电机测速

河南科技学院新科学院

电子课程设计报告

题目：电动机测速器设计

专业班级：电气工程及其自动化

姓名：曹旺

时间：2011年6月6日到6月17日指导教师：徐涛王玉萍

完成日期：2011年6月15日

摘要 (1)

1 引言 (2)

1.1 电动机转速测量现状及前景 (2)

1.2 研发意义 (2)

2 总体设计方案 (2)

2.1 设计思路 (2)

2.2 总体设计框图 (4)

3 设计原理分析 (4)

3.1 电源的选择 (4)

3.2 传感器电路 (4)

3.3 定时电路 (5)

3.4 控制电路 (7)

3.5 计数器电路 (7)

3.6 驱动显示电路 (8)

3.7总体电路 (9)

3.8 PCB文件的打印输出 (11)

4 总结与体会 (12)

参考文献 (13)

电动机测速器设计任务书

1.计设目的与要求

设计一电动机测速器装置，理解相关要求，自主完成对系统的相关设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1)能够测量电动机每秒钟所转的圈数并监视电动机的运转情况；

（2）自己选择要测量的电动机的合适的转速范围；

（3）运用相关的集成芯片对信号进行译码，用四位数码管显示电动机的转速（转/分）。

2 设计内容

（1）画出电路原理图，熟练掌握各种逻辑功能并正确使用逻辑关系；

（2）确定相关元器件的合适的元件参数；

（3）制作出电路仿真图示；

（4）制作SCH文件的生成与打印输出；

（5）制作PCB文件的生成与打印输出。

3编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，并且有自己的有总结体会。

4 答辩

在规定时间内完成相关叙述并回答出提出的相关问题。

摘要：转速是电机最为重要的一个状态参数，它是电机的一个重要的性能指标，把握它的有关参数和特性的测试以及故障检测与诊断的准确性；在速度闭环控制系统中，测速装置属于反馈环节，转速检测的快速性和精度将直接影响系统的控制效果和动静态性能指标．本论文要设计一个用霍尔传感器来测量电动机的转速系统，并做出相应的仿真分析，测速对象为一台额定电压为5V 的直流电动机，基本要求是电机转速范围为500～5000r/min，用4 位七段数码管显示相转速。为了要实时监测电机轴的转速，方法是用霍尔传感器件固定在在电动机的圆盘上。它涉及到信号的采集、控制计数、译码、显示，以及计数等多种功能电路。论文所设计的系统用到的器件都是本专业电路中常见的器件，其结构简单，原理易于掌握，能较精确测得电机的转速。

关键词：转速测量;霍尔传感器；555触发器；74LS00；4518；CD4555BM；数码管。

引言

1.1电动机测速发展现状及前景

目前国内外对电动机的测速方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生拟测速法、同步测速法以及计数测速法。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。

由于电磁测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率等优点，使得光电传感器在检测和制作领域得到了极其广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。

1.2 研发意义

转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数，它是电动机的一个重要的状态参数。它的测量精度将直接影响电动机其它有关参数和特性的测试；在速度闭环控制系统中，测速装置属于反馈环节，转速检测的快速性和精度将直接影响系统的控制效果和动静态性能，因此转速的高精度测试具有重要的意义。电机转速测量系统可以应用于测量各种机械的转速，如冰箱压缩机、空调压缩机等等，以及其他发动机、电动机的转速测量，也可用于电机转速的反馈以控制电机平稳运行和调速。

2 总体设计方案

2.1设计思路

利用霍尔元件作为获取电动机转速信号的拾取元件，在电动机的转盘上安装磁钢，将霍尔元件固定在适当的位置上，电动机转动一周，霍尔元件得到一个脉冲，作为电路的计数脉冲。

计数脉冲通过计数器进行计数，为了满足电路的设计要求，通过555、R、C 构成的多谐振荡器进行计时，通过控制电路来实现在要求时间内对霍尔元件获取的有效转速信号进行计数。

计数电路选用十进制的计数芯片，为了使设计的电路能在要求范围内工作，必须采用四个十进制的计数器，对于译码器和数码管，选用适当的元器件。

数字转速仪电路由霍尔传感器电路、定时电路、控制电路、计数电路、译

码驱动、和显示电路组成。

（1）霍尔传感器。由磁钢、开关性集成霍尔元件和电平转换电路组成。当转动部件转动时，磁块与霍尔元件相对位置发生变化，通过霍尔元件的磁通量发生变化，其输出电压也发生变化。当磁块经过霍尔元件时，输出端产生一个低电平脉冲，该脉冲周期对应转动部件的转动周期。

