运动控制-M法T法测速单片机程序设计
基于单片机系统的电机转速测量电路设计
2021.02科学技术创新基于单片机系统的电机转速测量电路设计杨扬（徐州工程机械技师学院，江苏徐州221000）1转速测量方法本电路设计转速测量是用增量式编码器结合单片机，采用M/T 法，完成测速工作并显示。
增量式编码器与电机相连，输出信号接入本设计电路,即可实现转速测量及显示。
1.1增量式轴编码器光电轴角编码器,又称轴编码器或光电角位置传感器，是通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，并与单片机、计算机等控制器及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示。
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，轴编码器主要分为增量式、绝对式与混合式3种,其中增量式轴编码器主要用于测量转子速度,绝对式轴编码器主要用于测量转子的空间位置,混合式轴编码器是增量式轴编码器与绝对式轴编码器的组合后端加入处理芯片之后,3种轴编码器都具有测量转子速度与空间位置的功能。
增量式轴编码器的结构如图1。
图1增量式轴码器的结构1.2M/T 法测转速常用的采用旋转编码器的数字测速方法有三种：M 法、T 法、M/T 法。
检测T C 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M 1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M 2，用来计算转速的方法，称作M/T 法测速。
高频脉冲的频率为f 0，则准确的测速时间为Tt ＝M 2/f 0,电机的转速为：采用M/T 法测速时，应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器计数器同时开启与关闭，以减少误差。
只有捕捉到编码器脉冲前沿时，两个计数器才同时开启与停止计数。
图2M/T 法测速2硬件电路设计单片机测量转速基本原理框图如图3所示，本模块的设计思路是：引入编码器信号，对编码器信号进行简单的整形后，送入光耦将信号隔离，经光耦隔离后信号送入CPLD 进行预处理（辨向、倍频），然后送入单片机计算转速，送入LED 数码管显示。
测速模块由整形电路、cpld 、单片机、LED 显示电路组成。
图3硬件电路设计框图2.1传感器部分主要分为两个部分，第一部分是光电编码器，将电机的转速信号转换为脉冲信号。
单片机实验-单片机速度测量及控制实验
单片机速度测量及控制实验姓名：徐晨学号：5130208383 班级：F1302014 小组成员：王林涛赵路杰一、实验目的综合应用，进一步掌握定时器计数器的使用，完成转速测量；全面掌握闭环控制原理，用PWM调制方式控制电机转速。
二、实验分工小组成员共同完成单片机的编程与调试工作。
三、实验设备清单、接线图、原理图1、实验器材：51单片机控制板，BCD拨码盘，电机驱动及转侧测量电路2、51单片机电路3、转速控制电路4、BCD拨码盘电路四、实验内容及过程1、实时转速测量及显示。
（每秒的转速）2、用2位拨码盘设定目标转速（每秒转速），实现PWM的电机调速控制。
数码管分别显示转速设定值和实时测量值（每秒转速）。
五、编程说明1、四位数码管采用静态显示方式。
数码管为共阳极2、转速传感器采用光电式传感器，输出为脉冲信号，已接到定时计数器T0。
建议T1定时，T0计数，计算1秒钟的脉冲个数，就可以简单的测量出转速值。
3、PWM脉宽调制方式，通过编程改变高低电平的占空比，从而调整电机的平均电压，以达到调速的目的。
由P1.5输出控制。
序号电路名称器件名称地址号备注1 LED显示U16（74LS273）7FF8H 写输出2 U17（74LS273）7FF9H3 U18（74LS273）7FFAH4 U19（74LS273）7FFBH5 继电器与指示灯U30、U31（74LS175）7FFCH6 A/D转换电路U12（ADC0809）DFF8H 通道0，读写7 DFF9H 通道1，读写8 DFFAH 通道2，读写9 DFFBH 通道3，读写10 DFFCH 通道4，读写11 DFFDH 通道5，读写12 DFFEH 通道6，读写13 DFFFH 通道7，读写14 D/A转换电路U10（DAC0832）EFFFH 写输出15 BCD拨码盘U4（74LS244）BFFFH 读输入5、程序框图6、控制程序LED1 EQU 30HLED2 EQU 31HLED3 EQU 32HLED4 EQU 33H电机驱动直流电机转速测量单片机PWM输出PC机SETL EQU 34HSETH EQU 35HREALL EQU 36HREALH EQU 37HAIM EQU 38H ;目标目标速度REAL EQU 39H ;真实速度ONEMSECOND EQU 3AHPWMH EQU 3BHPWML EQU 3CHTEMP EQU 3DHSUBC EQU 3EHORG 0000HLJMP BEGINORG 001BHLJMP INTERT1ORG 0060HBEGIN:SETB EASETB ET1SETB TR1MOV TMOD,#15H; 设置计数器0方式2，计时器1方式1 MOV TH0,#00H;MOV TL0,#00H;MOV TH1,#4CHMOV TL1,#00H;MOV R7,#20MOV PWMH,#15MOV PWML,#15MAIN:LCALL READ_BCD;LCALL RUNPWM;LCALL DISPLAY;LCALL ADJUSTPWM;AJMP MAINRUNPWM:MOV TEMP,PWMHPWMON:SETB P1.5LCALL DELAY1MSDJNZ PWMH,PWMONMOV PWMH,TEMPPWMOFF:MOV TEMP,PWMLCLR P1.5LCALL DELAY1MSDJNZ PWML,PWMOFFMOV PWML,TEMPRETADJUSTPWM:MOV