直流电机转速测量实验

实验十七　直流电机转速测量实验

（一）实验要求

1．利用现有硬件电路，构成直流电机测速系统．

2．编制程序，测量直流电机的运行速度．

（二）实验目的

1．了解单片机在实时控制领域中的应用和转速测量的基本原理、基本方法．

2．掌握光敏管和栅格盘组合的测速技术和单片机定时/计数器的灵活运用．

（三）实验电路及连线

1．实验一：光敏管测速实验．

VOUT接C＋．

0832的CS0832接F218．8255的CS8255接F228，PC0—PC3接K0—K3．PULSE＿OUT接8032的P3．5（定时器T1）脚．

图8－38　测速实验接线图

2．实验二：测速电机反馈电压测速实验．

0809A/D转换电路参见实验二十A/D转换实验电路说明，0832D/A输出电路和8255模块电路参见上图．

ADC0809片选CS0809/接F230．DAC0832片选接F218，8255片选接F228．K0—K3接PA．0—PA．3．S＋接0809的IN0脚．VOUT接C＋．

（四）实验说明

1．实验一：光敏管测速实验．

直流电机及测速机构（模块）包括直流电机和光电测速机构．简易的光电测速机构由光电耦合元件和光栅盘构成，其原理如下图8－39所示：

图8－39　光电耦合

当光栅盘上的光孔处于光电耦合器正中时，允许光电耦合器中发光管发出的光线通过，则三极管导通，集电极输出为低电平；当光栅盘将光电耦合器中间挡住时，光电耦合器中发光管发出的光线无法通过，则三极管截止，集电极输出高电平．集电极输出再经过一级74LS14滤整形并反向后送至实验板上Pulse．当电机转动时，其轴上的光栅盘同步转动，光电耦合器中的三极管反复通断，则Pulse输出一组频率正比于电机转速的脉冲信号．这些脉冲信号通过单片机定时/计数器1计数，定时器T0定时．定时器T0完成100次溢出中断的时间T除以测得的脉冲数m，经过单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度．

直流电机转速计算公式：n＝60·m/（N1·T·N）（rpm）

其中：n为直流电机转速，N为栅格数，N1为T0中断次数，m为定时器T1在规定时间内测得的脉冲数，T为定时器T0定时溢出时间．

本实验机光栅盘上有12个透光孔，即电机每转一圈产生12个脉冲信号，可得：

电机转速（圈/分钟）＝脉冲频率（/秒）×60÷12

本实验范例程序见盘片中的CS＿1．asm．用K0—K3调节直流电机的转速，并测出某一挡转速的值．转速值存放于片内数据空间40H，41H两个单元，其中40H代表转速高位，41H代表转速低位．在程序运行中，按暂停键，退出实验程序后，可以在调试/对话窗口中，利用监控命令DR或在查看/数据窗口/内部数据窗口中观察片内40H，41H两个RAM单元内容．万位放在进位寄存器C中．

2．实验二：测速电机反馈电压测速实验．

平台选用的直流伺服测速电机本身带有测速功能，可根据电机的转速，产生一定的电压信号．该电压信号被送入控制接口插座的IN1脚．所以用户也可采样这一电压信号来计算电机的转速．实验盘片中提供的范例程序CS＿2．asm中采用0809进行采样，供用户参考．IN1脚反馈电压范围为－12V—＋12V．由于0809采样电压范围为0—＋5V，所以只能有效转换0—＋5V范围内的反馈电压．

范例程序用K0—K3调节直流电机的转速，程序运行中，请用万用表或直流电压表测量0809A/D转换模块中IN1通道的输入电压．控制电机以合适的速度和方向运转，以保证IN1脚反馈电压落在0—＋5V范围内．

在程序运行中，按HALT键，退出实验程序后，可以在调试/对话窗口中，利用监控命令DR或在查看/数据窗口/内部数据窗口中观察片内45HRAM单元内容，即为A/D转换结果．

（五）实验程序框图

实验参考程序见盘片中的CS＿1．asm和CS＿2．asm

图8－40　CS＿1．ASM程序实验流图

图8－41　CS＿2．ASM程序实验流图