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直流电机转速测量系统的设计

直流电机转速测量系统的设计
直流电机转速测量系统的设计

一、概述

该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min表示。本次课程设计选用光电测

速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min,测量的相对误差<1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。

本次课设需满足以下设计要求:

1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数;

2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速;

3. 画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。

二、方案论证

本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示:

图1电机转速测量系统原理框图

在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,

产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来

三、电路设计

1.光电转换电路

在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来

的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让

发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示:

图中R1和R2为两个为350Q限流电阻,LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断,变成间断的光信号,而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号,作用于之后的系统。

2.整形电路

整形电路用555定时器构成施密特触发器,利用施密特触发器,将输入的信号进行整形,输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号,从3管脚输出,输入信号与输出信号反相,在5管脚接入10nF的滤波电容,当输入电压V i < 1/3Vcc时,V。输出为高电平,当输入电压V i > 2/3Vcc时,V o输出为低电平。整形电路接法及输出波形如图3和图4所示:

图4整形后输出波形图

3?倍频电路

由施密特触发器输出的信号,首先输入到异或门U2A的1号端口。U2A的另一端口接地。当输入端输入一个高电平的信号时,U2A的3端口为高电平,电容C2开始充电。此时,U3A 输入为低电平,输出高电平,U4A两端输入均为高电平,贝U U4A输出低电平。当C2两端电

压达到U3A导通电压时,U3A导通,输出低电平,这时U4A输入为

一高一低电平,输出高电平。这样便将输入的高电平变为一低一高电平。紧接着当输入信号为低电平时,C2开始放电,此时U3A输入为高电平,输出为低电平,U4A的两端口均为低电平,则U4A的3端口输出低电平。当电容C2电压低于U3A导通电压时,U3A实现翻转,输出高电平,这时U4A的两端输入为一低一高电平,U4A输出高电平,如此,便又将输入的低电平变为一低一高电平。从而通过电容C2的充放电,实现了将

信号二倍频的目的。图5所示为二倍频电路图,图6为电容C2两端和U3A的输出波形,此倍频电路输入输出波形关系如图7所示。

图6电容C2两端及U3A的输出波形

1 -- 1 ----- 1

. 1 1

1 1 1

图7二倍频电路输入输出波形关系

4. 晶体振荡电路

禾U用晶体振荡器产生的脉冲能够很好的控制闸门电压的时间,用晶体振荡器产生振荡脉冲后,然后再用分频器进行分频。根据分频倍数以及需要的闸门时间可以确定晶体振荡器采用的晶振为32.768KHZ。此晶振产生标准的矩形脉冲,其波形如图8示, 晶振电路接法如图9。

图8晶体振荡电路输出波形

图9晶体振荡电路图

晶体阻抗特性如图10,在晶体振子板极上施加交变电压,使晶片产生机械变形振

动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率fo时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大,输出频率为fo的振荡信号。

图10晶体阻抗特性曲线5. 分频电路

分频电路如图6所示:

图11分频电路图

分频电路主要用于把晶振产生的频率分成适合作闸门时间的频率。因为采用的是

在转盘上打6个小孔和二倍频电路,所以理论闸门时间必须为5s,即周期T=10s,则频率为

0.1Hz。晶振产生的频率为32.768KHZ,所以要进行327680倍的分频。32768为2的15 次方,所以采用了四个16倍分频的74IS93,其中最后一个73ls93需要进行8分频,此外还需一个十分频的74IS90 一起进行分频,这样便得到理想的方波信号来控制时序电路。

6. 时序控制电路

当测量电机转速时,需要让计数器计的值保持一段时间不变,即锁存其数值,然后再清零。所以应设计一个锁存和清零的时序控制电路,理论上基本时序如图12所示。

图12理论时序控制图

把闸门信号低电平的那部分分成锁存和清零两部分,利用闸门信号二倍频率的信 号经过反相器与闸门信号进行或运算,便会得到图 12中的锁存信号,而把二倍频率信 号和闸门信号直接进行或运算就可以得到图12中的清零信号。时序控制电路接法如图

13所示。

7. 计数、译码、驱动、显示电路

该部分主要有三部分,即计数部分、译码驱动部分和显示部分。计数部分利用 74ls160进行十进制计数,进位脉冲接到下一个计数器的输入。在闸门时间内进行计数, 当计数结束,

74ls160锁存信号变为低电平进行锁存, 经过2.5s 的锁存,清零信号变为

低电平进行清零。每一个74ls160计数输出端再由74LS48!行显示译码,驱动共阴极数 码管显示。在74LS4眦数码管时,由于74LS48勺输出电压为5V 左右,而数码管的工作 电压在1V 左右,并且数码管的工作电流在10毫安,所以应串联上400欧姆的电阻。电路 如图14所示。

