基于编码器电机测量转速与转角课程设计.docx
- 文档编号:24083389
- 上传时间:2023-05-24
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:35.71KB
基于编码器电机测量转速与转角课程设计.docx
《基于编码器电机测量转速与转角课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于编码器电机测量转速与转角课程设计.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于编码器电机测量转速与转角课程设计
课程设计报告
课程名称:
专业课课程设计II
课设题目:
简易测量电机转速和转角装置
专业班级:
电子信息工程1001
姓名:
郭阳学号:
100402124
课设时刻:
2021.12批阅时刻:
指导教师:
桂珺成绩:
任务书
题目:
简易测量电机转速和转角装置
参数:
处置器——————89C52
显示设备———————LCM1602
编码器————————欧姆龙H38S6-2000-3-2-24
电机——————————GM12F-N20VA08260/298-R
要求:
利用C语言设计,基于单片机实现简易的电机转速和转角测量。
当电机转动时能够实时的显示转角和转速,转角要求有正负(以初始位置为0度)。
当电机停止转动时,用手拧动编码器的轴也可实现转角测量。
日程安排:
12月19---12月20,查阅资料,确信课设题目
12月23---12月26,进行电机测转速的编程及仿真工作。
12月27---12月31,进行电机测角度的编程及仿真工作。
1月2,教师进行检查
1月3----1月7日,进行最后的补充与修改及写报告
摘要。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
3
一、整体方案。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
4
1.方案一。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
4
2.方案二。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
4
3.方案选择。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
4
二、编码器介绍。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
5
1.编码器原理。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
5
2.编码器选型。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
5
三、编码器测量电机转速。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
6
1.原理介绍。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
6
2.程序框图
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
6
3.编程实现。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
6
4.改错心得。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
7
四、编码器测量电机转角。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
9
1.原理介绍。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
9
2.程序框图。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
9
3.编程实现。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
9
4.改错心得。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
10
五、实验检测。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
11
1.实验描述。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
11
2.实验结果。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
11
六、总结
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
11
简易测量电机转速和转角装置
摘要
本文介绍了基于89C52单片机的测量电机转速和转角的系统,概述了编码器的工作原理和应用,详细论述了测速及测转角的大体原理、实现的步骤和软硬件的设计,采纳C语言编程,用1602液晶屏显示数据,结果说明该方式具有简单、精度高、稳固性好的优势。
关键词:
89C52单片机测速测转角编码器电机
一、整体方案
1.方案一
采纳红外光电对管数据搜集电路,红外对管依照电机转动时开口遮光片的位置,每转一圈输送几个低脉冲实现转速及转角的测量。
2.方案二
采纳编码器搜集信号,将编码器的轴与电机的轴通过联轴器固定,电机带动编码器转动,同时想单片机发出信号,通过单片机处置测出转速及转角。
3.方案选择
采纳编码器测量系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优势,光栅的成功应用使编码器在检测和操纵领域取得了普遍的应用。
选择编码器做传感器使得系统拥有测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测速度无关等优势。
因此选择方案二。
二、编码器介绍
1.编码器原理
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通信、传输和存储的信号形式的设备。
器把或直线位移转换成电信号。
依照读出方式编码器能够分为接触式和非接触式两种;依照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。
增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把那个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。
绝对式编码器的每一个位置对应一个确信的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间进程无关。
此刻编码器的厂家生产的系列都很全,一样都是专用的,如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等,而且编码器都是智能型的,有各类并行接口能够与其它设备通信。