（2）定时电路。有555电路、R、C等组成多谐触发器，产生60秒的信号，以脉冲信号的形式输出。在555的输出端接上一指示电路，有三极管和发光二级管组成，，当555输出为“1”时，三级管道通，发光二极管开始发光，开始计数，当定时器等于60秒时，555输出为“0”，三级管截止，发光二级管熄灭，停止计数。

（3）控制电路。采用74LS00与非门。由定时器的输出信号控制传感器输出脉冲输入计数器的个数。当定时器输出为“0”时，没有计数，74LS00被封锁；当定时器输出为“1”时，74LS00被打开，传感器的输出脉冲通过74LS00进入计数器进行计数。

（4）计数电路。采用CD4518组成8421码同步十进制计数器，对控制电路的输出的脉冲信号上升沿进行触发计数。为了满足上升沿计数的要求，需要将CD4518的CP端接高电平，计数脉冲信号接EN输入端。因为CD4518内含有两个相同的计数器，可将第一级的Q3输出端接第二级的EN端，构成串行计数。

（5）译码、驱动、显示电路。对计数器的输出端得BCD码进行译码，并驱动数码显示管显示测量的转速。

定时器开始计时，555输出为高电平，T饱和导通，发

光二极管发光，同时打开74LS00与非门，由传感器传来的转速计数脉冲信号通过此与非门进入计数器开始计数，并在数码管上显示。在定时时间内，555输出为高电平，控制与非门保持开门状态，当设定的时间到来时，555输出为低电平，T 截止，发光二极管熄灭，同时控制电路与非门电路被封锁，转速计数脉冲信号不能通过，计数器停止计数，这时显示器上显示的就是所测的转速。

2.2 总体设计流程图

传感器定时器控制器计数器译码器显示器

3 设计原理分析

3.1

电源的选择

在整个电路当中，主要要选择匹配的电源的器件有霍尔传感器、555触发器、控制电路当中选择的74LS00

芯片、计数器、译码驱动和数码管。元件都可以选用5V

的电源作为供电电源。 3.2 传感器电路

传感器电路主要用的原件

是霍尔传感器，霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall ，1855—1938）于1879年在研究

金属的导电机构时发

现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动

化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的

基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔效应。在半导体薄片两端通以控制电流I ，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为U H 的霍尔电压。

霍尔元件。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。信息技术等领域得到广泛的应用。

图2 霍尔元件工作原理图

电源5V

3UGN 2

1555

2233445

667

101112

13141516J2

R1R2

输出脉冲

图3 霍尔元件连接电路 3.3 定时电路

555芯片引脚图及引脚描述如图4、图5所示

555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V 。1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R 脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，6脚为阈值端，只对高电平起作用。3脚输出低电平。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V 时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端。参数功能特性：供应电压4.5-18V ，供应电流3-6mA ，输出电流225mA ，上升/下降时间100ns 。555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器。

555管脚图

555

NPN

图

图5 计时电路

3.4 控制电路

控制电路采用的是74LS00，这个芯片内部封装的是四组两输入的与非门组成，十四个管教排列，其中7和14脚分别为接地和电源。1、2；4、5；

9、10；12、13脚为输入端；3、6、8、11为输出端。 3.5 计数电路

本电路采用四个同步计数器接成串行工作方式，查看电路产品资料后，准备采用CD4517，管脚如下图，该芯片是同步加数器，在一个封装种含有两个可互换的二/十进制计数器，其功能脚是1到7脚，9到15脚。真值表见下图。

1E N

Q 0

3Q 14Q 25Q 3

U1A 4518

C L K 9E N

Q 011Q 112Q 213Q 3

U1B 4518

C L K 1

E N

Q 03Q 14Q 25Q 3

U2A 4518

C L K 9E N

Q 011Q 112Q 213Q 3

U2B 4518

NE555555R1

R7R8R912

UGN3020W1

100pF

C1100pF

NPN

LED

U?A

74LS00

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A B C D E F G

U14511

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A B C D E F G

U24511

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A B C D E F G

U34511

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A B C D E F G

U44511

VCC VCC

VCC

图6 CD4517管脚排列

表1 引脚功能

引脚符号功能

1 9 CLOCK 输入始终控制端7 15 RESET 清除端

2 10 ENABLE 计数允许控制端

图7 计数电路图 3.6 驱动显示电路

对于计数后在显示电路上显示问题，查阅电子手册后，采用CD455BM 译码驱动。查看真值表，CD4555BM 是一组用来作为BCD 对共阴极LED 七段显示器译码的包装。其引脚图如图9所示，其各脚功能如下：LT ：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常。BI ：空白输入控制，