0, 2Hz 0, I Hz

锁存僧号

肴零信号

闸门时I 司

图14 计数、译码、驱动、显示电路图

四、性能的测试

1. 整形电路

由于Multisim 里无法实现光电转换,所以在测试时用信号发生器产生的正弦波代 替光电转换电路输出的脉冲信号。测试用的信号源及示波器的接法如图

15所示:

-J-

PD Pl

P2 P? CEP CET > CLK PE MR po qt

PI

Qi P2

电 P3

CEP CET CLK PE MK

03 rc

11

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U

10

vcc

L5

单艸:

图15整形电路测试电路图

由信号源产生的正弦波通过由555定时器接成的整形电路,变为了同频率的方波,

符合电路的要求。其输入及输出的波形关系如图16所示:

图16输入与输出波形

2. 倍频电路

用信号源代替由施密特触发器输出的信号,系统输入为方波。经过倍频电路以后, 用示波器观测输出波形并与输入进行比较。测试电路的接法如图17所示:

U2A

74LSS6N

图17倍频电路测试电路图

倍频电路的测试结果如图18所示,电路将输入信号频率扩展到了2倍,结果符合系统的要求。

3. 晶体振荡电路

由于晶体振荡电路部分的带载能力差, 用555定时器将晶体振荡电路与后面的负 载电路隔离开,其电路接法与测试方法如图

19所示:

.......................... I M A ...................................................................................................

74LS04N ............ R1

......... Wv — ............ X1 .......... 12k*』., ■「2

二:

字;

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JR26-32.768kHz ? ^iDOriF :二]半WF

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图18倍频电路测试输入输出波形图

XSC1

图19晶体振荡电路测试电路图测试结果如图20所示:

图20晶体振荡电路输出波形图

4. 分频电路

如果我们测试分频电路的327680倍分频,现象会非常的不明显,我们可以对其中

图21分频电路测试电路图

测试结果如图22所示,一片74LS93能对信号进行16分频,结果符合要求

Osc i Ncscope*XSC 1

图22分频电路测试输入输出波形

5. 时序控制电路

时序控制电路在整个电路中十分关键,我们观察该电路的两路输入信号和输出的

锁存与清零信号,测试电路接法如图23所示:

图23时序控制电路测试电路图所测结果如图24所示:

图24时序控制电路测试波形图

其中下面两条曲线分别代表着锁存信号和清零信号,达到了预期要求的目标,能 够准确的控制脉冲的计数和对数值的显示。

6. 计数、译码、驱动、显示电路

将计数信号接成10Hz 方波,闸门信号接成0.1Hz 的方波信号。这样,在闸门信 号的高电平期间,能有50个计数信号被计数和显示。实现计数到 50并锁存清零的功 能。测试结果符合显示与锁存清零的要求。

五、 结论

本次直流电机转速测量系统的设计基本上满足了设计要求,但也存在些许问题, 如晶体振荡频率难以控制导致分频精度下降,倍频电路需要改进。其他各部分都已经 达到设计的要求,能够准确的进行整形、分频、时序控制、译码输出等。其测量相对 误差兰1%达到预期要求。

六、 性价比

本实验电路采用的是最基本的电子元器件并且都可以在市场上买到,

而且都不算

贵。本实验设计的电路原理简单,易于理解,操作方便,虽然电路的实验结果与理论 计算值存在一定的偏差,应用本实验设计的电机转速测量系统还是很实用的。

七、 课设体会及合理化建议

通过本次综合课程设计的训练,使我对所学专业课的理论知识有了进一步的理解, 本次课设中大部分属于数字电子电路知识,例如整形电路、倍频电路、分频电路、时

序控制电路、计

|>_|*-T1 1 2-2*

Time 0.000 s 0.000 s 0.000 s

Channel_A

-W.000V ■10.000 V 0,000 V

Channel B ■10.000 V ■10,000V

0,000 V

Tknebase 5 s/DIv

Scale :

X pos.(Dw):

Channel A Scale:

函丽习[A +BA ]

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Level :

a

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Channel C 5.000V S.OOOV 0,000V 0.8

如 V/Div

y P ?.(DIV ): Charnel _D O.OOOV 0.000 V 0.000 V

Reverse

5av& GND

[sing* ] [hlcr ] [Auto ]趾词 [A 丄

数电路以及译码显示电路。这些都帮我把数字电子电路知识又复习了一遍,使我加深了对知识的掌握。以前我对Multisim软件的应用不是很熟练,通过这次课设,我对Multisim 有了更多的了解,为我以后的工作打下了坚实的基础。

本次综合课设锻炼了我的自学能力并培养了坚持的信念,而这些恰恰是我日后工作所需要的。希望学校可以尽可能多的给我们提供这样的实践练习机会,让我们锻炼自己的设计与思考的能力,提高我们的专业素养。

