CN214125182U

CN214125182U - 基于stc89c52单片机的直流电机转速控制系统

Info

Publication number: CN214125182U
Application number: CN202120144383.5U
Authority: CN
Inventors: 孙启鸣; 蒋南云; 詹俊; 王蔓琳; 姚彤彤
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Intrinsic Instruments Co ltd
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2031-01-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，包括转速测量电路、LCD显示电路、直流电动机M1、单片机最小系统、键盘电路、电源电路、PWM功率放大电路和电源指示电路，所述电源指示电路、转速测量电路、LCD显示电路、单片机最小系统和PWM功率放大电路均与电源电路连接，所述转速测量电路、LCD显示电路、键盘电路和PWM功率放大电路均与单片机最小系统连接，所述PWM功率放大电路与直流电动机M1连接；本实用新型能够实现转速的实时采集、显示和控制功能；各个部件的成本不高，可靠性比较高，系统灵活易于调整，在电机调速应用中前景广阔。

Description

基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统

技术领域

本实用新型可以应用在直流调速电机控制系统中，尤其是一些对电机转速要求较高的生产领域；具体是一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统。

背景技术

直流电机的应用场合很多，且多用于调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电车、电气铁道牵引、挖据机械等。如何实现对直流电机速度进行精确调整，显得极为重要。因此，需要设计一种直流电机转速控制系统，进而实现对直流电机速度的精确调整。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，本基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统能够实现转速的实时采集、显示和控制功能；各个部件的成本不高，可靠性比较高，系统灵活易于调整，在电机调速应用中前景广阔。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，包括转速测量电路、LCD显示电路、直流电动机M1、单片机最小系统、键盘电路、电源电路、PWM功率放大电路和电源指示电路，所述电源指示电路、转速测量电路、LCD显示电路、单片机最小系统和PWM功率放大电路均与电源电路连接，所述转速测量电路、LCD显示电路、键盘电路和PWM功率放大电路均与单片机最小系统连接，所述PWM功率放大电路与直流电动机M1连接；

