单片机电机转速表设计

#include<reg51.h> //包含单片机寄存器的头文件

#include<intrins.h> //包含_nop_()函数定义的头文件

sbit RS=P2^0; //寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚

sbit RW=P2^1; //读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚

sbit E=P2^2; //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚

sbit BF=P0^7; //忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚

unsigned char code digit[ ]={"0123456789"}; //定义字符数组显示数字

unsigned int v; //储存电机转速

unsigned char count; //储存定时器T0中断次数

bit flag; //计满1秒钟标志位

/*****************************************************

函数功能：延时1ms

(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒

***************************************************/

void delay1ms()

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i<10;i++)

for(j=0;j<33;j++)

;

}

/*****************************************************

函数功能：延时若干毫秒

入口参数：n

***************************************************/

void delay(unsigned char n)

{

unsigned char i;

for(i=0;i<n;i++)

delay1ms();

}

/*****************************************************

函数功能：判断液晶模块的忙碌状态

返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙

***************************************************/

unsigned char BusyTest(void)

{

bit result;

RS=0; //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态

RW=1;

E=1; //E=1，才允许读写

_nop_(); //空操作

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

result=BF; //将忙碌标志电平赋给result

E=0; //将E恢复低电平

return result;

}

/*****************************************************

函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块

入口参数：dictate

***************************************************/

void WriteInstruction (unsigned char dictate)

{

while(BusyTest()==1); //如果忙就等待

RS=0; //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令

RW=0;

E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，

// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"

_nop_();

_nop_(); //空操作两个机器周期，给硬件反应时间

P0=dictate; //将数据送入P0口，即写入指令或地址

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=1; //E置高电平

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令

}

/*****************************************************

函数功能：指定字符显示的实际地址

入口参数：x

***************************************************/

void WriteAddress(unsigned char x)

{

WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x"

}

/*****************************************************

函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块

入口参数：y(为字符常量)

***************************************************/

void WriteData(unsigned char y)

{

while(BusyTest()==1);

RS=1; //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据

RW=0;

E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，

// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"

P0=y; //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=1; //E置高电平

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令

}

/*****************************************************

函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置

***************************************************/

void LcdInitiate(void)

{

delay(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间

WriteInstruction(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口

delay(5); //延时5ms　，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x38);

delay(5);

WriteInstruction(0x38); //连续三次，确保初始化成功

delay(5);

WriteInstruction(0x0c); //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁

delay(5);

WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移

delay(5);

WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除

delay(5);

}

/******************************************************************************

函数功能：显示速度提示符

******************************************************************************/

void display_sym(void)

{

WriteAddress(0x00); //写显示地址,将在第1行第1列开始显示

WriteData('v'); //将字符常量v写入LCD

WriteData('='); //将字符常量=写入LCD

}

/******************************************************************************

函数功能：显示速度数值

******************************************************************************/

void display_val(unsigned int x)

{

unsigned char i,j,k,l; //j,k,l分别储存温度的百位、十位和个位

i=x/1000; //取千位

j=(x%1000)/100; //取百位

k=(x%100)/10; //取十位

l=x%10; //取个位

WriteAddress(0x02); //写显示地址,将在第1行第3列开始显示

WriteData(digit[i]); //将千位数字的字符常量写入LCD

WriteData(digit[j]); //将百位数字的字符常量写入LCD

WriteData(digit[k]); //将十位数字的字符常量写入LCD

WriteData(digit[l]); //将个位数字的字符常量写入LCD

}

/*******************************************************

函数功能：显示速度单位“r/min”

********************************************************/

void display_unit(void)

{

WriteAddress(0x06); //写显示地址,将在第2行第7列开始显示

WriteData('r'); //将字符常量r写入LCD

WriteData('/'); //将字符常量/写入LCD

WriteData('m'); //将字符常量m写入LCD

WriteData('i'); //将字符常量i写入LCD

WriteData('n'); //将字符常量n写入LCD

}

/*******************************************************

函数功能：主函数

********************************************************/

void main(void)

