基于霍尔传感器和-STM32-的直流电机调速系统的设计.docx

信息科学与工程学院 课程设计报告 ( 2016～ 2017 学年 第 一 学期 ) 题 目 基于霍尔传感器和 STM32 的 直流电机调速系统的设计 院（系、部） 控制系 课 程 名 称 电力拖动自动控制系统课程设计专 业 自动化 2 班 年 级 2013 级 学 号 1315322008 姓 名 丁爽 指 导 老 师 晏来成 徐园园（聂卓赟） 一、课题训练内容 以 Cortex-M3 处理器为核心，包括 3 个外围电路的设计，首先是霍尔传感器电路的制作， 掌握信号转换电路的制作， 然后是掌握转速采样电路的原理和制作和数码管电路的制作， 掌握将转换的数字信号换算成实际转速的方法， 相应电路的程序编写。 二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量的具体要求 能够通过按键设定期望转速； 能够显示当前速度值（通过数码管或 LCD 均可）； 测量范围： 200rpm-3000rpm； 误差： 10rpm; 系统的结构框图如下： 目录 绪论 1 设计的目的和意义 1 数字式转速测量系统的发展背景 1 主要研究内容 2 系统总体方案设计与论证 2 控制器模块选择 2 电源方案的选择 3 键盘的选择 3 显示模块的选择 3 驱动模块选择 3 PWM 控制 3 系统的最终方案 4 硬件电路设计 5 STM32 介绍 5 电源复位 7 霍尔传感器简介 7 霍尔传感器的采集信号电路设计 8 按键显示电路模块 9 模块介绍 10 显示部分 10 按键部分 11 驱动电路设计 11 电机测速系统的软件设计 13 电机测速系统流程图 13 系统主程序 15 中断程序 16 中断计数程序 16 显示程序 16 键盘程序 16 实物制作 16 6. 总结 16 绪论 设计的目的和意义 转速的测量是一切应用的前提， 然而当今世界高速的发展， 追求的是测量的稳定，精确，速度快等等。现在的控制设备都是计算机，而计算机只能处理数字 量，所以如今处理我们一般要求输出的信号都是数字量， 而霍尔传感器输出的信号就是开关量 1 和 0，我们可以将输出的信号进行整合，输出有效的 TTL 电平给单片机进行处理。 其实这设计可以理解为一个工业上的一个模型， 在一个工厂一个机器都有一 个甚至多个电机，我们可以实现对多个机器的监控， 实现一个人多个设备的监控， 而且后续我们可以将一个外设变为多个外设，将有线的串口通信改变为无线通 信，获红外通信，蓝牙通信等等。 同时也可以将现在火热的只能家具联系起来， 一个直流电机就相当于一个外设，我们可以添加多个外设， 然后做用于的手机 APP终端获电脑网站终端， 对家用电器进行监控，当然这涉及到通信等等领域。 总之，转速测量的参数是很多应用设备的前提， 在许多方面有很多应用， 在 生产和生活有重要的意义。 数字式转速测量系统的发展背景 在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等 等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、 电子计算机等，都不能缺少直流电机。 所以直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、 伺服电机、 两相低电压交流电机 直流电机具有良好的启动性能和调速特性， 它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转 速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本 高，维护工作量大。 随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟， 使得矢量控制变频技术获得迅猛发展， 从而研制出各种类型、 各种功率的变频调速装置， 并在工业上得到广泛应用。适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织 印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设 备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车 辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。高性 能的交流传动应用比重逐年上升， 在工业部门中， 用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。 主要研究内容 首先研究各个测量方法，分析各个方法的利弊，综合提出设计方案， 在仿真软件上进行测试，包括硬件的测试和软件的测试。 根据 stm32 单片机的设计方案， 然后在洞洞板上进行实物的焊接实验， 先对各个模块的测试，通过之后，对测量或者控制给予评估。 根据系统要求和原理图设置各控制字，用 C语言编制程序，包括主程序流程， 显示中断程序流程， 转速测量中断程序。 并用软件的方法对计数和定时进行同步，在不改变硬件的条