当

BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg 皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。LE ：数据栓锁致能控制；在CD4555BM 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0 时(LT=1 且 BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则芯片中的暂

存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA 数据供译码器译码。换句话说当LE=1

时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0 转为1 以前的资料。由于采用CD4555BM ，数码管采用共阴极连接方

式。驱动显示电路如图8所示。

3 4 5 6 Q1A----Q4A 计数输出端 11 12 13 14 Q1B-----Q4B 计数输出端 8 VSS 接地 16

VDD

电源正

C L K 1

E N 2

7Q 03Q 14Q 25Q 3

U1A 4518

C L K 9E N

Q 011Q 112Q 213Q 3

U1B 4518

C L K 1E N

Q 03Q 14Q 25Q 3

U2A 4518C L K 9E N

Q 011Q 112Q 213Q 3

U2B 4518

234

678

NE555

555

R1R2R3R4R5

R9R10

R11

R12

R1312

UGN3020a b f c g d

A B C D E F G a b c d e

f g D O T

d p

DS1

a b f c g d

A B C D E F G a b c d e

g D O T

d p

DS2

a b

f c

g d e A B C D E F G a b c d e

f g D O T

d p

DS3

f c

g d

e A B C D E F G a b c d e

g D O T

d p

DS4W1

100pF

C1100pF

C2NPN

LED

23U?A

74LS00

A 7

B 1

C 2

D 6

L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G 14

U14511A 7B 1C 2D 6

L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

U24511A 7B 1C 2D

L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

U34511A 7B 1C 2D

L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

4511

VCC

5V VCC VCC

VCC

图 8 CD4555BM 译码显示电路

3.7总体电路图如图9所示

1122334455667

991010111112

1313141415151616

1122334455667

1010111112

1313141415151616J2

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E 5

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G 14U2A 7B 1C 2D 6L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G

g d e A B C D E F G a b c d e

f g

DS1

g d e A B C D E F G a b c d e

f g

DS2

a b

f c

g d e A B C D E F G a b c d e

f g

DS3

c g d

e A B C D E F G a b c d e

f g

DS4

2JP1

图 9 总体电路图

4 总结与体会

UGN 23

344

566

1555

22334455667

1010111112

1313141415151616JI

1122334455667

1010111112121313141415151616J2

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

14U3

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G 14U4

A B C D E F G a b c d e

f g

DS1

A B C D E F G a b c d e

f g

DS2

A B C D E F G a b c d e

f g

DS3

e A B C D E F G a b c d e

f g

DS4

W1C1C2

3311

NPN

2JP112345678

10111213141516U0

电机转速的测量方法很多，其中利用电磁式转速传感器测速分辨力高、性小、反应时间快、抗干扰能力强、适用于瞬态转速的测试，而且其测量电机转速简便，使得电磁式转速传感器应用广泛。在电机的转速测量中，该电路能够实现电机转速的测量与显示，达到了测量的目的，电机转速以r／min 为单位。同时由于该原理和结构上的特点，测速精密不可能达到相当高的程度，但其方法简单方便、系统成本低等优点是显而易见的。

参考文献

[1]元红妍张鑫，电子综合设计实验教程[M]；山东大学出版社。

[2]李瑜芳传感器原理及其应用[M]；电子科技大学出版社。

[3]孙余凯吴鸣山等传感器技术基础与技能实训教程[M]。电子科技大学出版社。

[4]邱光远电路第五版，高等教育出版社。

[5]谢自美伊仕肖看罗杰，电子线路综合设计，华中科技大学出版社。

[6]https://www.360docs.net/doc/9e4019782.html,/ 21世纪电子网。

附图

UGN 233

555

1122334455667

899

1010111112

121313141415151616JI

1122334455667

1010111112

1313141415151616J2

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G

A 7

B 1

C 2D

6L T 3B I 4L E

A 13

B 12

C 11

D 10

E 9

F 15G

A 7

B 1

C 2D

L T 3B I 4L E

5A 13B 12C 11D 10E 9F 15G

A B C D E F G a b c d e

f g

DS1

e A B C D E F G a b c d e

f g

DS2

A B C D E F G a b c d e

f g

DS3

g d

e A B C D E F G a b c d e

f g

DS4

W1C1C22

3311

NPN

2JP112345678

10111213141516U0

电机测速系统课程设计报告

课程设计报告课程名称微机控制技术设计题目电机测速系统专业班级自动化0741 姓名学号指导教师起止时间2010.12.27~2011.01.07 电气与信息学院

课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。课程设计报告内容课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。注：1. 课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸，实习报告建议双面打印（正文采用宋体五号字）或手写。

