基于单片机和蓝牙的电机转速测量系统设计

题目基于单片机的电机转速测量系统设计学生姓名某某某学号1213024106所在学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1204班指导教师某某某__完成地点物理与电信工程学院实验室2016年6月6日I陕西理工学院本科毕业设计任务书院(系)物理与电信工程学院专业班级通信工程(通信1204)学生姓名某某某一、毕业设计题目基于单片机的电机转速测量系统设计二、毕业设计工作自2015年11月9日起至2016年6月4日止三、毕业设计进行地点:物理与电信工程学院实验室四、毕业设计应完成内容及相关要求：在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。蓝牙技术作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，可提供低功耗、短距离的无线空中接口，在各种固定与移动设备之间实现无线通信。本课题具体要求如下：1.理解电机测速的工作原理，掌握蓝牙技术的工作原理；2.利用蓝牙技术完成电机转速测量的显示；3.系统集成，完成功能调试。五、毕业设计应收集资料及参考文献：1关于该项目的研究现状和发展趋势2查找相关电子元器件资料，为器件选型做准备3关于单片机开发的应用资料六、毕业设计的进度安排：1.10─3.18：查阅资料（参考文献不少于10篇），进行方案论证，完成开题报告。完成不少于3000字的外文翻译；3.19─4.30：设计硬件电路，编写相关软件、完成电路仿真及样机调试；5.1─5.18：完善系统调试，撰写毕业论文，准备毕业设计验收等工作；5.19-6.10：整理资料，修改毕业论文，准备毕业答辩。指导教师签名某某某专业负责人签名某某某学院领导签名某某某批准日期2016-01-10II基于单片机的电机转速测量系统设计某某某（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1204班，陕西汉中723003）指导教师：某某某[摘要]随着社会生产的不断发展，电机的应用越来越广泛，于是对电机转速的测量就显得十分必要，同时也对测量技术提出了更高的要求。本文设计了一种以STC89C51单片机作为主控核心[10]，利用霍尔传感器进行直流电机转速的测量，然后通过蓝牙模块HC-05进行数据传输，最后将所测速度实时显示于LCD1602的测量系统。设计中的重点在于，根据霍尔传感器的工作原理及工作过程，利用脉冲计数法来实现对转速的测量，还有蓝牙模块的配对及结合单片机的使用。在硬件电路设计基础上，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、显示模块还有蓝牙模块等的89C51程序，经过软硬件结合调试，最终理想的实现整个设计。[关键词]霍尔传感器；单片机；电机转速测量；LCD1602；蓝牙IIIDesignofMotorSpeedMeasurementSystemBasedonMCU某某某(Grade12,Class,MajorofCommunicationEngineering，SchoolofPhysicsandtelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China)某某某Abstract：Intheproductionprocess,themotorsarewidelyusedasproductioncontinuestodevelop,measuringthemotorspeedbecomesnecessary,whilemotorspeedmeasurementputforwardhigherrequirements.ThismeasurementsystemisadesignofamicrocomputerSTC89C51astheprimarycontroller,theHallsensorasasensortomeasuretheDCmotorspeed.ThesystemusesanintegratedHallsensorsensitivityrateofthesignalwithafrequencyoffastresponse,anti-interferenceabilityandsoon.TheworkingprincipleoftheHallsensorwasintroducedinthispaper.Theworkingprocesswasdescribed.Itisusedpulse-countingmethodtoachievethemeasurementofspeed,andtodisplaymotorspeedvaluesthroughanintuitiveLCD.Combinationofhardwarecircuitdesign,softwaresweredesignedbyamodularapproachusing89C51program,suchasthemotorspeedmeasurementmodule,alarmmodule,displaymoduleetc.,AlltheseprogramsweresimulatedthroughPROTEUSE.Simulationresultsshowthatthedesignedsoftwareprogramsarecorrect.Keywords：hallsensor;microcontroller;speedmeasurement；LCD1602；buletoothIV目录1.绪论................................................11.1课题背景............................................11.2课题研究现状和前景..................................21.3设计的目的和任务....................................22.方案论证............................................42.1总体电路设计........................................42.2方案论证............................................43.硬件设计............................................63.1总体设计思路........................................63.2单片机简介..........................................73.2.151单片机最小系统..............................73.2.2单片机的定时器.................................83.2.3单片机的外部中断...............................83.3测速传感器..........................................93.3.1霍尔传元件.....................................93.3.2电机转速测量...................................93.4液晶显示部分.......................................103.4蓝牙模块...........................................114.软件设计...........................................154.1主机控制程序设计...................................154.2从机控制程序设计...................................18V5.调试...............................................195.1硬件调试过程.......................................195.2软件调试过程.......................................195.3整体调试及结果.....................................215.4该设计的优点和待改进的地方.........................22结论.................................................23致谢.................................................24参考文献.............................................25附录A................................................26附录B................................................27附录C................................................34附录D................................................39陕西理工学院毕业设计第1页共47页1.绪论1.1课题背景在这信息化时代，社会生产水平不断提高，军事科技领域在飞速发展。在工程实践中，通信技术、计算机技术还有常用的传感器技术占据着信息产业，其中传感器技术是最为重要的一道门槛。不管是民营工业，还是军用工业都在飞速发展与进步，各种各样的自动控制技术及非电量的测试方法受到了越来越广泛的重视。测量电机转动速度的问题有很多：在发电机、造纸机械中电机设备中要实现转速的控制，并且需要在连续时间内实施采集控制目标的速度值，确保系统的安全性。此时，我们首先需要获取电机运行时的精确速度，所以要保证测速传感器的精确度，并且要求系统能后实时的反应生产状况，所以要测量和显示其转速及精准瞬时转速。在越来越多的场合中，比如物理实验室、各大理工类院校、科学单位、工厂线上质量的检测以及产品性能的优化等，对转速这个物理量的分析已经成为非常重要的内容。对于产品内部零件或者机构受力的大致情况，以及某些利用旋转所产生的特有的功能的具体分析和对设备的影响，都必须对旋转机械应用设备的转速进行分析。对转速客观的描述不仅能够反映出一些旋转系统里面机械转动的运动状态，还能反映出动力系统的某些重要参数。在一些比较显而易见的应用里，比如出租车的计价器就是利用单片机以及转速传感器对汽车车轮的转速进行分析，才能实现出加价格的计算。普通的机车也是在装有测速装置后，利用测速传感器进行时时测量。在很多转动系统的测控当中,对电机转速的测量是非常必要的,因为整个系统的控制情况都受到转速测量的精度的影响，而且不论是直流调速系统还是交流调速系统,想要高精度的控制系统必须高精度的检测转速。随着微控制技术、电子技术的飞速发展，在各类电机中，直流电机如今已经得到广泛的应用，因为它具有很好的制动特性，调速平滑等特点。伴随着驱动系统的数字化，转速的控制方面已经成为工业测控系统实现的关键环节。因此电机转速的测量方法已然成为电机应用的一个首当其冲的问题。当前测量转速的方法分为模拟式和数字式两种，模拟式测量方法采用测速发电机为检测元件，得到模拟量的信号；数字式通常采用光电编码器、霍尔元件等为检测元件，得到脉冲信号，再送入单片机处理、转换得到转速[1]。模拟式测量方法在测量范围和测量的精度上，已经不再适应现代科发展的需求，不能满足大多数系统的使用。伴随着数字化的飞速发展，具有宽范围、高精度的数字式测量方法已经得到了非常普遍的应用，尤其是脉冲数