A,AIMCLR CYSUBB A,REALJC OVERSPEED BELOWSPEED:CLR CYMOV A,PWMHSUBB A,#1MOV PWMH,AMOV A,PWMLADD A,#1MOV PWML,ARETERROR1:MOV A,TEMPMOV B,#2DIV ABMOV TEMP,AMOV A,PWMHADD A,TEMPMOV PWMH,AMOV A,PWMLSUBB A,TEMPMOV PWML,ARETOVERSPEED:MOV A,PWMLCLR CYSUBB A,#1MOV PWML,AMOV A,PWMHADD A,#1MOV PWMH,ARETERROR2:MOV A,TEMPMOV B,#2DIV ABMOV TEMP,AMOV A,PWMHSUBB A,TEMPMOV PWMH,AMOV A,PWMLADD A,TEMPMOV PWML,ARETINTERT1:MOV TH1,#4CHMOV TL1,#00HDJNZ R7,NEXTCLR TR1CLR TR0MOV REAL,TL0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HSETB TR0MOV R7,#20NEXT:SETB TR1RETIREAD_BCD:SETB P1.7 ;选择BCD相关数码MOV DPTR,#0BFFFHMOVX A,@DPTRCPL AMOV R0,AANL A,#0FHMOV SETL,AMOV A,R0SWAP AANL A,#0FHMOV SETH,AMOV LED2,SETLMOV LED1,SETH ;设定速度的十位在SETH，个位在LEDH MOV B,#10MOV A,SETHMUL ABADD A,SETL ;MOV AIM,A ;设定温度值存在AIM中RETDISPLAY: ;显示程序MOV A,LED1ANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FFBHMOVX @DPTR,AMOV A,LED2ANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FFAHMOVX @DPTR,AMOV A,REALMOV B,#10DIV ABMOV REALH,AMOV REALL,BMOV A,REALHANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FF9HMOVX @DPTR,AMOV A,REALLANL A,#0FHMOV DPTR,#DSEG1MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#7FF8HMOVX @DPTR,ARETDSEG1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB 99H,92H,82H,0F8HDB 80H,90H,88H,83HDB 0C6H,0A1H,86H,8EHDELAY1MS:MOV ONEMSECOND,#0FFH ;DJNZ ONEMSECOND,$RETEND六、实验结果与分析通过设计合适的程序，完成了转速读取与控制的要求，每秒转速控制波动范围在2转左右，实现了较好的控制效果。
运动控制
一．调节电动机的转速有三种方法：1.调节电枢供电电压U2.减弱励磁磁通改变电枢回路电阻R二．常用可控直流电源有三种：1旋转变流机组2静止式可控整流器3直流斩波器或脉宽调制变换器三．由于电流波形脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。
实际应用中常希望尽量避免发生电流断续。
四．桥式可逆直流脉宽调速系统中R。
的用作是:为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R。
（或电抗），合上电源以后，延迟用开关将R。
短路，以免在运行中造成附加损耗。
五．调节系统转速控制的要求和指标：稳态指标：1.调速。
在一定的最高转速和最低转速范围，分档地（有极）或平滑地（无极）调节转速。
2.稳速。
以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下部允许有过大的转速波动。
以确保产品的质量。
动态指标：加、减速。
频繁起、制动得设备要求加。
减速尽量快，以提高生产率;不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
六．调节系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。
七．闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系。
八．闭环与开环之间的关系：闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此需付出代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
九．系统的精度依赖于给定与反馈检测的精度。
十．PID调节器中有比例微分（PD），比例积分（PI），比例积分微分（PID）。
十一．采用比例放大器有静差的根本原因？采用积分调节器表现无静差的根本原因？在采用比例调节器的调速系统中，调节器的输出Uc=Kp△Un，只要电动机在运行，就必须有转速静差电压△Un，即为调速系统游静差的根本原因。
采用积分调节器限时控制电压Uc是转速偏差电压△Un的积分即Uc=1/τ∫t 0△Undt+Uco,在稳态时△Un为零，当△Un变化时，只要其极性不变，即Un*》Un，由于积分作用，Uc会一直增加，进而转速增加，知道△Un=0时，Uc不再增加，但Uc不为零，且大于负载变化前的Uc，从而使电枢电压增大，克服了负载电流增加的压降，从而消除静差。
运动控制-M法T法测速单片机程序设计.
