proteus步进电机仿真仿真中怎么测量显示电机转速就是直接显示的,不是用单片机编程测的类似这样的

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基于proteus仿真的转速测量系统
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基于霍尔传感器测电动机转速设计报告
导读:硬件调试主要是针对转速测量系统的单片机硬件电路分别进行调试,在本次课题设计中,上电调试主要对转速测量,⑴.在Proteus平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和,⑵.在Proteus平台上进行单片机系统源程序设计、编辑、汇编编译、调试,最后生成目标代码文件(*.hex)(简称Proteus软件设计),可与Proteus设计与仿真相互配合调试,笔者的实践证明:按照Prote
图4-3 T0中断流程图
第5章 系统调试
电路调试是是整个系统功能能否实现的关键步骤,我们将整个调试过程分为三大部分,硬件调试、软件调试、综合调试。 5.1硬件调试 硬件调试主要是针对转速测量系统的单片机硬件电路分别进行调试,这一部分硬件调试主要分成两大块:上电前的调试和上电后的调试。 上电前调试:在上电前,必须保证电路中不存在断路或短路的情况,这一工作是整个调 试工作的第一步 上电后的调试:在确保硬件电路正常,无异常情况方可上电调试,上电调试目的是检验电路是否接错,同时还要检验原理是否正确,在本次课题设计中,上电调试主要对转速测量 12
系统的单片机控制部分、显示器点亮部分、和上位机通信的电平等部分的硬件调试。 单片机控制部分硬件调试:这一部分调试主要是检测时钟电路、复位电路是否接对,单片机的电源以及地是否接好,以及其它的一些管脚的接法,看单片机通电后是否能正常工作等一系列问题。接上电源,使电路通电,检查各个芯片上的工作电压是否正常供电,以保证芯片正常工作。下图为接好的电路图:
图5-1实体电路图
5.2软件调试 软件调试分为两部分,一部分是应用Keil软件进行程序调试,另一部分是Proteus软件仿真。 应用Keil软件进行程序调试: 软件的调试必须在开发系统的支持下进行。先分别调试通过各个模块程序,然后调试中 13
断服务程序,最后调试主程序,将各部分连接进行调试。调试的范围可以由小到大,逐步增加,必要的中间信号可以先做设定。通常交叉使用单步运行,断点运行,连续运行等多种方式,每次执行完毕后,检查CPU执行现场,RAM的有关内容,I/O接口的状态等。发现一个问题,解决一个问题,直至全部通过。 首先新建一个工程项目文件;其次为工程选择目标器件;再次为工程项目设置软硬件调试环境;并创建源程序文件并输入程序代码,及保存创建的源程序项目文件;最后把源程序文件添加到项目中。 Proteus软件仿真: 在Proteus软件中画出原理图,向单片机中加入需要调试的程序的HEX文件,便可以进行调试了. 利用Proteus实现单片机系统开发过程一般分为四步: ⑴.在Proteus平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等(简称Proteus电路设计); ⑵.在Proteus平台上进行单片机系统源程序设计、编辑、汇编编译、调试,最后生成目标代码文件(*.hex)(简称Proteus软件设计); ⑶再次在Proteus平台上将目标代码文件加载到单片机系统中,并实现单片机系统的实时交互、协同仿真(简称Proteus仿真); ⑷最后仿真正确后,安装实际单片机系统电路,并将目标代码文件(*.hex)下载到实际单片机中运行、调试。若出现问题,可与Proteus设计与仿真相互配合调试,直至运行成功(简称实际产品安装、运行与调试)。笔者的实践证明:按照Proteus仿真通过的设计来安装的实际系统,只要安装正确、元器件无误,焊接牢靠,基本都能顺利通过。
5.3 硬件软件联合调试 将生成的hex文件经过烧录器加到芯片AT89C51,然后搭接电路进行调试。 搭接电路步骤: 首先检查元件的好坏;按电路图买好元件后首先检查买回元件的好坏,按各元件的检测方法分别进行检测,一定要仔细认真。 其次放置各元件;按电路图的位置将各元件安置好,首先放置核心元件,然后再放其他元件,特别注意顺序不能颠倒。 再次电路接线;在保证电路元器件完好及各元器件放置无误合理的情况下,开始对电路连接布线,由于本设计用面包板搭件,所以布线要无跨线并且工整。
第6章 结论
本文给出了一种单片机实现电机转速的测量系统,克服了传统方法测量的不足,可以实现电机转速不同区段的精度测量。 主要通过学习了霍尔传感器、89C51单片机、1206LCD显示等知识,查阅了相关资料,实现了“基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计”的基本要求。本系统实现了题目基本部分以及扩展部分的要求,可达到设计的基本条件要求。所设计的系统具有以下功能:
1对于设计采用89C51单片机作为测量转速的主CPU芯片,系统硬件设备结构简单合理,成本低,实时性好。 2测速系统采用霍尔传感器作为敏感速率信号,具有频率响应快,抗干扰能力强等特点。霍尔传感器的输出信号经信号调理后,通过单片机对连续脉冲记数来实现转速测量,充分利用了单片机的内部资源,有很高的性价比。但由于器件不够,所以直接采用了信号发生器中的信号。 3针对采用1206LCD显示测速值,直观、稳定,易于实现,该显示方式可以推广到其他工程应用领域。并应用KEIL进行了软仿真,调试结果表明所设计的软件程序正确。 4测速系统的功能还有待进一步提高,使其能够利用霍尔传感器产生输出信号经信号调理后,通过单片机对连续脉冲记数来实现转速测量。
第7章 参考文献 [1] 张毅坤 ,陈善久 ,裘雪红.单片微型计算机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,1998年。 [2] 全润,张亚凡,邓洪敏.传感器原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2008年。 [3] 万福君 凌文玉 王乃厚等.单片微机原理系统设计与开发应用[M].合肥:中国科学技术大学出版社,。 [4]冯夏勇,蔡建国.实用微机转速测量方法的研究[J].宇航测量技术,):49-25。 [5] 彭为,黄科,雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社.2007年。 [6] 李学礼.基于Proteus的8051单片机实例教程[M].北京:电子工业出版社,2008年。 [7] 张毅刚 彭喜元. MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社.2003年。 [8] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京航空航天大学出版社,2002(11)。 [9] 徐爱钧.单片机原理实用教程―基于Proteus虚拟仿真[M].北京:电子工业出版社.2009年。