{

LcdInitiate(); //调用LCD初始化函数

TMOD=0x51; //定时器T1工作于计数模式1，定时器T0工作于计时模式1；

TH0=(65536-46083)/256; //定时器T0的高8位设置初值，每50ms产生一次中断

TL0=(65536-46083)%256; //定时器T0的低8位设置初值，每50ms产生一次中断

EA=1; //开总中断

ET0=1; //定时器T0中断允许

TR0=1; //启动定时器T0

count=0; //将T0中断次数初始化为0

display_sym(); //显示速度提示符

display_val(0000); //显示器工作正常标志

display_unit(); //显示速度单位

while(1) //无限循环

{

TR1=1; //定时器T1启动

TH1=0; //定时器T1高8位赋初值0

TL1=0; //定时器T1低8位赋初值0

flag=0; //时间还未满1分钟

while(flag==0) //时间未满等待

;

v=(TH1*256+TL1)*60/16; //计算速度，每周产生16个脉冲

display_val(v); //显示速度

}

}

/*******************************************************

函数功能：定时器T0的中断服务函数

********************************************************/

void Time0(void ) interrupt 1 using 1 //定时器T0的中断编号为1，使用第1组工作寄存器

{

count++; //T0每中断1次，count加1

if(count==20) //若累计满20次，即计满1秒钟

{

flag=1; //计满1秒钟标志位置1

count=0; //清0，重新统计中断次数

}

TH0=(65536-46083)/256; //定时器T0高8位重新赋初值

TL0=(65536-46083)%256; //定时器T0低8位重新赋初值

}

看单片机如何控制PWM信号实现直流电机转速控制

设计中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。另外本系统中使用了红外对管对直流电机的转速进行测量，经过整形电路后将测量值送到单片机，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PID运算从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PID运算程序初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。

1 单片机最小系统:单片机最小系统由51单片机，晶振电路，复位电路，电源组成。大家都比较熟悉，这里不再赘述。

2 四位数码管显示:在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED”。本系统中前三位显示电压的整数位，最后一位显示转速的小数位。4-LED显示器引脚如图2所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。

3 电机驱动电路:电机驱动电中是采用ULN2003来驱动。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据，输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003的引脚图，其中IN1~IN7为输入控制端；OUT1~OUT7为输出端；8脚为芯片的接地端；9脚为公共端，该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。

当P1.0中为高电平时，其内部三极管导通，使电机转动。当P1.0为低电平时，内部三极管截止，电路断开，电机停止转动。所以在程序中可以利用P1.0口输出PWM波来控制电机的转速。

4 红外测速电路:发射管工作时发出红外线，当接收管收到红外信号时，其电阻变小（本设计相当于从无穷大变到1k左右）。利用其电阻变化，改变接收管分压情况。挡片是利用圆盘上剪四个孔，当挡片随电机转动时，接收管两端电平发生变化，产生脉冲。

5 整形电路:本设计的整形电路是用555定时器接成的施密特触发器。

6 源程序:

#include reg52.h

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,

0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共阴数码管显示码(0-9)

sbit xiaoshudian=P0^7;

sbit wei1=P2^4; //数码管位选定义

sbit wei2=P2^5;

sbit wei3=P2^6;

sbit wei4=P2^7;

sbit beep=P2^3; //蜂鸣器控制端

sbit motor = P1^0; //电机控制

sbit s1_jiasu = P1^4; //加速按键

sbit s2_jiansu= P1^5; //减速按键

sbit s3_jiting=P1^6; //停止/开始按键

uint pulse_count; //INT0接收到的脉冲数

uint num=0; //num相当于占空比调节的精度

uchar speed[3]; //四位速度值存储

float bianhuasudu; //当前速度（理论计算值）

float reallyspeed; //实际测得的速度

float vv_min=0.0;vv_max=250.0;

float vi_Ref=60.0; //给定值

float vi_PreError,vi_PreDerror;

uint pwm=100; //相当于占空比标志变量

int sample_time=0; //采样标志

float v_kp=1.2,v_ki=0.6,v_kd=0.2; //比例，积分，微分常数

void delay (uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x0;x--)

for (y=20;y0;y--);

