单片机与DSP中的基于MCS_51单片机的直流电机转速测控系统设计

摘要： 给出了一种基于89C51单片机以及PWM控制思想的高精度、高稳定、多任务直流电机转速测控系统的硬件组成及关键单元设计方法。实验结果表明该系统能实时、有效地对直流电机转速进行监测与控制， 而且输出转速精度高、稳定性好。 　　0 引言 　　目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾， 且采样时间较长， 难以测得瞬时转速。本文介绍的电机控制系统利用PWM控制原理， 同时结合霍尔传感器来采集电机转速， 并经单片机检测后在显示器上显示出转速值， 而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量， 并超限自动报警。本系统同时设置有按键操作仪表， 可用于调节电机的转速。 【直流电机转速测控系统设计】是一种基于89C51（MCS_51系列）单片机的高精度、高稳定性的系统，它采用PWM（脉冲宽度调制）控制技术来实现对直流电机转速的精确监控。在当前的电机控制电路中，常常面临控制复杂性、测量范围与精度难以兼顾以及采样时间过长的问题，这使得实时测量电机瞬时转速变得困难。该设计旨在解决这些问题，提供一种能够实时、高效地监测和控制电机转速的解决方案。 系统的关键在于利用PWM控制原理，通过调整PWM波形的占空比来改变电机两端的电压，从而调节电机的转速。霍尔传感器被用于采集电机转速信息，其输出的脉冲信号被单片机接收并分析，用于计算电机的实时转速。如果转速超出预设范围，系统会自动触发报警机制。此外，系统还配备有按键操作界面，用户可以据此调整电机的转速。 在硬件设计方面，89C51单片机作为核心控制器，与其他电子元件如霍尔传感器、A/D转换器、显示设备和键盘接口等共同构建了整个系统。单片机通过P0、P1、P2等接口与外部设备通信，如P0.1~P0.5用于键盘输入，P1.6用于报警，P2.0控制电机，P2.1~P2.4连接显示器的位选，P0口则作为显示器的段选码。硬件连接电路设计考虑了信号处理的效率和抗干扰能力。 PWM的工作原理是通过比较器与周期为Ts的锯齿波信号对比，输出占空比与信号采样值成比例的矩形脉冲。脉冲宽度的变化直接影响电机转速，当脉冲宽度τk小于未调制宽度τ0时，电机转速降低。通过低通滤波器，可以将调制后的PWM信号还原为连续的电压信号，从而控制电机的运行状态。 软件设计部分包括内存空间的分配、直流电机控制程序模块的编写以及调试。通过单片机内部的可编程计数器阵列输出PWM波，根据霍尔传感器的脉冲信号计算电机转速，并进行相应的控制决策。 总结来说，这个基于89C51单片机的直流电机转速测控系统通过优化的硬件和软件设计，实现了高精度、高稳定性的电机转速测量和控制，简化了传统的电机控制电路，提高了系统的实时性和用户友好性。结合PWM技术和霍尔传感器，不仅能够精确测量电机转速，还能实现灵活的转速调节和异常报警功能，对于工业自动化和精密设备控制等领域有着广泛的应用价值。