所述单片机最小系统包括STC89C52单片机，所述STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚5均与键盘电路连接，所述STC89C52单片机的引脚9同时连接电容C1的一端、按键S1的一端和电阻R3的一端，所述电容C1的另一端和按键S1的另一端均连接电源VCC，所述电阻R3的另一端连接地线，所述STC89C52单片机的引脚13与转速测量电路连接，所述STC89C52单片机的引脚15、引脚16和引脚17均与PWM功率放大电路连接，所述STC89C52单片机的引脚18同时连接晶振Y1的一端和电容C2的一端，所述STC89C52单片机的引脚19同时连接晶振Y1的另一端和电容C3的一端，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端均连接地线，所述STC89C52单片机的引脚20连接地线，所述STC89C52单片机的引脚26、引脚27、引脚28、引脚32、引脚33、引脚34、引脚35、引脚36、引脚37、引脚38和引脚39均与LCD显示电路连接，所述STC89C52单片机的引脚40连接电源VCC。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电源电路包括用于连接5V直流电源的插孔P1和开关S2，所述插孔P1的一端连接地线，另一端与开关S2连接，所述开关S2用于输出电源VCC。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述键盘电路包括按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7、所述按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7的一端均连接地线，所述按键S3的另一端与STC89C52单片机的引脚1连接，所述按键S4的另一端与STC89C52单片机的引脚2连接，所述按键S5的另一端与STC89C52单片机的引脚3连接，所述按键S6的另一端与STC89C52单片机的引脚4连接，所述按键S7的另一端与STC89C52单片机的引脚5连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述PWM功率放大电路包括芯片L298N、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电容C4，所述芯片L298N的引脚 5与STC89C52单片机的引脚16连接，所述芯片L298N的引脚 7与STC89C52单片机的引脚15连接，所述芯片L298N的引脚 6与STC89C52单片机的引脚17连接，所述芯片L298N的引脚8、引脚1和引脚15均连接地线，所述芯片L298N的引脚3同时与二极管D2的正极、二极管D3的负极、电容C4的一端和直流电动机M1的一端连接，所述芯片L298N的引脚2同时与二极管D4的正极、二极管D1的负极、电容C4的另一端和直流电动机M1的另一端连接，所述二极管D3的正极和二极管D1的正极均连接地线，所述二极管D4的负极和二极管D2的负极均连接电源VCC，所述芯片L298N的引脚4和引脚9均连接电源VCC。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述转速测量电路包括霍尔传感器U4和电阻R2，所述霍尔传感器U4的引脚1连接电源VCC和电阻R2的一端，所述霍尔传感器U4的引脚3连接电阻R2的另一端和STC89C52单片机的引脚13。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述LCD显示电路包括LCD1602显示屏、电阻R1和排阻RP1，所述LCD1602显示屏的引脚1和引脚16均连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚2和引脚15均连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚3通过电阻R1连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚4与STC89C52单片机的引脚26连接，所述LCD1602显示屏的引脚5与STC89C52单片机的引脚27连接，所述LCD1602显示屏的引脚6与STC89C52单片机的引脚28连接，所述LCD1602显示屏的引脚7与STC89C52单片机的引脚39连接，且该引脚7通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚8与STC89C52单片机的引脚38连接，且该引脚8通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚9与STC89C52单片机的引脚37连接，且该引脚9通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚10与STC89C52单片机的引脚36连接，且该引脚10通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚11与STC89C52单片机的引脚35连接，且该引脚11通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚12与STC89C52单片机的引脚34连接，且该引脚12通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚13与STC89C52单片机的引脚33连接，且该引脚13通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚14与STC89C52单片机的引脚32连接，且该引脚14通过排阻RP1连接电源VCC。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电源指示电路包括电阻R4和发光二极管D5，所述电阻R4的一端连接电源VCC，所述电阻R4的另一端与发光二极管D5的正极连接，所述发光二极管D5的负极连接地线。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型设计了一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，通过独立键盘作为输入达到控制直流电机的启停，调速。该系统的设计是通过软件和硬件结合的方式实现，在设计中采用PWM（Pulse Width Modulate）技术和PID（Proportion IntegrationDifferentiation）技术对电机进行控制，硬件电路主要由单片机最小系统和外围电路构成，其中包括转速测量电路、LCD显示电路、电源电路和PWM功率放大电路等。软件由测速子程序、显示子程序、键盘中断子程序、PID控制子程序等构成。系统可以实现对直流电机速度进行精确调整，能够实现转速的实时采集，显示和控制功能。各个部件的成本不高，可靠性比较高，系统灵活易于调整，在电机调速应用中前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

如图1所示，一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，包括转速测量电路、LCD显示电路、直流电动机M1、单片机最小系统、键盘电路、电源电路、PWM功率放大电路和电源指示电路，所述电源指示电路、转速测量电路、LCD显示电路、单片机最小系统和PWM功率放大电路均与电源电路连接，所述转速测量电路、LCD显示电路、键盘电路和PWM功率放大电路均与单片机最小系统连接，所述PWM功率放大电路与直流电动机M1连接。

直流电动机M1为永磁式小功率直流电动机，它的唯一调速方式就是通过改变电枢电压来实现的。

如图2所示，所述单片机最小系统主要包括单片机、内部晶振电路和复位电路，主要包括STC89C52单片机，所述STC89C52单片机的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4和引脚5均与键盘电路连接，所述STC89C52单片机的引脚9同时连接电容C1的一端、按键S1的一端和电阻R3的一端，所述电容C1的另一端和按键S1的另一端均连接电源VCC，所述电阻R3的另一端连接地线，所述STC89C52单片机的引脚13与转速测量电路连接，所述STC89C52单片机的引脚15、引脚16和引脚17均与PWM功率放大电路连接，所述STC89C52单片机的引脚18同时连接晶振Y1的一端和电容C2的一端，所述STC89C52单片机的引脚19同时连接晶振Y1的另一端和电容C3的一端，所述电容C2的另一端和电容C3的另一端均连接地线，所述STC89C52单片机的引脚20连接地线，所述STC89C52单片机的引脚26、引脚27、引脚28、引脚32、引脚33、引脚34、引脚35、引脚36、引脚37、引脚38和引脚39均与LCD显示电路连接，所述STC89C52单片机的引脚40连接电源VCC。