M法、T法测速单片机程序设计摘要本设计为M法、T法测速的单片机程序设计。
使用STC89C52单片机作为控制器，使用该单片机的外部中断和定时器对编码器的输出的脉冲进行采样来计算出电机的转速。
可以使用按键输入来调整M法、T法测速法中Z、Tc和Tt等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适应性。
参数选择结果和电机转速计算结果均显示在LCD1602上。
关键字：STC89C52，M法、T法测速，LCD1602，电机转速0 / 30ⅠAbstractThis design as m, t-law velocity measurement of single-chip computer programming. Using STC89C52 single-chip computer as the controller, using the microcontroller's external interrupts and timers for encoder output pulse is sampled to calculate the speed of the motor. Can be adjusted using touchtone m, t law Velocimetry parameters such as z, Tt and Tc, as well as in speed measurement method of choice, as a way to enhance the adaptability of this design. Parameter selection and calculation of motor speed results are available on LCD1602.Keywords：STC89C52,M、T method, the LCD1602, Motor speedⅡ目录第1章绪论 01.1 旋转编码器 01.2 数字测速的精度指标 (1)1.2.1 分辨率 (1)1.2.2 测速误差率 (2)1.3 M法测速 (2)1.4 T法测速 (3)第2章硬件系统设计 (4)2.1 STC89C52介绍 (5)2.2硬件电路 (6)2.3.1时钟电路 (7)2.3.2 显示电路 (7)2.3.3 速度检测电路 (8)2.3.4 按键输入电路 (9)第3章系统软件设计 (9)3.1 主程序设计 (9)3.1 M法测速程序设计 (10)3.2 T法测速程序设计 (11)总结 (13)参考文献 (14)Ⅲ附录A 系统原理图 (15)附录B 主要C语言源程序 (16)Ⅲ第1章绪论1.1旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。
一种基于M／T测速法的数字测速电路
图１
图２
增量式 光电编码 器在 圆盘上有 规则地 刻有透 光和 不透光 的线条， 在圆盘 两 侧 安放 发光 元件 和光 敏元 件 。 当圆盘 随 电机 旋 转 时， 光敏 元件 接受 的 光增 量 随透 光线 条 同步变 化 ， 敏元 件输 出波 形 经过整 形 后 变成脉 冲 。码 盘上 有 向 光 标 志， 转一 圈 ｚ 输 出一 个脉冲 。此外 ， 每 相 为判 断 旋转 方 向， 盘还 提供 相位 码 相差 ９ 。 的两路 脉 冲信 号 。将 Ａ、Ｂ两 相 脉冲 中任 何 一相 输入 计 数器 中， ０ 均 可使 计数 器进 行计 数 。编码 盘 输 出的 Ｚ相脉 冲用 于 复位 计数 器 ， 转一 圈复 每 位一次计数器 。 由于 Ａ 、Ｂ两 相的脉 冲 相位 相差 ９ 。， 电机 正 转 时， 相 脉冲 超 前 Ａ相 Ｏ 当 Ｂ 脉冲 ９ 。， ０ 触发 器总 是在 Ｂ 冲 为高 电平 时 触发 ， 脉 这时 Ｄ 发器 的输 出端 Ｑ 触 输 出为 高 电平 。 当电机 反转 时， Ａ相脉冲 超前 Ｂ相脉 冲 ９ 。， Ｄ触发 器总 是在 ０ 则
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在 石 油 、矿 业 、 电力 等工 矿 企 业 中，电机 有 着 ，泛 的应 用 领域 。有 时 需要对 电机的 转速 进行 控 制， 而实现 转 速控 制 的前 提是 测 出 目前 电机 的转速 值。尤其 是在 电机 拖动领 域， 但要 求测 量转 速 的准确 性， 不 而求 要 求测量 的 实 时性 。 本文 介 绍了一 种 高精度 测量 电机 转速 的数 字测速 电路， 电路 以 ８Ｃ １ 该 ０ ５ 单片机 为核 心， 先利 用光 电编码 盘 将 电机 转 速转 变成 光， 然后 通过 Ｄ触发 器和 适当 的逻 辑 门电路将 得 到 的光信 号转 变 为 ８ Ｃ １ 片机 能够 处 理的 电信 号 。 ０５ 单 ８Ｃ１ ０ ５ 单片机 处理后 得 到 的转 速数 据通 过 中断形 式反 馈给相 应 调速程 序， 调速 程 序 根据 转速 数 据 即 可执 行 相应 的程序 进 行 调速 。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第4、5章
习题四4.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nmU =15V ，转速调节器限幅值为*im U =15V ， n N =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？解： （1）150.01min/1500/minnm N U VV r n r α=== 5500/min 0.01min/nU Vn r V rα===*150.375/40im dm U V V A I Aβ===*0.37510 3.75i d U I V β==⨯= 0.37510 3.75i d U I V β==⨯=0.1275001024.17520e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== （2）堵转时，V I U dm i 15*==β， 0.1270402420e d c s C n I R U V K +⨯+⨯=== 4.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nmU U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）*80.32/40im dm U VV A I Aβ===80.008min/1000/minnm N U VV r n r α=== 2) 040 1.560d d dm U E I R I R V ∑∑=+⨯=⨯=⨯=这时： *8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定。