摘要现代工业现场和生活中多应用电机测速系统，所以对其了解及进一步研究很是必要。本次设计给我们提供了这样的一个机会。设计测速电动机系统，实现按键能设定4个电机转动速度，PLC和上位机组态软件连接，PLC通过控制变频器输出不同频率三相电使电机转动起来，然后通过旋转编码器测量电机速度，旋转编码器输出接PLC高速计数输入通道，计算当前电机转速，并在上位机组态软件中上显示出来。关键词 PLC 电动机旋转编码器变频器 Abstract： Motor speed system is applied to the modern industrial field and in life，So understanding and further study of it is very necessary. The design provides us with such a chance. Designing motor speed system which realize buttons which can set up four motor rotation speed，PLC can connect to upper unit configuration software,PLC control inverter which can export different frequencies,its exporting can make motor turn,then Rotary encoder measure motor’s speed through the revolving ,Rotary encoder’s outputing connect to PLC high-speed counting input,while it calculates the motor speed and in the upper unit configuration software displayed. Keywords: plc electric motor Rotary encoder inverter

基于PLC电机测速系统的设计

万方数据

基于PLC电机测速系统的设计作者：刘高君， LIU Gao-jun 作者单位：四川理工学院,机械工程学院,四川,自贡,643000 刊名：装备制造技术英文刊名：EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010，(8) 被引用次数：0次参考文献(3条) 1.周秀君.邓榆林基于PLC的高可靠性电机测速系统设计 2008(6) 2.王福安东风4型机车测速电机改用霍尔传感器的探讨 1998(6) 3.卢庆林数字动态扫描显示电路的实现 2006(10) 相似文献(10条) 1.期刊论文张运波.Zhang.yunbo基于PLC的电机转速实时监测系统-微计算机信息2005,21(25) 本文介绍了一种电机转速计算机实时监测的方法.它利用了PLC及其配套的A/D转换模块进行数据采集和转换,在VB环境下实现计算机与PLC的串行通讯.经过实验,实现了电机转速的数字和曲线显示,给出了应用程序和实验结果. 2.期刊论文王建.WANG Jian PLC在自由端口通讯下的电机转速PID控制-兵工自动化2005,24(4) 上位PC机与SIMENSE S7-200 PLC间的通讯通过VB通讯控件MSComm在自由口通信方式下实现.通过接收中断、发送中断、字符中断、发送指令(XMT)和接收指令(RCV)来控制通信过程.且PC为主机,PLC为从机.对电机转速PID控制,以S7-200提供的PID控制功能指令,与模拟量输入/输出模块结合实现. 3.会议论文项明.顾战松.范懋基PLC在多电机转速测控系统中的应用1998 利用FX2可编程序控制器，成功地对上海某钢铁企业生产线的18台直流电动机进行了转速测量、控制和显示。同时对电机运行过程中常见的6类故障，也迅速了检测、处理报警和数字化显示。这是一个功能比较完善的综合性能智能控制系统。文中重点介绍了对18台电机转速进行测控的设计思想和技巧。这对干冶金、玻璃等工业企业中常见的此类系统的设计与改造具有一定的参考价值。 4.学位论文章程基于PLC模糊控制的桥式起重机变频调速系统的研究2008 桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位，因此提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性是十分重要的。传统的桥式起重机电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，交流变频调速技术作为高新技术、节能技术已经广泛应用于各个领域。特别是将变频技术运用到起重机上可以使得起重机的整体特性得到很大的提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在的诸多问题。本文结合变频调速系统，提出了一种基于PLC的模糊控制策略实现方法。首先对基于PLC模糊控制的变频调速系统进行总体设计，然后重点进行工控机与PLC以及PLC与变频器之间的通信程序设计。