16 包含总结汇报、农林牧渔、表格模板、教学研究、高中教育、人文社科、高等教育以及基于霍尔传感器测电动机转速设计报告等内容。本文共4页
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步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中,因为步进电机不需要A/D转换,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,所以被认为是理想的数控机床的执行元件。本设计利用proteus仿真软件进行电路仿真,系统通过设置四个按键分别控制不进电机的起止、圈数、方向、不进速度,使用1602液晶显示以上参数。整个系统具有稳定性好,实用性强,操作界面友好等优点。
步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构,可通过控制脉冲数来控制角位移量。步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中,因为步进电机不需要A/D转换,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,所以被认为是理想的数控机床的执行元件。
一、 Proteus简介
Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。
二、整体电路分析
如下图,整个设计以STC89C51单片机为中心,由复位电路,时钟电路,电机驱动,步进电机,显示电路等组成,硬件模块如图2-1所示:
通过按键进行相应的参数设定,单片机接收到信号后经过判断驱动电机驱动模块,然后由驱动电路驱动步进电机运转,并用1602显示设置的参数。
三、系统硬件电路选择与设计
1、主控器的选择
按照题目要求本次主控单元使用C51单片机对整个系统进行控制。STC89C51RC包含512字节RAM 、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、8输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O口(可用于多机通信、I/O扩展或全双工UART)以及片内振荡器和时钟电路。此外,由于器件采用了静态设计,可提供很宽的操作频率范围(频率可降至0)。可实现两个由软件选择的节电模式、空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结CPU,但RAM、定时器、串口和中断系统仍然工作。掉电模式保存RAM的内容,但是冻结振荡器,导致所有其它的片内功能停止工作。由于设计是静态的,时钟可停止而不会丢失用户数据。运行可从时钟停止处恢复。所以该单片机可以满足系统要求,电路图如下:
2、步进电机选择
步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动,输出功率一般很小,其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动,用途很广。本设计使用的是四相三拍步进电机,连接图如下:
3、驱动电路的选择
驱动模块我们使用集成驱动芯片ULN2003,给芯片是高耐压、大电流达林顿管由七个硅NPN 达林顿管组成。该电路的特点如下: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。ULN2003 工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V 的电压,输出还可以在高负载电流并行运行。1脚输入,16脚输出,你的负载接在VCC与16脚之间,不用9脚。
ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。所以足以满足驱动步进电机的要求,连接图如下:
4、显示电路的
LCD显示模块是把LCD显示屏、背景光源、线路 板和驱动集成电路等部件构造成1个整体作为1个独 立部件使用,只留1个接口与外部通信。显示模块通 过这个接口接收显示的命令和数据,并按指令和数据 的要求进行显示,外部电路通过这个接口读出显示模 块的工作状态和显示数据。1602液晶模块内部的字 符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大 小写、常用的符号和日文假名等,每1个字符都有1个 固定的代码。用户对模块写入适当的控制命令,即可 完成清屏、显示、地址设置等操作 。设计采用并行方式控制,LCD与单片机的通讯接口电路如图3所示采用直连的方法。
5键盘输入模块电路
设计中,键盘采用非编码键盘系统中的独立式按 键结构。键盘工作方式采用定时扫描方式。采用定时 器TO定时,通过输出数据,识别按键的工作状态。键 盘主要用来提供人机接口,电路如图3所示,采用独立 式按键电路,各按键开关均采用了上拉电阻,保证在按 键断开时,各I/O有确定的高电平。按键功定义如 下:当P3.2按下时,步进电机开始加速;当P3.3按下 时,步进电机开始减速;当P3.4按下时,步进电机开始 正转;当P3.5按下时,步进电机开始反转。按键抖动的消除采用软件消抖实现。连接图如下:
四、系统软件设计
1、软件流程图
proteus中的步进电机有两种,
六线制(MOTOR-STEPPER)和四线制(MOTOR-BISTEPPER),六线制的左右中间两根线接电源,任然剩下四根,但的顺序和四线制的不同,见下图。 注意a,b,c,d的顺序
在实际情况中,单片机是不能直接拖动步进电机的,需用ULN2003这样的器件 两个步进电机都是四相电机。 如果用四拍:
那么P2输出的(顺时针)顺序就是:0x03,0x06,0x0c,0x09
如果用八拍:
那么P2输出的(顺时针)顺序就是:0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09
a 1 1 0 0 0 0 0 1
b 0 1 1 1 0 0 0 0
c 0 0 0 1 1 1 0 0
d 0 0 0 0 0 1 1 1
给一个测试八拍的仿真程序:
#include《reg52.h》
while(1){
unsigned int i,j,k;
for(k=0;k《255;k++){
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
for(i=0;i《75;i++)
for(j=0;j《255;j++);
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