使用单片机制作的测速表
使用单片机制作的测速表测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速，首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时，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。
使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。
一、脉冲信号的获得可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。
下面逐一进行分析。
1．霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。
图1 CS3020外形图使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
2．光电传感器光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。
以透射式为例，如图2所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。
为此，可以制作一个遮光叶片如图3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。
当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。
图2光电传感器的原理图图3遮光叶片3．光电编码器光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。
基于DSP控制器的M_T法测速_崔桂梅
图 $" % & # 法测速原理
在常规 ! " # 法测速中， 测速时间是程序设定 而脉冲数为 " ) 时间内光电编码器 的计数时间 " ) ， 输出脉冲个数。开始时刻与光电编码器输出脉冲 上升沿并非一定同步到达。同样， 结束时刻也很 难刚好与光电编码器输出脉冲上升沿同步。这两 个时间差都与转速的大小有关， 而与高频计数器 中的频率无关。由此引起的计数和计时的时间差 可能比高频时钟周期大很多， 从而降低了测速的 确保高频 精度。由 ! " # 法测速的误差根源可知： 时钟计数器与光电编码器输出脉冲计数器同时开 启与关闭是提高测速精度的关键所在。
1 1 在高性能的电机调速系统中， 转速反馈量的 测量 精 度 直 接 影 响 着 电 机 调 速 控 制 系 统 的 性
［ !］ 能 。光电编码器由于具有精度高、 线性度好的
1 1 &7
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式 （!） 中， % 和 ! 6 均为常值， 因此转速 & 正比于脉 冲个数 "! 。高速时 "! 大， 量化误差较小， 随着转 速的降低误差增大， 转速过低时 "! 将小于 ! ， 测速 装置便不能正常工作。所以 ) 法测速只适用于高 速段。其测速原理如图 ! 所示。
・ *+/・
! !! !速方法中， ) * + 法是综合性能最佳的一种。在电 机调速系统中， 使用的是 +)’-"2./"%20,&’( 芯 片作为控制器。该芯片功耗低、 指令执行周期短 （ "3 45） ， 增强了控制器的实时控制能力
［ "］ ［ -］
收稿日期： "$$>?$-?$> ； 修改稿收到日期： "$$>?$%?!3 作者简介： 崔桂梅 （ !><-?） ， 女， 内蒙古包头人， 教授， 博士， 主要研究方向为计算机控制和智能控制。
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M法、T法测速单片机程序设计摘要本设计为M法、T法测速的单片机程序设计。
使用STC89C52单片机作为控制器，使用该单片机的外部中断和定时器对编码器的输出的脉冲进行采样来计算出电机的转速。
可以使用按键输入来调整M法、T法测速法中Z、Tc和Tt等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适应性。
参数选择结果和电机转速计算结果均显示在LCD1602上。
关键字：STC89C52，M法、T法测速，LCD1602，电机转速ⅠAbstractThis design as m, t-law velocity measurement of single-chip computer programming. Using STC89C52 single-chip computer as the controller, using the microcontroller's external interrupts and timers for encoder output pulse is sampled to calculate the speed of the motor. Can be adjusted using touchtone m, t law Velocimetry parameters such as z, Tt and Tc, as well as in speed measurement method of choice, as a way to enhance the adaptability of this design. Parameter selection and calculation of motor speed results are available on LCD1602.Keywords：STC89C52,M、T method, the LCD1602, Motor speedⅡ目录第1章绪论 (1)1.1 旋转编码器 (1)1.2 数字测速的精度指标 (2)1.2.1 分辨率 (2)1.2.2 测速误差率 (2)1.3 M法测速 (2)1.4 T法测速 (3)第2章硬件系统设计 (5)2.1 STC89C52介绍 (5)2.2硬件电路 (6)2.3.1时钟电路 (6)2.3.2 显示电路 (7)2.3.3 速度检测电路 (8)2.3.4 按键输入电路 (8)第3章系统软件设计 (9)3.1 主程序设计 (9)3.1 M法测速程序设计 (10)3.2 T法测速程序设计 (11)总结 (12)参考文献 (13)附录A 系统原理图 (14)附录B 主要C语言源程序 (15)Ⅲ第 1 页第1章 绪论1.1 旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP ）。