接着论述了模糊控制器的原理和结构，并研究和设计了一种电机转速模糊控制器。对基于SIEMENSSIMATIC S2-200 PLC模糊控制策略进行了工程实现研究，并给出了关键部分的程序。本文所研究的桥式起重机变频调速控制系统，可以实现起重机电机速度的调节，满足节约能源和适应生产的需要。本系统采用PLC模糊控制既保留了PLC的可靠、灵活、适应能力强等特点，又提高了控制系统的智能化程度和系统的静动态特性。仿真结果表明，该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值。 5.会议论文杨岳斌.李辉消防泵自动控制系统改造2005 本文论述了采用可编程PLC控制器和变频器调节电机转速,实现对消防供水系统压力进行自动控制调节.当火情发生时消防泵自动启动,使水压在短时间内达到要求,从而保持相对稳定的压力,满足实际消防用水的要求,大大提高了消防系统正常运行的可靠性,可避免重大事故的发生。 6.期刊论文吕以全.郭勇.孙伯星PLC应用旋转编码器在触摸屏上监控电机转速-内蒙古科技与经济2007(19) 本文介绍了PLC应用旋转编码器在触摸屏上监控电机转数,高速计数器的模式选择,PLC的数据存储区DM6642的初始化的设置,旋转编码器的接线,触摸屏与PLC、旋转编码器的接线,PLC的编程软件设计. 7.学位论文朱元玉大型动态雕塑驱动系统和变频调速控制技术研究2009 随着人民生活水平的提高，旅游事业飞速发展，旅游区大型动态雕塑在提升城市形象和增加旅游项目方面起了重要的作用，也带来了显著的社会效益和经济效益。针对山东威海华夏集团规划的大型动态雕塑重量大、驱动环节多和同步要求高等特点引起的驱动系统设计复杂的问题，研究了大型动态雕塑机械驱动系统的总体方案和电气控制方案，较好地实现了设计目标。研究了大型动态雕塑机械驱动系统的总体方案。为了解决内部可用安装空间小的问题，在机械结构上采用了多台电机驱动并配合行星齿轮减速器的方式，能较好地满足传动机构的驱动要求。采用变频调速技术实现电机转速调节，同时采用变频器的矢量控制模式，实现了电机转速的闭环控制。这种方法不仅解决了电机启动时的机械、电气冲击问题、运行时的稳定性以及制动的安全有效性等问题，还可以有效地节约电能10％以上。研究了以变频器为核心的交流调速系统，设计了硬件控制系统，包括设备和模块的选择等。基本操作面板可供系统调试时的参数设置和修改等，Profibus接口模块可方便地实现与上位机PLC通信。在升降电机和回转电机的同步控制上，采用变频器对电机的转矩进行调节，达到了协调多台电机在转矩输出上保持平衡。研究了以PLC为主体的控制系统，给出了控制系统方案，包括控制电路、控制原理和PLC控制程序流程等内容。分析了三相交流电动机的动态方程和变频器矢量控制的原理，运用Matlab/Simulink等模块建立了电机矢量变频调速系统的仿真模型，分析了启动阶段的转矩特性和转速调节特性，仿真结果表明系统具有良好的稳态特性。分析了组态软件MCGS的功能特点，设计出系统人机界面--“大型动态雕塑监控界面”。人机界面具有操作安全简单的特点，可完全实现自动化控制。可方便地监视系统运行状态，为及时发现和排除故障提供了有效途径。 8.期刊论文刘江歌.齐明侠.岳吉祥.LIU Jiang-ge.QI Ming-xia.YUE Ji-xiang基于PLC的直流电机转速监测及超速控制-机械工程师2006(2)

直流电机测速

单片机课程设计

基于单片机的转速测量系统设计【摘要】介绍了一种基于AT89C51单片机平台,采用光电传感器实施电机转速测量的方法,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块,并采用C语言编程,结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计【关键词】转速测量; 单片机; 霍尔传感器；电机；脉冲。

1.概述 1.1 数字式转速测量系统的发展背景目前国内外测量电机转速的方法很多，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、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、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。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。 1.2 本设计课题的目的和意义在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、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和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。

课程设计实验报告-直流电机测速 (1)

直流电机测速摘要设计一种直流电机调速系统，以STC89C52 为控制核心，通过ULN2003 驱动电机，使用ST151 测量转速，实现了按键输入、电机驱动、转速控制、转速显示等功能。关键词：直流电机, 80C51, ULN2003, 转速控制