本实施例中，如图2所示，所述电源电路包括用于连接5V直流电源的插孔P1和开关S2，所述插孔P1的一端连接地线，另一端与开关S2连接，所述开关S2用于输出电源VCC。电源电路主要是直流电源5V供电。闭合开关S2，5V直流电源开始为电路供电。

本实施例中，如图2所示，所述键盘电路包括按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7、所述按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7的一端均连接地线，所述按键S3的另一端与STC89C52单片机的引脚1连接，所述按键S4的另一端与STC89C52单片机的引脚2连接，所述按键S5的另一端与STC89C52单片机的引脚3连接，所述按键S6的另一端与STC89C52单片机的引脚4连接，所述按键S7的另一端与STC89C52单片机的引脚5连接。

键盘电路主要是通过设定、加速、方向、减速、开始五个按键开关分别与单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4相连，然后在与地相连。当某个按键被按下之后，单片机检测到与该按键连接的引脚为低电平，然后单片机进行相应的程序处理。加速键实现直流电动机M1的加速，减速键实现直流电动机M1的减速，方向键实现直流电动机M1的正反转。

本实施例中，如图2所示，所述PWM功率放大电路包括芯片L298N、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电容C4，所述芯片L298N的引脚 5与STC89C52单片机的引脚16连接，所述芯片L298N的引脚 7与STC89C52单片机的引脚15连接，所述芯片L298N的引脚 6与STC89C52单片机的引脚17连接，所述芯片L298N的引脚8、引脚1和引脚15均连接地线，所述芯片L298N的引脚3同时与二极管D2的正极、二极管D3的负极、电容C4的一端和直流电动机M1的一端连接，所述芯片L298N的引脚2同时与二极管D4的正极、二极管D1的负极、电容C4的另一端和直流电动机M1的另一端连接，所述二极管D3的正极和二极管D1的正极均连接地线，所述二极管D4的负极和二极管D2的负极均连接电源VCC，所述芯片L298N的引脚4和引脚9均连接电源VCC。

PWM功率放大电路，是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调速系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间即可让电机转速得到控制。

本实施例中，如图2所示，所述转速测量电路包括霍尔传感器U4和电阻R2，所述霍尔传感器U4的引脚1连接电源VCC和电阻R2的一端，所述霍尔传感器U4的引脚3连接电阻R2的另一端和STC89C52单片机的引脚13。

转速测量电路主要是通过霍尔传感器U4检测脉冲信号，当直流电动机M1转动时，带动霍尔传感器U4运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。

本实施例中，如图2所示，所述LCD显示电路包括LCD1602显示屏、电阻R1和排阻RP1，所述LCD1602显示屏的引脚1和引脚16均连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚2和引脚15均连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚3通过电阻R1连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚4与STC89C52单片机的引脚26连接，所述LCD1602显示屏的引脚5与STC89C52单片机的引脚27连接，所述LCD1602显示屏的引脚6与STC89C52单片机的引脚28连接，所述LCD1602显示屏的引脚7与STC89C52单片机的引脚39连接，且该引脚7通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚8与STC89C52单片机的引脚38连接，且该引脚8通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚9与STC89C52单片机的引脚37连接，且该引脚9通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚10与STC89C52单片机的引脚36连接，且该引脚10通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚11与STC89C52单片机的引脚35连接，且该引脚11通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚12与STC89C52单片机的引脚34连接，且该引脚12通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚13与STC89C52单片机的引脚33连接，且该引脚13通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚14与STC89C52单片机的引脚32连接，且该引脚14通过排阻RP1连接电源VCC。

LCD显示电路主要是通过液晶显示屏LCD1602来实现。

本实施例中，如图2所示，所述电源指示电路包括电阻R4和发光二极管D5，所述电阻R4的一端连接电源VCC，所述电阻R4的另一端与发光二极管D5的正极连接，所述发光二极管D5的负极连接地线。当电路通电后，发光二极管D5亮，断电后，发光二极管D5灭。

