电子技术综合训练
设计报告
题目：电机转速的M法测量
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指导教师：***
日期：2011.12.20
摘要：电机是电力系统最主要的设备，电机的转速测量有很重要的现实意义。在本设计中用555构成多谐振荡，成为主电路控制信号的输出和定时的关键部分。用74LS192N实现电路的计数功能，对光电码盘的脉冲数进行统计，利用门电路控制计数器的计数清零，利用4511BD驱动数码显示器，动态的显示脉冲数目，最后根据脉冲数目计算电机的转速。
关键词：555计时器；计数；显示。
目录
1 设计任务和要求…………………………………………………………?
1.1设计任务……………………………………………………………?
1.2设计要求…………………………………………………………….?
2 系统设计…………………………………………………………………?
2.1系统要求…………………………………………………………….?
2.2方案设计……………………………………………………………?
2.3系统工作原理……………………………………………………….?
3 单元电路设计……………………………………………………………?
3.1 555振荡电路………………………………………………………?
3.1.1电路结构及工作原理……………………………………………?
3.1.2电路仿真…………………………………………………………?
3.1.3元器件的选择及参数确定……………………………………………?
3.2 计数电路和显示电路的设计……………………………………?
3.2.1电路结构及工作原理…………………………………………?
3.2.2电路仿真…………………………………………………………?
3.2.3元器件的选择及参数确定…………………………………………….?
3.3 整流电路与控制…………………………………………………………
4 系统仿真……………………………………………………………………?.
5 电路安装、调试与测试……………………………………………………?
5.1电路安装………………………………………………………………?
5.2电路调试………………………………………………………………?
5.3系统功能及性能测试…………………………………………………?
5.3.1测试方法设计………………………………………………………?
5.3.2测试结果及分析……………………………………………………?
6 结论…………………………………………………………………………?
7 参考文献……………………………………………………………………?
8 总结、体会和建议
附录
1设计任务和要求
1.1设计任务
根据已学过的知识，设计用M法测量电机转速的电路图，并显示电机的正反转，给出测量结果与转速的数量关系。
1.2设计要求
1）设计电路能够显示光电码盘的脉冲数的和，并显示电机的正反转；
2）给出有关器件的选型和参数计算过程；
3）给出测量的结果与转速的数量关系；
4）手绘电路原理图；
5）设计电路通过计算机仿真后制作电路板，完成调试。
2 系统设计
2.1 系统要求
1）设计电路能够可靠的工作；
2）电路满足要求的精度，显示各变量；
3）尽量简化电路，使制作电路板是的连线方式简单容易焊接；
4）做到电路板的经济最小化。
2.2方案设计
在本电路的设计过程中，用555和外加的门电路构成定时和控制的主电路，作为计数器的的计数和控制信号，用74LS192构成十进制模1000计数器，对光电码盘送入的脉冲进行加计数。利用触发器和与门，作为电路的控制，在外部电源接通的情况下，控制计数器的工作状态，使计数器进行计数、保持计数、清零。为此，我们可以利用振荡电路的输出在触发器的配合下，利用上升沿启动计数器，下降沿清零的过程。为了使我们准确的知道计数的结果，将计数过程动态的显示出来，利用数码管驱动和七段码显示构成显示部分，准确的显示计数的结果。并且数码管的数据保持、清零状态与计数器的状态一致，利用同一个脉冲进行控制，在数码管显示的数据清零前显示的数字就是在这段时间里对电机光电码盘输出的脉冲数的和统计，最后根据脉冲数与电机转速的确定关系计算出电机的转速。为了使测得的转速比较精确，可以进行多次测量，最后求出平均值，这样就可以满足对精度的要求。因此，可将555构成多谐振荡，能够周期的工作。最后通过光电码盘输出信号的特点，利用触发器的输出电平的不同来为发光二级管供电，根据不同的二级管的发光来确定电机的正反转。
在本电路中，各器件对电源的要求较高，为了电路的可靠工作和器件的安全，在电路中加入了稳压电源，利用变压、整流的过程，直接将220V的工频电变为5V的直流电，保证电路的安全。
经过充分的考虑和广泛的查阅资料，以及我们目前所掌握的专业知识，这个方案中的各部分都能比较容易的实现。详细的掌握各部分的工作特点，可以将各部分较为准确的组合在一起，成为一个完整的整体。能够实现要求的功能，满足设计的要求。能够实现要求的功能，满足设计的要求。
２．3系统工作原理
电机在转动的过程带动光电码盘转动，在转动的过程中会有脉冲输出，如图1，电机的转速不能通过较为简单的装置进行测量，但码盘输出的脉冲可以通过电路比较容易的计算出。所以，为了电路的简单，可将电机的转速通过码盘
a b
图1：光电码盘的输出脉冲a电机正转，b电机反转
的脉冲间接的计算，对方案进行简化。码盘在随电机转一周的过程中会有确定的脉冲输出，定时器作为控制信号的输入，在规定的时间计数器对码盘输出的脉冲数统计，最后根据脉冲数和设定的时间可以计算出电机的转速。根据输出脉冲的不同确定电机的正反转。
电机转速n=60m1/(PT) r/min
其中Ｐ为光电码盘每转一周输出的脉冲数，Ｔ为定时器设定的计数时间，ｍ１为计数器在设定时间所计的脉冲的总数。在本设计中，采用的码盘输出的脉冲数为２０００个，计数器设定的计时时间为５ｍｓ，所以可以对转速的计算进行化简，根据数码管显示的数据，通过简单的计算就可以得到所需要的转速，最终的转速可由下式得到：
电机转速n＝６ｍ１ｒ／ｍｉｎ
清零启动测速脉冲
图2 实验原理图