第一章题目描述直流小电机调速系统：采用单片机、ul n2003 为主要器件，设计直流电机调速系统，实现电机速度开环可调。要求：1、电机速度分30r /m、60r /m、100r /m共3 档；2、通过按选择速度； 3、检测并显示各档速度。所需器件：实验板（中号）、直流电机、STC89C52、电容（30pFⅹ2、10uF ⅹ2）、数码管（共阳、四位一体）、晶振（12M H z ）、小按键（4 个）、ST151、电阻、发光二极管等。第二章方案论述按照题给要求，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 PW M波，最终在 U LN2003 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。第三章硬件部分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Pr ot eus Pr o 7. 5 进行硬件仿真实现。 1. 时钟电路系统采用12M 晶振与两个30pF 电容组成震荡电路，接STC89C52 的 XTAL1 与 XTAL2 引脚，为微控制器提供时钟源 2. 按键电路

直流电机测速并显示

可实现功能： 1 可控制左右旋转 2 可控制停止转动 3 有测速功能，即时显示在液晶上 4 有速度档位选择，分五个档次，但不能精确控速 5 档位显示在液晶上用到的知识： 1 用外部中断检测电机送来的下降沿，在一定时间里统计脉冲个数，进行算出转速。 2 通过改变占空比可改变电机速度，占空比的改变可以通过改变定时器的重装初值来实现。 3 要想精确控制速度，还需要用自动控制理论里的PID算法，但参数难以选定，故在此设计中没有涉及！ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P1^0 ; sbit PW2=P1^1 ; //控制电机的两个输入 sbit accelerate=P0^2 ; //调速按键 sbit stop=P0^3 ; //停止按键 sbit left=P0^4 ; //左转按键 sbit right=P0^5 ; //右转按键

sbit detect=P3^2; //检测脉冲 sbit lcdrs=P0^0; sbit lcden=P0^1; #define Da P2 uint temp; //保存检测到的电平数据以便比较 uint count; //用于计数 uint aa,bb; //用于计数 uint speed; //用来计算转速 uint a=25000; uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50% uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值uchar dflag; //左右转标志 uchar sflag=1; //用来标志速度档位 #define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动#define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动#define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转 void keyscan(); //键盘扫描 void delay(uchar z); void time_init(); //定时器的初始化 void write_(uchar ); //液晶写指令 void write_data(uchar date); //液晶写数据 void lcd_init(); //液晶初始化 void display(uint rate); //显赫速度 void int0_init(); //定时器0初始化 void keyscan(); //键盘扫描程序 void judge_derection(); void main() { time_init(); //定时器的初始化 lcd_init(); //液晶初始化 int0_init(); //定时器0初始化 while(1) { } } void time_init()

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。

转速测量方法

转速测量方法可以分为两类，一类是直接法，即直接观测机械或者电机的机械运动，测量特定时间内机械旋转的圈数，从而测出机械运动的转速；另一类是间接法，即测量由于机械转动导致其他物理量的变化，从这些物理量的变化与转速的关系来得到转速。同时从测速仪是否与转轴接触又可分为接触式，非接触式。目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法和振动测速法。 1．光电码盘测速法这是通过测出转速信号的频率或周期来测量电机转速的一种无接触测速法。光电码盘安装在转子端轴上，随着电机的转动，光电码盘也跟着一起转动，如果有一个固定光源照射在码盘上，则可利用光敏元件来接受光，接收到光的次数就是码盘的编码数。若编码数为l，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速 n=(N/t*l)*60。 2．霍尔元件测速法利用霍尔开关元件测转速的。霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速。 3．离心式测速法离心式转速表是利用物体旋转时产生的离心力来测量转速的。当离心式转速表的转轴随被测物体转动时，离心器上的重物在惯性离心力作用下离开轴心，并通过传动系统带动指针回转。当指针上的弹簧反作用力矩和惯性离心力矩相平衡时，指针停止在偏转后所指示的刻度值处，即为被测转速值。这就是离心式转速表的原理。测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，转速表的轴要与电机的轴保持同心，否则易响准确读数。 4．测速发电机测转速利用直流发电机的电枢电动势E与发电机的转速成正比的这一关系测量转速。测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压信号输出，在输出端接一个刻度以转速为单位的电压表，即可读出转速。 5．闪光测速法利用可调脉冲频率的专用电源施加于闪光灯上，将闪光灯的灯光照到电机转动部分，当调整脉冲频率使黑色扇形片静止不动时，此时脉冲的频率是与电机转动的转速是同步的。若脉冲频率为，则电机的转速为(r/min)。