参考文献

[1] 荆西京主编?模拟电子电路实验技术.[M]西安:第四军医大学出版社,2004年

[2] 赵淑范.王宪伟主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京:清华大学出版社,2006年

[3] 路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:清华大学出版社、北方交通大学出版社,2006年1月

[4] 陆坤等编.电子设计技术.[M]成都:电子科技大学出本社,1997年7月

⑸王建校等编?电子系统设计与实践.[M]北京:高等教育出版社,2008年5月

⑹张义中.电子设计基础.[M]北京:高等教育出版社,2001年

[7] 蒋浩,孙飘红.电机转速检测方法与误差分析.[M]北京:北京航空航天大学出版

社,2003年

[8] 阎石主编.数字电子技术.[M]北京:高等教育出版社,2006年

[9] 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.[M]北京:电子工业出版社,2005年

[10] 高书莉主编?数字系统设计---数字电路课程设计指南[M]:北京邮电出版社,2010 年7月

附录I Protel总电路图

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附录H Multisim总电路图

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附录皿元器件清单

基于单片机的电机转速测量系统

兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目:基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名:韦宝芸

学号:3 班级:机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法,分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次,针对特定的应用环境,设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统,详细阐述了系统的工作原理,指出产生误差的可能原因,并给出了具体解决的方法;根据系统要求编制了源程序,分析其工作流程。最后,对构建的系统利用仿真机进行调试,对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词:单片机、转速、测量精度 Abstract

This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业:电气自动化 学生姓名: 班级: 09电气自动化大专 指导老师: 提交日期: 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上,直流电动机有着光辉的历史和经历,皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献,这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣,现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分,因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工效率。

直流电机转速控制

直流电机转速控制公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:

目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 设计要求 (2) 设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 主要器件功能 (3) 硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 硬件测试 (8) 软件调试……………………………………………………………(11

1.直流电机转速控制方案设计 设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示:

图1 2.直流电机转速控制硬件设计 主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片,它采用I2C接口,能直接驱动8位共阴式数码管,同时可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功

转速的测量

转速是用单位时间内的转数表示的,通常采用1min内的转数作为单位,符号为r/min;角速度用1s内转过的弧度作单位,符号为rad/s。 测试转速的方法很多,根据其工作原理,可分为计数式、模拟式和同步式三大类。计数式方法是用某种方法读出一定时间内的总转数;模拟式方法是测出由瞬时转速引起的某种物理量(如离心力、电机的输出电压)的变化;同步式方法是利用已知频率的闪光与旋转体的旋转同步来测试转速。根据转速转换方式的不同,测试方法如表7.1所示。 一般转速的测试可用机械式转速表、发电机式转速表以及用日光灯频闪法测速,但这些方法不能满足进一步的要求。例如,对电机过渡过程的研究,需要测试瞬时转速;在微特电机的研究中还要研究转速的稳定度等。这就要求通过各种传感器将转速变换为电量,然后再用模拟或数字方式显示,有的还要用微型计算机进行控制、检测及运算。 表7.1转速测试方法分类 一、电子计数式测速https://www.doczj.com/doc/be8562764.html,/article/show-2354.htm 数字式测速是发展十分迅速的一种测速方法,测试结果直接以数字显示,它有如下特点: (1)读数准确,消除了一般指针式仪表的刻度误差和视觉差。 (2)测试范围宽、精度高、速度快、显示字迹清晰。 (3)可进行瞬时转速的测试。一般瞬时角速度,当Δθ(或Δt)取得极小时,常称Δθ Δt为瞬时角速度。 由于转速与频率具有共同的量纲[T-1],因此可以利用测频率或测周期的方法得到转速。采用电子计数式频率计,配以转速传感器即可构成电子计数式转速表。为提高测试的准确度,一般对高、中转速采用测频法,对于低转速采用测周法。 测频法是测量转速传感器所发出电信号频率的方法,即测量标准单位时间内电脉冲数。测周法是定角测时,即用时标填充的方法测相当于某一旋转角度的时间间隔,测周法可以在较短时间内获得较高的准确度和分辨率。这两类方法交替使用,相互补充,可以展宽测试范围,提高测试准确度。其原理及测试误差分析已在第六章讨论过,不再赘述。 1.测频法(或称M法)测速 (1)数字式电子转速表。数字式频率计的数字显示值与转速间的关系为