编码器由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,取得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每一个正弦波相差90度相位差,将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳固信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
优势:
体积小,周密,本身分辨度能够很高,无接触无磨损;同一品种既可检测角度位移,又可在机械转换装置帮忙下检测直线位移;多圈光电绝对编码器能够检测相当长量程的直线位移(如25位多圈)。
寿命长,安装随意,接口形式丰硕,价钱合理。
成熟技术,连年前已在国内外取得普遍应用。
缺点:
周密但对户外及恶劣环境下利用提出较高的爱惜要求;量测直线位移需依托机械装置转换,需排除机械间隙带来的误差;检测轨道运行物体难以克服滑差。
2.编码器选型
选型的三个要素是机械安装尺寸,分辨率和电气接口。
我选用了欧姆龙H38S6-2000-3-2-24这款编码器。
外径38mm,止口20mm,轴径6mm,电缆侧出,标准配线2米。
尺寸符合标准。
选用2000转的高分辨率,完全能够测角度,单片机也可计算。
集电极开路是经常使用的一样电路选择。
图2.2
三、采纳编码器测量电机转速
1.原理介绍
利用编码器的Z轴每当转一圈会发一个脉冲,将Z轴信号接到外部中断0引脚,每当有下降沿信号那么使变量加1。
同时采纳按时器中断,每隔一秒查看变量增加的个数,即可算出每秒转过的圈数。
再把那个转速送给显示函数,用数码管显示出来。
2.程序框图否
是否进入外部中断
开始
是
y++
时间是否过了1s
V=y;y=0;
显示函数
是否
图3.2
3.编程实现
第一要在初始化函数里打开按时器0中断和外部0中断,而且给按时器设定初始值,由于目标为按时1秒大于65535,能够实行按时50ms,然后在按时器中断效劳程序里设一个变量,每进一次中断变量加一,加到20次,即时刻过1秒后,查看变量y,把y的值给予给转速v,而且使y=0,意义为每秒从头计数。
外部中断0要设置成下降沿中断,效劳程序为y++,即每转一圈变量加一。
voidquanshu()interrupt0//外部中断0计C相脉冲数
{
y++;
}
voidzhuansu()interrupt1//按时器0中断每隔1秒查一次转过的圈数
{
TR0=0;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
count++;
if(count==20)
{
v=y;
y=0;
count=0;
}
TR0=1;
}
4.改错及心得
进行测量时显现误差,而且转速值不稳固。
缘故有两个:
第一个是利用过量的外部中断占用了CPU过量的时刻,使一些信号搜集不准确,致使误差。
第二个是Z轴信号本身的缺点,只有到一个固定位置时才会发一个脉冲信号,使得无法实时的计算速度,即若是1s内没转够1圈,不管速度多快或多慢,系统就以为速度是零。
通过从头试探,决定不用Z轴做搜集信号,而是用A轴。
如此做既减少了一个中断处置,又幸免了误差,大大提高了系统的稳固性与实时性。
依照如此的思路更改程序框图如下:
否
是否进入外部中断1
开始
是
y++
时间是否过了0.5s
V=y*0.01;y=0;
显示函数
是否
图3.4
固然程序也要做相应的改变。
第一把外部中断0全数关断,在外部中断1中加一句话y++;,由于转速的概念为每秒转的圈数,我每0.5秒查看一次y的数值,转换公式为v=y/(2000*0.5),即v=y*0.001,因为显示方便,那个地址使v=y*0.01,
然后把个位赋值给小数点后一名,把十位赋值给个位就能够够正确显示了,更改后的程序如下:
voidjiaodu()interrupt2//外部中断1计A相脉冲数
{
y++;
}
voidzhuansu()interrupt1//按时器0中断每隔0.5秒查一次A转过的脉冲数
{
TR0=0;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
count++;
if(count==10)
{
v=y*0.01;//转速换算
y=0;
count=0;
}
TR0=1;
}
通过如此的更改就解决了之前的问题,显示超级稳固,误差也减小了很多。
再给51系列单片机编程时应尽可能的减少中断的利用,尤其是输入信号频率高,要求精度高,硬件设备质量低的情形。
最好是依照有效信号,即用最少的输入信号取得最多的有效信息,通过编程减少外部设备,如此做不仅能够有效的减少误差,还能够节约资源。
四、采纳编码器测量电机转角
1.原理介绍
利用编码器的A轴和B轴来判定正反转和角度。
那个地址的正反是以开机时电机的初始位置为标准的。
正反转的判别方式:
因为A和B相差90度,假设正转时A超前B90度,那么反转时B超前A90度,利用这一特点能够判定正反。
把A接到外部中断1,B接到P0^0口,当进入中断时,判定B轴是高电平仍是低电平就能够够判定正反了。
角度的计算方式:
电机转一圈是360度,编码器转一圈发出2000个矩形波,有那个关系就能够够计算角度,即角度=计数个数*360、2000.
2.程序框图
开始
是否进入中断
X=|x|*360/2000
否
显示函数
X--
X++
P0^0是否为1
是否
图4.2
3.编程实现
第一在初始化函数里要打开外部中断1,而且设置成下降沿触发。
但A轴有信号来临时,进入到外部中断1效劳程序,先判定P0^0口的高低电平,假设为高电平,那么计数变量加一,反之,计数变量减一。
若是计数变量X大于2000或小于-2000,那么使X等于0.如此做
减轻了变换角度的计算量,使系统以为编码器一直在正一周或负一周之内活动。
接下来就能够够将计数变量通过公式转换成角度显示了。
显示正负角那么能够判定计数变量的正负来确信。
voidjiaodu()interrupt2//外部中断1计A相脉冲数
{
if(d1==1)
x++;
else
x--;
if((x>2000)||(x<(-2000)))
x=0;
}
uintjiaodujisuan()//角度计算
{uintj;
if(x<0)
{
wela=1;//显示角度符号位
P0=0xfb;
wela=0;
dula=1;
P0=0x40;
dula=0;
delay(3);
}
j=fabs(x);
j=j*0.18;//角度转换公式
returnj;
}
4.改错及心得
开始没有设置计数变量的上下限,使测量角度大于360度,更正后成效正确。
开始角度转换公式为X=X*360/2000,结果显示不正确,后来改成X=X*0.18,显示正确。
这段程序很考察细节,一个注意不到的地址有可能使程序犯错。
五、实验检测
1.实验进程
把编码器与直流电机用联轴器固定在一路,通过改变只直流电压改变直流电机的转速,观看数码管显示的转变。
停止直流电机,用手拧动编码器,可方便观看转角的转变。
2.实验结果
系统能够实时的显示电机的转速及转角。
六、总结
这次课程设计让我学到了很多。
关于编码器与电机的应用又多了一层的熟悉,在编程上也有了大大的提高,对单片机的明白得,尤其是对中断的处置加深了熟悉。
在实验进程中,我曾经显现了很多次错误,大多数都是很细节的东西,这时就需要耐心与分析问题的能力来一次次的解决,也正是因为无数次的更正错误才使最后的程序调试成功。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 编码器 电机 测量 转速 转角 课程设计