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

单片机控制直流电机并测速(电压AD、DA转换以及pwm按键调速正转反转)

单片机原理及应用课程设计报告书题目：用单片机控制直流电动机并测量转速姓名：徐银浩学号：1110702225 专业：电子信息工程指导老师：沈兆军设计时间：2014年 11月信息工程学院

目录 1. 引言 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 系统功能要求 (1) 2. 方案设计 (1) 3. 硬件设计 (3) 3.1 AT89C51最小系统 (3) 3.2 按键电路 (4) 3.3 A/D转换模块 (4) 3.4. D/A转换模块 (6) 3.5 电机转速测量电路 (7) 3.6 显示电路 (8) 3.7 总电路图 (10) 4. 软件设计 (111) 4.1 系统主程序设计 (12) 4.2 按键扫描程序设计 (12) 4.3 显示子程序 (12) 4.4 定时中断处理程序 (12) 4.5 A/D转换程序 (13) 5. 系统调试 (14) 6. 设计总结 (16) 7. 参考文献 (17)

8. 附录A；源程序 (18) 9. 附录B；电路原理总图、作品实物图片 (23)

用单片机控制直流电动机并测量转速 1 引言 1.1. 设计意义电动机作为最主要的动力源，在生产和生活中占有重要地位。电动机的调速控制过去多用模拟法，随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制也发生了深刻的变化，本系统利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过滑动变阻器向ADC0809输入控制电压信号，经AD后，输入到AT89C51中，AT89C51将此信号转发给DAC0832，通过功放电路放大后，驱动直流电机。 1.2.系统功能要求单片机扩展有A/D转换芯片ADC0809和D/A转换芯片DAC0832。通过改变A/D输入端可变电阻来改变A/D的输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电动机的转速。手动扩展。在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电动机减速减。在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。用显示器LED或LCD显示数码移动的速度，及时形象地跟踪直流电动机转速的变化情况。 2 方案设计为了使用单片机对电动机进行控制，对单片机的基本要求应有足够快点速度；有捕捉功能。总体设计方案如图所示

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：

简易小直流电机测速

科信学院课程设计说明书（2012/2013学年第二学期）课程名称：单片机应用课程设计题目：简易小直流电机测速专业班级：10级自动化三班学生姓名：师鑫源学号：100412309 指导教师：苗敬利高敬格王巍杨怡君设计周数：两周设计成绩： 2013年6月27日目录

摘要.......................................................................................................... ............................ (3) 1、课程设计目的 (4) 2、课程设计要求 (4) 3、课程设计器材 (4) 4、课程设计正文 (5) 4.1系统分析与实施 (5) 4.2硬件部分 (5) 4.2.1 STC90C52AD功能参数介绍 (5) 4.2.2时钟电路设计 (6) 4.2.3按键电路设计 (8) 4.2.4显示电路设计 (8) 4.2.5复位电路设计 (9) 4.2.6检测电机转速的电路设计 (10) 4.3系统硬件调试 (12) 4.3.1.调试方案 (12) 4.3.2.仿真调试结果 (12) 4.3.3硬件调试结果 (12) 4.4 软件设计 (14) 4.4.1软件系统分析 (14) 4.4.2 系统软件设计 (17) 4.4.3 系统软件实施与调试 (23) 5、课程设计总结 (23) 6、课程设计经验 (24) 7、参考文献 (24) 附录一、protel软件绘制的工作原理图 (11) 附录二、PROTUES软件绘制的仿真图 (13) 摘要

电机测速设计

河南科技大学电子课程设计报告题目：电动机测速器专业班级：姓名：时间：指导教师：

目录摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1 电动机转速测量现状及前景 (3) 1.2 研发意义 (3) 2 总体设计方案 (4) 2.1 设计思路 (4) 2.2 总体设计框图 (5) 3 设计原理分析 (5) 3.1 电源的选择 (5) 3.2转速测量原理 (5) 3.3开关型霍尔传感器介绍 (5) 3.4定时电路 (6) 3.5 控制电路 (7) 3.6计数器电路 (9) 3.7驱动显示电路 (11) 3.8总体电路 (11) 4 总结与体会 (12) 参考文献 (12)

