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1、智能仪表设计基础课程设计 百度文库- 让每个人平等地提升自我 智能仪表设计基础课程设计 课题名称直流电机转速测量仪 学生姓名 所在班级 指导教师 扬州大学能源与动力工程学院 二一年九月 总目录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告 第一部分 任 务 书 智能仪表课程设计课程设计任务书 一、课题名称 温度测量仪设计 二、设计内容及设计要求 利用Pt100热电阻作为测温元件，设计一个温度测量仪，具有下面的功能： 1. 测量范围为0500，精度误差小于1。 2. LCD液晶显示当前温度值和温度动态曲线 3. 通过继电器通断控制温度范围4585 4. 具有RS232通信接口。 三、时间安排 第一周：
2、 星期一星期二：布置任务，熟悉资料，确定仪表的功能要求、性能指标。熟悉实验板原理图和印刷板图。 星期三星期五：进行仪表的方案选择，确定主要芯片、工作方式、输入输出信号的接口方式、键盘和显示方式、以及通信方式。进行硬件设计和元器件选择，画出硬件原理图。 第二周： 星期一星期五：根据硬件原理图，焊接硬件电路；测试硬件电路的功能；软件设计，包括软件需求说明、软件结构框图、主要软件功能模块的流程图；编写程序。 第三周： 星期一星期三：调试程序，联调软件和硬件。 星期四星期五：写课程设计报告。 四、应交成果 应交成果包括： ?纸质课程设计报告和电子文档； ?硬件原理图的Protel99se文件，程序；
3、?可以演示的硬件和软件成果。 五、课程报告内容 课程设计报告应包括下列部分： ?课程设计任务书 ?仪表的功能要求、性能指标要求。 ?方案选择：提出多种方案，进行方案比较，说明选定方案的理由，描述硬件和 软件的功能分工。 ?硬件设计：包括硬件结构框图、原理图及其各个主要环节的工作原理说明，元 器件选择的计算方法或者理由，利用提供的实验板焊接元器件。 ?软件设计：首先提出软件的功能需求，然后进行软件的结构设计，再画出主要 功能模块的软件框图。 ?程序编写和调试。 ?设计小结。 报告中硬件原理于用Protel99se画出，软件框图和程序流程图用Microsoft Visio画出。 第二部分 课 程
4、设 计 报 告 目录 第一章设计内容及要求 0 课题名称 0 仪表的功能要求及性能指标 0 第三章硬件设计 (1) 硬件结构框图 (1) 电路各主要环节工作原理 (1) 直流电机驱动电路 (1) 光电码盘测速电路 (2) 程序下载模块 (4) 单片机控制系统 (5) 电机工作状态转换电路 (5) LCD1602显示电路 (6) 直流电机转速测量仪硬件总原理图，如图3-13 (7) 第四章软件设计 (7) 软件实现的功能 (7) 各环节程序框图 (8) 主程序框图，如图4-1 (8) 中断服务程序框图，如图4-2 (9) 加速、减速程序框图，如图4-3和4-4 (10) 第五章程序编写 (11)
5、 第六章运行与调试 (12) 串口程序下载及显示电路调试 (12) 借助函数发生器调试基本程序 (12) 电机与光电码盘测速电路调试 (12) 直流电机驱动电路调试 (12) 电机工作状态转换按键调试 (13) 第七章设计小结 (14) 附录一成果实物照片展示 (15) 第一章设计内容及要求课题名称 仪表的功能要求及性能指标 1. 测量范围为0500，精度误差小于1。 2. LCD液晶显示 3. 通过继电器通断控制 4. 具有RS232通信接口。 第三章硬件设计 硬件结构框图 直流电机转速测量仪原理框图主要由电机、直流电机驱动模块、光电码盘、单片机、LCD1602显示器、状态开关等组成；通过传
6、感器光电码盘将转速转换为相应的频率量后送入单片机计数，然后经过处理后，由单片机输出信号lcd1602显示。硬件原理框图，如图3-1 图3-1 电机转速测量仪硬件框图 电路各主要环节工作原理 直流电机驱动电路 （1）L298N构成的电路原理图，如图3-2 传感器模 块 单 片 机 显示模块 直流电动 机 电动机驱 动模块 两个状态转 换按键 图3-2 直流电机驱动电路原理图 （2）直流电机驱动模块L298N管脚及功能，如图3-3 图3-3 L298N管脚图 L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。 主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大
7、，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作,有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机M1和M2。 工作原理：引脚ENABLEA、ENABLEB可用于输入PWM脉宽调制信号对电机M1与M2进行调速控制。输入信号端INPUT1接高电平，输入端I
8、NPUT2接低电平时，电机M1正转；如果信号端INPUT1接低电平，INPUT2接高电平，电机M1反转。控制另一台电机是同样的方式，输入信号端INPUT3接高电平，输入端INPUT4接低电平，电机M2正转，反之则反转。 （3）直流电机驱动电路工作原理 直流电机驱动芯片L298N受单片机的控制，当IN1与IN2分别接收到单片机发出的高电平和低电平信号，直流电机对应接到OUT1与OUT2引脚上，ENA持续接收到高电平“1”时，直流电机全速正转。而当单片机向ENA发出脉宽调制信号PWM给L298N的ENA引脚时，直流电机的转速便实现可调。另外，电路中四只续流二极管起到保护作用。 光电码盘测速电路 （1）光电码盘测速电路原理图，如图3-4 图3-4 光电码盘测速接线图 （2）光电码盘传感器管脚及功能，如图3-5 1电源 2地 3输出 图3-5 光电码盘管脚 1、具有信号输出指示。 2、单路信号输出。 3、输出有效信号为低电平。 4、灵敏度不可调。 5、可用于工件计数、电机测速。 6、电路板输出开关量。 图3-6 光电码盘电路原理图 原理图说明：如图所示，传感器由两个光电二极管（一个负责发送一个负责接收）、电压比较电路等简单原件共同组成。当码盘栅格挡住两个二极管之间的光时，比较器3端电压为高，则1端输出电压低，既传感器输出OUT为高电平（此时二极管亮），当栅格