}

void time_init()

{

ET1=1; //允许定时器T1中断

ET0=1; //允许定时器T0中断

TMOD = 0x15; //定时器0计数，模式1；定时器1定时，模式1

TH1 = (65536-100)/256; //定时器1值,负责PID中断 ,0.1ms定时

TL1 = (65536-100)%6;

TR0 = 1; //开定时器

TR1 = 1;

IP=0X08; //定时器1为高优级

EA=1; //开总中断

}

void keyscan()

{

float j;

if(s1_jiasu==0) //加速

{

delay(20);

if(s1_jiasu==0)

vi_Ref+=10;

j=vi_Ref;

}

while(s1_jiasu==0);

if(s2_jiansu==0) //减速

{

delay(20);

if(s2_jiansu==0)

vi_Ref-=10;

j=vi_Ref;

}

while(s2_jiansu==0);

if(s3_jiting==0)

{

delay(20);

motor=0;

P1=0X00;

P3=0X00;

P0=0x00;

}

while(s3_jiting==0);

}

float v_PIDCalc(float vi_Ref,float vi_SpeedBack)

{

register float error1,d_error,dd_error;

error1=vi_Ref-vi_SpeedBack; //偏差的计算

d_error=error1-vi_PreError; //误差的偏差

dd_error=d_error-vi_PreDerror; //误差变化率

vi_PreError=error1; //存储当前偏差

vi_PreDerror=d_error;

bianhuasudu=(v_kp*d_error+v_ki*vi_PreError+v_kd*dd_error);

return (bianhuasudu);

}

void v_Display()

{

uint sudu;

sudu=(int)(reallyspeed*10); //乘以10之后强制转化成整型

speed[3]=sudu/1000; //百位

speed[2]=(sudu00)/100; //十位

speed[1]=(sudu0)/10; //个位

speed[0]=sudu; //小数点后一位

wei1=0; //第一位打开

P0=table[speed[3]];

delay(5);

wei1=1; //第一位关闭

wei2=0;

P0=table[speed[2]];

delay(5);

wei2=1;

wei3=0;

P0=table[speed[1]];

xiaoshudian=1;

delay(5);

wei3=1;

wei4=0;

P0=table[speed[0]];

delay(5);

wei4=1;

}

void BEEP()

{

if((reallyspeed)=vi_Ref+5||(reallyspeed

{

beep=~beep;

delay(4);

}

}

void main()

{

time_init();

motor=0;

while(1)

{

v_Display();

BEEP();

}

if(s3_jiting==0) //对按键3进行扫描，增强急停效果

{

delay(20);

motor=0;

P1=0X00;

P3=0X00;

P0=0x00;

}

while(s3_jiting==0);

}

void timer0() interrupt 1

{

}

void timer1() interrupt 3

{

TH1 = (65536-100)/256; //1ms定时

TL1 = (65536-100)%6;

sample_time++;

if(sample_time==5000) //采样时间0.1ms*5000=0.5s

{

TR0=0; //关闭定时器0

sample_time=0;

pulse_count=TH0*255+TL0; //保存当前脉冲数

keyscan(); //扫描按键

reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度

pwm=pwm+v_PIDCalc(vi_Ref,reallyspeed);

if(pwm

if(pwm100)pwm=100;

TH0=TL0=0;

TR0=1; //开启定时器0

}

num++;

if(num==pwm) //此处的num值，就是占空比

{

motor=0;

}

if(num==100) //100相当于占空比调节的精度

{

num=0;

motor=1;

}

}

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