电机测速器摘要：本论文要设计一个用霍尔传感器来测量电动机的转速系统，并做出相应的仿真分析，画出原理图。为了知道电机的实际转速，需要实时监测电机轴的转速，该系统利用霍尔传感器采集脉冲信号，涉及到信号的采集，控制计数、译码、显示。论文所设计的系统用到的器件都是本专业电路中常见的器件，价格便宜，且其结构简单，原理易于掌握，但却能较精确测得电机的转速关键词：霍尔传感器555触发器CD4511 4518 数码管 1引言 1.1电动机测速发展现状及前景目前国内外对电动机的测速方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、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。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测速系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。由于电磁测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和反应快等优点，使得光电传感器在检测和制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。 1.2 研发意义

直流电机调速与测速系统设计

直流电机调速与测速系统设计【摘要】直流电机具有宽广的调速范围，平滑的无级调速特性。利用PWM 脉冲信号的占空比决定输出到直流电机的平均电压的大小。通过调节占空比，可以实现调节输出电压的目的，而且输出电压可以实现无级连续调节。以AT89S51单片机为核心的直流电机调速与测速系统的设计方法，给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。【关键词】直流电机；单片机；调速测速；PWM；占空比直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。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复杂、功能单一，调试困难。采用单片机控制系统，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。 1.基于单片机的PWM直流调速原理 PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM 驱动控制的调整系统中，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。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。 2.调速和测速系统的主体电路设计整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。 2.1 直流电机调速的设计方案驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。系统方框图如图1所示。

电机测速方法的研究

电机速度测试方法的研究一、基本内容通常，常用的测速方法有：旋转轴编码器测速、直流发电机测速、交流测速发电机测速、光电测速等。本实验中用到轴编码器测速、交直流测速发电机测速以及无接触式转速表测速。 1、轴编码器测速及其原理增量式编码器由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。在主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝，形成均匀分布的透明区和不透明区。鉴向盘与主码盘平行，并刻有a、b两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小；当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压，且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。光电编码器的测量准确度与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，能分辨的角度α为： α=360°/n （1）分辨率=1/n （2） 2、交直流测速发电机测速原理通过负载带动发电机转动，发电机转动后根据电磁感应原理产生电动势，从而有对外输出电压U，输出电压U正比于转速，进而测出转速。 3、非接触式转速表测量原理非接触式转速计系采用光电反射原理的量法（光学RPM 转速测量法）。转速计发射出的红外线经固定在待测目标上的反射条反射后，即携带有关转速的信息，当转速计接收到反射波后，经过处理即得到转速测量数据。二、实验内容 1、采用无接触式转速表测速序号n(r/min) n标准序号n(r/min) n标准 1 10 2 100 11 1100 1100 2 199 200 12 1201 1200 3 302 300 13 1300 1300 4 401 400 14 1400 1400 5 501 500 15 1501 1500 6 599 600 16 1600 1600 7 700 700 17 1700 1700

计算机控制系统课程设计直流电机测速调速系统

XI`AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY 课程名称直流电机测速调速实验专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：秦刚成绩： 2016年7月11 日

计算机控制系统课程设计 ——直流电机测速调速系统一、选定题目：电机速度控制系统二、设计目的和要求：计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。三、功能需求： 1、基本功能：（1）该系统使用实验箱的直流电机、1602 液晶、 DA、键盘等模块完成设计；（2）直流电机通过DA模块使用PWM方式进行驱动及调速；（3）能够通过 1602 液晶显示当前转速及 PWM占空比；（4）通过按键控制电机的启动和停止。 2、扩展功能：（1）能够通过按键手动输入目标转速（转/秒），启动电机后控制电机稳定在目标转速；（2）使用 1602 液晶实时显示目标转速、当前转速及启停状态（on/off ）。四、实验思路：本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据 PWM调速的基本原理，控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的调速，并通过单片机控制速度的变化。本设计的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前

提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。用51 来产生 PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。本次课程设计我们采用定时器产生PWM方波。定时器产生PWM:这种方法利用了定时器溢出中断，在中断服务程序改变电平的高低，在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的pwm波形。五、实验设备：单片机开发实验仪一台； AT89C51； LCD1602； DA数模转换；按键；光电开关六、实验原理： 1、硬件框图：硬件部分主要由电位器、模数转换模块、51 单片机、显示模块、驱动电路和无刷直流电机组成。其功能框图如下：

直流电机PWM调速与控制设计报告

综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801 学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制

一、题目直流电机调速与控制系统设计。二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；

直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等，