电动机的转速如何测试

电动机转速该如何测量 1.可以用真尚有科技的转速测量系统 要测量圆柱体微小转角,首先要知道被测物的半径,然后测出物体在单位时间内走的距离。知道了两个参数后就可以求得转动角度。 解决: Px可以测得物体微小变化 调试的方式: λ通过软件检查系统安装是否满足测量条件,调节传感器安装位置,调节到最佳测量状态,然后可以开始在线测量。 λ通过软件能进行简单的测量, 并最终求出角度值。 通过增量输出: 用户自己将测量结果值进行转换 λ通过接收传感器发出脉冲个数,然后换算成距离最终求得转动角度。最简单的计算增量脉冲的方法是用计数器进行读取,计数器 说明:可设置计数与转动周长的对应关系,每个脉冲代表一定长度,例如1个脉冲= 0.01mm,则图1-3所示距离= 92896 * 0.01mm = 928.96mm 定制软件: 通过软件方式将得到数据进行处理,并最终将结果显示给用户看,能让用户直观的观测到当前测量值。其他功能可以定制。 2. 前不久在一个网站上找的: 可自制一个简单实用的振动式转速计,它是根据物理学上共振原理制成的,测速时并且不会消耗发动机的功率。 振动式转速计由十几根不同长度的钢丝做成。每根钢丝的自振频率都不同,钢丝越长,自振频率越低;长度越短,自振频率越高。小发动机工作时,每转一转,活塞上下一次,产生一次振动。当发动机产生的振动频率和某根钢丝的自振频率相同或成整数的倍数时,这根钢丝就会因共振而开始振动。使用时,将振动式转速计固定在发动机附近,或直接用底座靠在发动机的气缸头等部位上;只要观察那一根钢丝的振动幅度最大,就可根据该钢丝的刻度测得发动机的转速。其准确度依钢丝质量、直径大小及钢丝和底座的夹紧程度不同而略有出入,一般为±200转/分。最好先用标准转速表校准刻度。 钢丝的自振频率和它的直径、自由长度及钢材的弹性有关。一般钢丝的自振频率f可按下式计算: 其中:d 钢丝直径(单位厘米) L 钢丝自由长度(单位厘米) 或其中:n 发动机转速(单位转/分)

电机转速测量电路

课程设计(论文)说明书 题目:电机转速测量电路 院(系):信息与通信学院 专业:电子科学与技术 学生姓名 学号: 指导教师:何宁 职称:教授 2012年12月20日

摘要 本文设计了一种基于AT89S52单片机的红外线转速测量系统。该系统的红外发射与接收采用直射式,红外发光管射出的红外线通过圆盘的小孔照射到红外探头上,接收电路再经过简单的信号处理得到脉冲式的转速信号。使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目,即电机对应的转速值,最终系统通过四位七段数码管显示电机每分钟的转速值。本文详细分析了系统的组成及工作原理,给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法,给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便,工作稳定,运行可靠,具有较大的推广应用价值。 关键词:转速测量;红外发射与接收;单片机 Abstract A infrared speed measuring system which based on the MCU of AT89S52 was designed in this paper. The infrared transmitter and receiver of the system used the direct type. The infrared light emitted from the IR LED passed through the hole in the disc to the infrared sensor, and the receiver circuit output a pulsed infrared signal by a simple signal processing. The AT89S52 was used to sample the pulse signal and calculate the amount of the pulse signal per minute which was the value of the motor speed. Finally the value of the motor would be displayed real-time by four-bit seven-segment digital tube. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The measurement system will have a broad prospects because the convenient installation and maintenance, stable working, reliable operation. Key words: Speed measurement; Infrared transmitter and receiver; MCU

智能电机转速控制显示系统设计

电子技术课程设计 题目:智能电机转速控制显示系统设计 学院计算机与通信工程学院 专业 学号 姓名Lei Ke 指导老师leike

摘要 当今社会,电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机,具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点,因此在社会的各个领域中都得到了广泛的应用。我希望通过对电子电路设计及制作课程设计等环节,力求达到以下作用和目的:即进一步掌握模拟数字电子技术的理论知识,培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力;基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高对电子电路的设计和实验能力;熟悉并学会使用电子元器件,为以后从事生产和科研工作打下一定基础。 以下设计是以单片机为核心设计一个电动机转速测定以及数据显示系统,要求对转速范围在0—166r/min的直流调速电动机进行测量并显示,转速数据显示精度要达到转速个位数和加速、减速、定速、电机正转和反转的实时控制。本设计使用12V直流电机,将直流电机测速装置产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行计数,调用计算公式计算出每秒的转速。调用显示程序在数码管上,其主要内容是单片机部分主要完成转速的测量,数码管显示部分主要把转速显示出来,显示范围在0—166r/min之间。 关键词:直流电机单片机转速控制数据显示

目录 摘要 (2) 目录 (3) 1.引言 (4) 2总体设计 (5) 2.1基本原理 (5) 2.2系统总体框图及设计思路 (6) 3.详细设计 (6) 3.1 硬件设计 (7) 3.2 软件设计. (8) 3.2.1程序设计思路 (8) 3.2.2 程序流程图 (9) 3.2.3 程序代码 (11)

课程设计报告直流电机调速系统(单片机)

专业课程设计 题目三 直流电动机测速系统设计 院系: 专业班级: 小组成员: 指导教师: 日期:

前言 1.题目要求 设计题目:直流电动机测速系统设计 描述:利用单片机设计直流电机测速系统 具体要求:8051单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度,并显示。 元件:STC89C52、晶振(12MHz )、小按键、ST151、数码管以及电阻电容等 2.组内分工 (1)负责软件及仿真调试:主要由完成 (2)负责电路焊接: 主要由完成 (3)撰写报告:主要由完成 3.总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示: 单片机 PWM 电机驱动 数码管显示 按键控制

一、转速测量方法 转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。 对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种: ①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为 f x =Nt(1) ②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。 ③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。 电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差; 另一项是量化±1 误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为: Er1 =测量误差值实际测量值×100 % =1N×100 % (2) 由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1 就越小,所以测频率法适用于高频信号( 高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为: Er2 =测量误差值实际测量值×100 % =1m0×100 % (3) 对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2 就越小,所以测周期法适用于低频信号( 低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为: Er3 =测量误差值实际测量值100%=1m2×100 % (4) 从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。

直流电机的转速检测及电路设计

摘要 在电气时代的今天,电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机,具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点,因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 系统主要功能是:AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示,外部装有蜂鸣器电路,在超速或低俗过低都会停止电动机,蜂鸣器发音,显示器不显示,从实用角度看,评价一个系统实用价值的重要标准,就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。 本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统,要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示,转速数据显示精度要达到转速个位数,有转速高、低限报警提示。本设计使用6V直流电机。将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行计数,调用计算公式计算出转速,调用显示程序在LED上,其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量,LED显示部分主要是把转速显示出来,显示范围在0-3000r/min之间。 本设计主要研究直流电机的控制和测量方法,效率高,电路简单,使用也比较广泛,测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号,具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 关键词:单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图 A/D 和D/A转换器

目录 摘要 (2) 第一章:引言 (5) 第二章:系统功能分析 (7) 2.1 系统功能概述 (7) 2.2 系统要求及主要内容 (7) 2.3 系统技术指标 (7) 第三章:系统总体设计 (8) 3.1 硬件电路设计思路 (8) 3.2 软件设计思路 (9) 第四章:硬件电路设计 (8) 4.1 单片机描述 (12) 4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12) 4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13) 4.2 外围电路设计 (14) 4.2.1时钟电路 (14) 4.2.2复位电路 (14) 4.2.3测速电路 (15) 4.2.4报警电路 (16) 4.2.5显示电路 (16) 4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18) 第五章:软件电路设计 (20)

基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)

目录 绪论 (2) 第1章参数计算与设备选型 (3) 1.1控制芯片 (3) 1.2测速发电机 (4) 1.3模数转化器件——ADC0809 (6) 第2章系统设计 (9) 2.1 系统方框图 (9) 2.2 硬件设计 (10) 2.2.1 直流测速发电机 (10) 2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10) 2.2.3 数码管 (11) 2.2.4 综合接线图 (11) 2.3 软件设计 (12) 2.3.1 程序设计思路说明 (12) 2.3.2 总程序控制流程图 (13) 2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14) 2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15) 第3章结论 (18) 参考文献 (19)

绪论 在现代工业自动化高度发展的时期,几乎所有的工业设备都离不开电机,形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。与之而来的问题是,如何更好地控制电机,对于不同的场合,对电机的控制要求是不同的,但大部分都会涉及到直流电机的转速测量,从而利用转速来实施对直流电机的控制。 直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标,在各个应用场合都有重要的研究价值,例如在发动机,电动机,机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中,常需要分时或连续测量,显示其转速及瞬时速度等,转速是其他大部分技术参数的计算来源,因此,准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。 目前,对直流电动机的速度检测方法很多,从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。 模拟检测:即利用测速电机作为发电机,通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向,采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线,直观,但也有很多不足,比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。 数字检测技术:即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆,最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开,且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度,用于判断电机的转速,最内环只有一个黑条纹,用作定位脉冲或者是复位脉冲,利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速,具体的又可分为M法,T法和M\T法。 此外,市场上已经有了技术成熟的电机测速装置,如利用霍尔元件设计制作的直流电机测速仪等,凭借其精度高,稳定性好等优势占有重要的一席之地。 而本次微机控制原理课程设计的任务是直流电机速度的测量与显示。主要要求是通过测速直流发电机作为传感器,检测直流电机的转速,并输出与转速相关的电压,通过ADC0809芯片将测速发电机输出电压转换成电压的数字信号。控制芯片采用AT89C51将采集转换后的数字信号进行处理,得到转速,并通过四位数码管予以显示。整体上能够完成从转速检测到数据处理到显示的一整套功能。