本实施例可以实现对直流电机速度进行精确调整，主要由单片机最小系统和外围电路构成，其中包括转速测量电路，显示电路，电源电路和PWM功率放大电路等。

经过测试，各个部件的成本不高，可靠性比较高，系统灵活易于调整，在电机调速应用中前景广阔。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：包括转速测量电路、LCD显示电路、直流电动机M1、单片机最小系统、键盘电路、电源电路、PWM功率放大电路和电源指示电路，所述电源指示电路、转速测量电路、LCD显示电路、单片机最小系统和PWM功率放大电路均与电源电路连接，所述转速测量电路、LCD显示电路、键盘电路和PWM功率放大电路均与单片机最小系统连接，所述PWM功率放大电路与直流电动机M1连接；

2.根据权利要求1所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述电源电路包括用于连接5V直流电源的插孔P1和开关S2，所述插孔P1的一端连接地线，另一端与开关S2连接，所述开关S2用于输出电源VCC。

3.根据权利要求2所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述键盘电路包括按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7、所述按键S3、按键S4、按键S5、按键S6和按键S7的一端均连接地线，所述按键S3的另一端与STC89C52单片机的引脚1连接，所述按键S4的另一端与STC89C52单片机的引脚2连接，所述按键S5的另一端与STC89C52单片机的引脚3连接，所述按键S6的另一端与STC89C52单片机的引脚4连接，所述按键S7的另一端与STC89C52单片机的引脚5连接。

4.根据权利要求3所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述PWM功率放大电路包括芯片L298N、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和电容C4，所述芯片L298N的引脚 5与STC89C52单片机的引脚16连接，所述芯片L298N的引脚 7与STC89C52单片机的引脚15连接，所述芯片L298N的引脚 6与STC89C52单片机的引脚17连接，所述芯片L298N的引脚8、引脚1和引脚15均连接地线，所述芯片L298N的引脚3同时与二极管D2的正极、二极管D3的负极、电容C4的一端和直流电动机M1的一端连接，所述芯片L298N的引脚2同时与二极管D4的正极、二极管D1的负极、电容C4的另一端和直流电动机M1的另一端连接，所述二极管D3的正极和二极管D1的正极均连接地线，所述二极管D4的负极和二极管D2的负极均连接电源VCC，所述芯片L298N的引脚4和引脚9均连接电源VCC。

5.根据权利要求4所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述转速测量电路包括霍尔传感器U4和电阻R2，所述霍尔传感器U4的引脚1连接电源VCC和电阻R2的一端，所述霍尔传感器U4的引脚3连接电阻R2的另一端和STC89C52单片机的引脚13。

6.根据权利要求5所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述LCD显示电路包括LCD1602显示屏、电阻R1和排阻RP1，所述LCD1602显示屏的引脚1和引脚16均连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚2和引脚15均连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚3通过电阻R1连接地线，所述LCD1602显示屏的引脚4与STC89C52单片机的引脚26连接，所述LCD1602显示屏的引脚5与STC89C52单片机的引脚27连接，所述LCD1602显示屏的引脚6与STC89C52单片机的引脚28连接，所述LCD1602显示屏的引脚7与STC89C52单片机的引脚39连接，且该引脚7通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚8与STC89C52单片机的引脚38连接，且该引脚8通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚9与STC89C52单片机的引脚37连接，且该引脚9通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚10与STC89C52单片机的引脚36连接，且该引脚10通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚11与STC89C52单片机的引脚35连接，且该引脚11通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚12与STC89C52单片机的引脚34连接，且该引脚12通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚13与STC89C52单片机的引脚33连接，且该引脚13通过排阻RP1连接电源VCC，所述LCD1602显示屏的引脚14与STC89C52单片机的引脚32连接，且该引脚14通过排阻RP1连接电源VCC。

7.根据权利要求6所述的基于STC89C52单片机的直流电机转速控制系统，其特征在于：所述电源指示电路包括电阻R4和发光二极管D5，所述电阻R4的一端连接电源VCC，所述电阻R4的另一端与发光二极管D5的正极连接，所述发光二极管D5的负极连接地线。