基于MSP430单片机的电机调速系统

四川理工学院挑战杯论文第1页共32页目录摘要..............................................................................................................................21前言............................................................................................................................32系统框图....................................................................................................................33方案选择与比较........................................................................................................43.1LCD显示模块...............................................................................................43.1.1方案一：................................................................................................43.1.2方案二：..............................................................................................43.2测速模块........................................................................................................43.2.1方案一：................................................................................................43.2.2方案二：................................................................................................43.3电机驱动模块................................................................................................53.3.1方案一：..............................................................................................53.3.2方案二：..............................................................................................53.3.2方案三：..............................................................................................64系统的具体设计与实现............................................................................................64.1LCD显示..........................................................................................................64.2测速..................................................................................................................64.3驱动..................................................................................................................64.4控速方案设计..................................................................................................64.5键盘输入..........................................................................................................75原理图与PCB图........................................................................................................85.1msp430最小系统原理图.................................................................................85.2其他模块原理图...............................................................................................86程序框图和系统程序..............................................................................................106.1程序流程图..................................................................................................106.2系统程序......................................................................................................137附录..........................................................................................................................318评价..........................................................................................................................329总结.............................................................................................错误!未定义书签。10参考文献................................................................................................................32四川理工学院挑战杯论文第2页共32页摘要本文主要研究了基于MSP430单片机的电机调速系统，通过键盘输入电机需达到的速度，并提供两种可选的输出模式即波形的静、动态显示，然后通过PID算法调节单片机输出的ＰＷＭ波，从而使电机达到之前输入的预设速度，并将波形及预设速度和当前速度在LCD12864上显示出来，在测速方面采用市场上比价常见的霍尔传感器A44E，由单片机记录电机动时由小磁铁靠进传感器时产生的脉冲数，从而达到测速的目的，由于在PID算法中采用遇限削弱积分法，系统稳定性较好，具有较强的实用性。关键词：msp430、PID、霍尔元件、LCD12864AbstractThisarticlemainlystudiedthemotorspeedsystemsbasedonMSP430,Throughthekeyboardinputthespeedwhichittakestoreach,Andprovidetwooptionaloutputmodesofstaticanddynamicwaveformtodisplay.Inordertoreachthespeedwhichhasbeeninputed,wetakethePIDalgorithmtocontrolthePWM,thendisplaythewave、inputandoutputontheLCD12864.Onthespeedmeasurement,wetaketheA44Ewhichisverycommoninthemarket.theninordertomeasurementthespeed,wecountthepulsewhichisproducewhenSmallmagnetsdependintosensor.BecauseinthePIDalgorithmweusetheencounterlimitweakenintegralmethod,thesystemstabilityisgood,hasthestrongerpracticabilityKeywords:msp430、PID、HallSensor、LCD12864四川理工学院挑战杯论文第3页共32页1前言MSP430系列超低功耗单片机是ＴI公司于1996年开始推出的超低功耗16位单片机，凭借其自身优良的性能、方便灵活的开发方式、丰富的技术资料和应用案例，使得MSP430在国内得到非常广泛的应用。PID调节是连续系统中技术最成熟、应用最为广泛的一个调节方式。其实质就是根据输入的偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，其运算结果用以输出控制。实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可灵活的改变PID结构，以充分发挥计算机的作用。2系统框图设计之前先画出系统的整个结构框架，以便于后面设计电路板和写程序。图一系统结构图四川理工学院挑战杯论文第4页共32页3方案选择与比较3.1LCD显示模块3.1.1方案一：采用LCD1602显示，由单片机的总线模式连接。1602可以显示两行，每行可以显示16个字符，操作简单，控制容易。3.1.2方案二：采用LCD12864显示，12864具有四行显示，每行可以显示8个汉字16个字符，操作相对1602复杂一些，指令较多，但是基本原理是一致的。通过对方案一和方案二的分析，以及结合本设计的要求，我们要求显示汉字和动态曲线图，所以我们选用12864液晶。3.2测速模块3.2.1方案一：利用红外线对射方式和反射方式，在电机的转轴上安装一个塑料圆盘，再在圆盘上开一些小孔，通过记录脉冲数来记录圆盘转过的圈数，从而测出电机的转速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。3.2.2方案二：霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，动态特性好，对外围电路要求简单，使用寿命长，价格低廉等特