课程设计转盘转速测量的设计方案

课程设计转盘转速测量的设计方案

转盘转速测量的设计方案 一、设计目的 设计电路实现转盘的转速测量。 二、组内分工初定 A.陈永昌:负责设计方案的制定,程序的设计,电路的焊接。 B.詹小樑:负责元件的采购,方案的讨论,电路的调试。 C.李忠谕:负责元件的采购,方案的讨论,电路的调试。 三、使用电子元件及个数 光电门1个 七段数码管1个 AT89S52单片机1片 串口转USB线1条 MAX232 1个 串行口1个 导线、电阻、电容若干 电动机1个 四、设计方案 光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件,当它发出的光被目标阻断时,则接收器感应出相应的电信号。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。当目标经过光发射器和收光器之间并阻断光线时,传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装置。槽形(U形)光电开关是对射式的变形,其优点是无须调整光

轴。 4.1电动机、信号盘、传感器 图1:电动机、信号盘、传感器的安装 图中电机为直流电机,转速随输入的电压变化。信号盘为带有4个透光孔的圆盘。传感器为光电门,透光时输出电 流,遮光时无电流。 4.2信号放大电路 图2:信号放大电路 信号放大电路是经过三极管对光电门输出的信号进行放大,然后经过CD4093进行整形,输入到单片机的脉冲计数

T0口,进行计数。 4.3单片机电路 图3:单片机电路 在此采用频率测量法,其测量原理为,在1S时间内,计取转速传感器发生的脉冲个数(即频率),从而算出实际转速。设1S的脉冲数为 n,转速 rate = n * 60 / 4; 4.4串口输出电路

直流电机转速测量系统的设计

一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数,一般是指电机转子的每分钟转数,通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法,测量电路由光电转换电路,整形电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成,电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ,测量的相对误差 1%,并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求: 1根据技术指标,设计各部分电路并确定元器件参数; 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速; 3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图要规范化)。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统,采用光电测速方案,将转速信号转化为脉冲信号,然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量,方案中包括光电转换电路,整形电路,闸门电路,晶体振荡电路,分频电路,倍频电路,控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示: 在电动机转轴上安装一个圆盘,在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上,就产生了一序列的脉冲信号,光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波,再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路, 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图

产生1Hz的基准信号,再经过10分频,便可产生一个0.1Hz的基准信号,该基准信号用来控制闸门电路,把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分,可以选择发光二极管作发光元件,接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘,让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对,这样电机每转动一周,光线就会相应通过小孔6次,因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲,所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示: 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻,LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断,变成间断的光信号,而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号,作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器,利用施密特触发器,将输入的信号进行整形,输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号,从3管脚输出,输入信号与 输出信号反相,在5管脚接入10nF的滤波电容,当输入电压v i ﹤1/3Vcc时,v o 输出 为高电平,当输入电压v i ﹥2/3Vcc时,v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示:

电机转速自动检测

目录 1.设计任务和要求 (1) 2.设计应用背景 (1) 3.难点分析 (2) 4.实施方案 (2) 4.1三套方案的详细原理分析与实施方法 (2) 4.1.1方案一:霍尔传感器测转速 (2) 4.1.2方案二:光电传感器测转速 (3) 4.1.3方案三:电容式传感器测转速 (4) 4.2三套方案的选择与比较 (5) 4.3设计最终拟采用的方案 (5) 4.3.1传感器选择 (5) 4.3.2优缺点分析以及成本 (6) 5.收获与体会 (6) 参考文献 (7) 附: (8)

电机转速自动检测 1.设计任务和要求 电机转速控制在电机控制中非常重要,适当合理地控制电机转速,可以达到节约能源,减少损失的目的。 请设计一种电机转速监控装置,能够提供电机转速的电量信息。 2.设计应用背景 电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力,广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域,在我国,电动机的用电量已经占到社会总用电量的60%以上。我国能源相对缺乏,优质能源严重短缺,同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展,从节约能源,保护环境出发,我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品,降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段,是利国利民的大事。对老式耗能大的电动机必须进行节能改造,因此研究其节能问题具有非常重要的意义。 电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量,这些损耗一般可分为以下五个方面: (1)基本铁耗:基本铁耗是主磁场在铁心内发生变化时产生的,当频率为一定时,主要与铁心中的磁通密度、材料的厚度及性能有关。 (2)空载时铁心中的附加损耗:它是由气隙中的谐波磁场引起的,主要是指定子、转子开槽而引起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的表面损耗和因开槽而使对方齿中磁通因电机旋转而变化所产生的脉振损耗。 (3)电气损耗:指由工作电流在绕组铜(或铝)中产生的损耗,也包括电刷在换向器或集电环上的接触损耗 (4)负载时的附加(或杂散)损耗:这是由于定子或转子的工作电流所产生的漏磁场(包括谐波磁场)在定、转子绕组里和铁心及结构件里引起的各种损耗。 (5)机械损耗:包括通风损耗、轴承磨擦损耗和电刷磨擦损耗。 图1.1 商用电源驱动时电机损耗的比例 目前降低损耗的一些措施有以下几种方法: (1)采用高效率绕组技术 (2)△→Y变换运行:当实际负载率低于40%时,若采用△→Y变换运行,电动机的空载电流降低,功率因数提高,因而线路损耗降低,一般节能可达25%左右。 (3)减少线圈端部长度 (4)增大导线截面,提高槽满率

