展2K的EPROM（型号2716），单片机与EPROM的连接框图如图2所示。

图2

3.A-D转换电路

3.1A-D转换的概念

将模拟量转换成数字量的过程称为A-D转换，在单片机应用系统中，常需要将检测到的连续变化的模拟量，如电压、温度、压力、流量、速度等转换成数字信号，才能输入到单片机中进行处理。

A-D转换关系为：

UA=D×UREF/2N（其中：

D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）

其中，D为N位二进制数字量，UA为电压模拟量，UREF为参考电压。

3.2A-D转换器的主要性能指标：

①分辨率。

分辨率=UREF/2N

②量化误差。

③转换时间。

3.3并行ADC0809电路

图3

A-D转换芯片ADC0809的内部结构框图和引脚图如图3所示。

ADC0809是一个8通道（即可以连接8路模拟信号输入）8位（输出数字信号为8位，N=8）的CMOSA-D转换器，是美国国家半导体公司产品，也是目前国内应用较广泛的8位通用A-D芯片。

ADC0809芯片与8031单片机的电路连接如下图4所示：

⑴IN0～IN7：

8路模拟信号输入端。

⑵ADDA、ADDB、ADDC：

8路模拟信号转换通道地址码输入端。

⑶CLK：

外部时钟输入端，允许范围为10～1280KHz。

⑷D0～D7：

A-D转换数字量输出端。

⑸OE：

A-D转换结果输出允许控制端，高电平有效。

⑹ALE：

8路通道地址锁存控制端。

⑺START：

A-D转换启动控制端。

⑻EOC：

A-D转换结束信号输出端。

⑼UREF（+）、UREF（-）：

正负基准电压输入端。

8031单片机对A-D转换结果的输出采集可采用中断方式、定时查询方式或延时等待方式三种均可。

采用查询方式时，0809EOC端可不必通过反相器与INT0*或INT1*相连，而直接与8031P1口或P3口中任一端线相连，不断查询EOC电平，当EOC为高电平时，表示0809的A-D转换完成，即可读取0809输出的A-D值。

采用延时等待方式时，0809EOC端可不必与8031相连，而是根据时钟频率计算出A-D转换时间，每路每次需64个时钟周期，8031一个机器周期发出2次ALE（地址锁存）信号，因此需要32个机器周期，略微延长后直接读A-D转换输出的值。

4.显示驱动及数码管显示电路

4.18段数码管显示介绍

八段，是指a、b、c、d、e、f、g和dp八个笔画段，这八个笔画段是由八个发光二极管控制。

8段数码管具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。

通常在单片机控制应用中，用八段LED显示器来显示各种数字或符号。

4.28段数码管的分类

8段数码管按连接方法分为共阳极和共阴极两类：

共阳极的八段LED显示器是将其八个发光二极管的阳极接在一起，如图5所示：

图5

共阴极的八段LED显示器是将其八个发光二极管的阴极接在一起，如图6所示：

图6

图7

4.3数字怎样显示

以数字“2”为例，当a、b、d、e、g点亮时，显示数字“2”，如图7所示。

4.4单片机与数码驱动及4个数码管的连接

利用数码管动态显示的方法，让四个数码管DS0、DS1、DS2、

DS3在同一时间分别显示“千位、百位、十位、个位”这四位不同的数字。

电路如图8所示：

图8

控制程序流程图及汇编程序模块

1.主程序流程图如下：

2.采用中断方式的A-D转换程序如下（设为8路信号）

3.显示程序如下：

LOOP:

MOVA,R0；数据指针R0给累加器A

MOVCA,@A+DPTR；从数据表中指针所找的数据，

并传送给A寄存器

MOVP0,A；数据传给数码管各段

CLRP1.0

CLRP1.2

SETBP1.2

SETBP1.0

MOVP0,R1；将位选数据传送给P0口，点亮

所需数码管

CLRP1.1

CLRP1.2

SETBP1.2

SETBP1.1

LCALLDELAY；延时一段时间

MOVP0,#0FFH；关闭数码管，为下一个数码

管显示做准备

CLRP1.1

CLRP1.2

SETBP1.2

SETBP1.1

；改变段码和位码

INCR0；数据指针加1，指向下一个数据

地址

MOVA,R1；位选数据左移，准备将下一个数

码管点亮

RLA

MOVR1,A

CJNER1,#0EFH,LOOP；判断DS3数码管是否

点亮结束

LJMPMAIN；循环主程序

；数码管数据表

TAB：

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H；0～9数据表

DB092H,082H,0F8H,080H,090H

END

数码管动态显示流程图如图10所示：

图10

结束语

用8031单片机采集、显示电动机转速，控制电路简单、可靠，为实现电动机速度控制提供了条件。

对单片机控制系统而言具有一定的代表性和实用价值。

在实际应用中，还可根据需要改变电动机转速测量方法，在电动机转子轴上安装一个挡块，使用接近开关，电机每转产生一个输出脉冲信号，利用单片机定时器定时（例如1秒），通过单片机I/O端口在定时时间内对接近开关输出脉冲进行计数，计数结果就是电机转速，将计数结果进行显示也能够实现目标要求，电路和用户程序更加简单。

主要参考文献

王法能主编，单片机原理与应用实例教程，北京：

北京交通大学出版社，2010.7.。

张凯，MCS-51单片机综合系统及其设计开发，北京：

科学出版社，1996.