光电传感器转速测量系统设计讲解

专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系:自动化学院 专业班级: 小组成员: 指导教师: 日期:2012年10月8---2012年10月19

一.课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件,设计步进电机调速系统,实现电机速度开环可调。 二.课程设计具体要求 1、通过按键选择速度; 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三.主要元器件 实验板(中号) 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容(30pF、10uF)各1个 数码管(共阳、四位一体)1个晶振(12MHz) 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管(NPN) 4个排阻 1个 四.原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求,我们最终设计了如下的解决方案: 用户通过键盘键入控制指令(开关),微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波,最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况,将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示,将定时器0作为计数器,计数ST151产生的下降沿,可算出转速,并送至数码管显示。 设计思路: (1)利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件,在电机的转轴上安装一个圆盘,在圆盘上挖1小洞,小洞上下分别对应着光发射和光接受开关,圆盘转动一圈即光电管导通1次,利用此信号做为脉冲计数所需。 (2)对光电开关信号整流放大。 (3)脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 (4)显示电路采用单片机动态显示。

4.2转速测量原理 在此采用频率测量法,其测量原理为,在固定的测量时间内,计取转速传感器产生的脉冲个数,从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc(min),计数器计取的脉冲个数m,假定脉冲发生器每转输出p个脉冲,对应被测转速为N (r/min),则f=pN/60Hz;另在测量时间Tc内,计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ,所以,当测得m值时,就可算出实际转速值[1]: N=60m/pTc (r/min) (1) 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求;波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号;通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数,这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数;设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块,通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储,既节省了所需单片机的口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五.系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前,先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计

电机转速测量方法研究

收稿日期:2005209202 作者简介:于炳亮(1964-),男,研究员,从事海洋仪器表研究。 文章编号:100224026(2005)0520041202电机转速测量方法研究 于炳亮 (山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001) 摘要:介绍了几种基本的电机转速的数字测量方法,并以一种利用Intel 的8089单片机和旋转式光电编码器构 成的数字实时转速检测系统为例,详细阐述了如何选择和综合应用几种转速测量方法,来实验最佳的转速测 量。 关键词:电机;转速;测量 中图分类号:TH86 文献标识码:A 1 概述 转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。 在电机的转速测量中,影响测量精度的主要因素有两个:一是采样点的多少,采样点越多,速度测量结果越精确,尤其是对于低转速的测量。二是采样频率,采样频率越高,采样的数据就越准确。 2 常用的数字测量方法 电机转动速度的数字检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理[1],根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有:M 法(测频法)、T 法(测周期法)和M ΠT 法(频率Π周期法)。 2.1 M 法(测频法) 在规定的检测时间内,检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M 法测量转速在极端情况下会产生士1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时,才有较高的测量精度,因此M 法适合于高速测量。 2.2 T 法(测周期法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生士1个高频脉冲周期,因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时,才有较高的测量精度,所以T 法适合于低速测量。 第18卷 第5期 2005年12月 山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol 118 N o 15Dec 12005

电机转速测量课程设计

目录: 1、摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2、系统结构----------------------------------------------------------------------------------------------3 3、获取脉冲信号的方法----------------------------------------------------------------------------4 3、1霍尔传感器-------------------------------------------------------------4 3、2 光电传感器-------------------------------------------------------------5 3.3光电编码器-------------------------------------------------------------6 4、硬件连接图及原理------------------------------------------------------------------------------6 5、实验程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8 6.仿真-----------------------------------------------------------------15 7、PROTEL DXP原理图-------------------------------------------------------------------16 8、PCB图-------------------------------------------------------------------------------------------------16 9、硬件调试结果与分析-------------------------------------------------------------------------17 10、谢词---------------------------------------------------------------------------------------------------17 11、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------18

电机转速测量系统设计(光电传感器)课程设计报告

《传感器原理与应用》课程设计 1、题目:电机转速测量系统设计(光电转速传感器) 院校: 专业: 姓名: 学号: 班级: 指导老师: 二0一六年六月

目录 第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书 (4) 1.1总要求 (4) 1.2总任务 (4) 1.3设计题目 (4) 1.4设计内容 (4) 1.5设计进度或计划 (4) 1.6设计说明书包括的主要内容 (4) 第二章系统介绍 (5) 第三章系统设计方案 (5) 3.1方案的设计与选择 (5) 3.1.1 转速测量的方法 (5) 3.1.2 整体控制方式 (6) 3.1.3 传感器模块 (6) 3.2 方案描述 (7) 第四章系统理论分析与计算 (8) 4.1 信号采集电路的分析 (8) 4.2 电机转速的计算 (9) 第五章硬件电路设计 (9) 5.1 单片机模块 (9) 5.1.1 STC89C52单片机简介 (9) 5.1.2 时钟电路 (11) 5.1.3 复位电路 (11) 5.2 显示电路 (12) 第六章软件设计 (12) 6.1 系统总体设计 (12) 6.2 中断子程序设计 (13) 6.3 定时子程序设计 (13) 6.4 显示子程序设计 (14) 第七章测试方案 (15)

7.1 电路调试 (15) 7.2 软件调试 (15) 第八章心得体会 (17) 参考文献 (17) 附录 (19) 附录一电路仿真图 (19) 附录二程序清单 (19) 附录三实物图 (25)

第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书 第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书 1.1总要求 课设题目尽量侧重于传感器检测模块设计,主要是绘制系统原理图、制作传感部分前端电路、实验调试及分析、撰写实验报告等。 电路图:传感检测/接口电路/控制电路、单片机检测系统电路(若题目要求,则应加上)。 程序:主程序、部分子程序(若题目要求,则应加上)。 说明书:按规范撰写。 1.2总任务 针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。 1.3设计题目 电机转速测量系统设计 1.4设计内容 实现全部要求的实物功能,性能稳定,外形美观。 1.5设计进度或计划 1、准备及查阅资料一天 2、方案设计及论证(总体方案)二天 3、硬件设计三天 4、程序设计三天 5、实验室调试及结果分析二天 6、整理报告及准备答辩三天 1.6设计说明书包括的主要内容 1、封面 2、目录 3、设计任务书 4、正文(可按下列内容撰写、仅供参考) (1)摘要:可包括系统工作原理的介绍等。 (2)方案设计及论证:可按模块进行方案设计与论证,各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等。 (3)实验或系统调试:可包括实验调试工具仪器、实验结果及适当的分析等。 (4)心得体会。 (5)主要参考文献。

电机转速测量系统

收稿日期:2009-02-03 作者简介:高苇,助理工程师,哈尔滨商业大学,电子信息工程。 电机转速测量系统 高 苇 (黑龙江省冶金研究所,哈尔滨 150040) 摘 要:本文介绍了由单片机89C52构成的电机转速测量系统的工作原理、设计思想、软硬件配置及应用方法。该系统具有硬件体积小、成本低、检测精度高、操作方便、智能化较高等特点,应用前景十分广阔。关键词:单片机;喂线机;转速 System of Motor Speed Measurement Gao Wei (Heilongjiang Istitute of Metallurgy,Harbin 150040 China) Abstract:This paper introduces the theory and design of motor rotational speed measurement system based on the single chip processor 89c52and the detail implement.The system has the advantage of small cuba ge,low cost,high accuracy,easy to use and so on and can be applied widely.KeyWords:Single chip processor;Wire feeder;Rotational speed 在工业控制领域当中,经常需要测量电机实时转速,在冶金领域炉外精炼用的喂线机要求将精确量的芯线在一定时间内均匀地喂入钢包中,这就要求测量电机(喂线轮)的转速并计算出芯线的长度。随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能单片机的不断推陈出新,转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。本文提出一种基于89C52单片机的测量控制电机转速的方法:利用霍尔传感器采集脉冲信号,通过单片机进行运算处理和分析,将电机的转速实时显示出来,同时实现对芯线长度的计算。 1 测量系统的工作原理 本系统实现对喂线机中电机转速的测量,并根据机械比、喂线轮直径换算成芯线长度。脉冲测速的方法主要有T 法(测周法)、M 法(测频法)。 (1)测周法:T 法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期,从而得到频率。测出产生N 个脉冲内所需要的时间t,则信号的周期为f=N/t,测量 频率误差 f N t/t 2 ,相对误差 f/f= t/t,误差主要来自采样的时间误差,低频脉冲情况下误差较小,测量精度高。 (2)测频法:M 法是测量单位时间内的脉数换算成频率。在设定t 时间内,测量产生N 个脉冲,则信号的周期为f=N/t,测量频率误差 f N/t,相对误差 f/f= N/N,误差主要来自脉冲个数!1计数误差,高频脉冲情况下误差较小,测量精度高。 本系统采用M 法进行测速,其测量原理如下:测量转速的霍尔传感器固定在距齿轮外缘3mm 的支架上,在霍尔元件正对面的喂线轮上贴一小块磁钢,当测速的喂线轮经过霍尔传感器正前方时,改变了磁通密度,霍尔传感器则产生一系列脉冲 信号并经过光电耦合器后转化为计数脉冲送入单片机中,单片机将该数据进行处理后就可以得出喂线轮的转速,并将该数据通过串行通讯接口RS232将数据传输到上位机,显示速度变化。单片机测量电机转速的系统原理如图1所示。 单片机测量电机转速主要包括三个过程:信 33 第29卷第2期 2009年6月 黑龙江冶金 Heilongjiang Metallurgy Vol.29 No.2June 2009

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