它分为绝对式和增量式两种。
技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。
单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B 相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
1、增量式编码器增量式编码器轴旋转时，有相应的相位输出。
其旋转方向的判别和脉冲数量的增减，需借助后部的判向电路和计数器来实现。
其计数起点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。
还可以把每转发出一个脉冲的Z 信号，作为参考机械零位。
当脉冲已固定，而需要提高分辨率时，可利用带90度相位差A ，B 的两路信号，对原脉冲数进行倍频。
增量式旋转编码器示意图如图1-1所示。
图1-1 增量式旋转编码器示意图第 2 页2、绝对值编码器绝对值编码器轴旋转器时，有与位置一一对应的代码（二进制，BCD 码等）输出，从代码大小的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路。
它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置地代码，并准确地找到零位代码。
一般情况下绝对值编码器的测量范围为0～360度，但特殊型号也可实现多圈测量。
1.2 数字测速的精度指标1.2.1 分辨率分辨率定义：改变一个计数值所对应的转速变化量，用符号Q 表示。
当被测转速由n1变为n2时，引起记数值增量为1，则该测速方法的分辨率是分辨率Q 越小，说明测速装置对转速变化的检测越敏感，从而测速的精度也越高。
1.2.2 测速误差率测速误差率:转速实际值和测量值之差与实际值之比, 记作测速误差率反映了测速方法的准确性，δ越小，准确度越高。
测速误差率的大小决定于测速元件的制造精度，并与测速方法有关。
1.3 M 法测速M 法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。
速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所12n n Q -=100%n nδ∆=⨯第 3 页占的比例会变大，所以M 法宜测量高速。
如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。
计算公式为：c160ZT M n =时钟Z = 倍频系数 x 编码器光栅数。
M 法测速的分辨率： cc 1c 16060)1(60ZT ZT M ZT M Q =-+=M 法测速误差率： %1001%10060 )1(60 601c1c 1c 1max ⨯=⨯-=M ZT M ZT M ZT M δ 在上式中，Z 和 Tc 均为常值，因此转速 n 正比于脉冲个数。
高速时M1大，量化误差较小，随着转速的降低误差增大。
所以，M 法测速只适用于高速段。
1.4 T 法测速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。
因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。
速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T 法宜测量低速。
如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。
计算公式为：2060ZM f n =第 4 页T 法测速的分辨率)1(6060)1(602202020-=--=M ZM f ZM f M Z f Q Ｔ法测速误差率%10011%10060 60 )1(602202020max⨯-=⨯-=M ZM f ZM f M Z f δ 低速时，编码器相邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M2多，所以误差率小，测速精度高，故T 法测速适用于低速段。
第2章硬件系统设计2.1 STC89C52介绍STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出第 5 页的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳图2-2 单片机原理图2.2硬件电路2.3.1时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
内部方式的时钟电路如图4—2(a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
其电路图2-3如下所示：第 6 页第 7 页图2-3 STC89C52的时钟电路2.3.2 显示电路本设计的显示部分使用的是液晶显示器LCD1602，该显示器只能显示英文字母和数字，所以参数的说明尤其英语意思或是符号代替。
屏幕上会显示参数、模式以及计算后的速度。
图2-4 显示电路原理图第 8 页2.3.3 速度检测电路光电编码器是开漏输出，所以在和单片机连接时需要加上拉电阻。
编码器输出端连接到51单片机外部中断0引脚上所以就可以在每次接收到脉冲时就能触发外部中断。
图2-5 测速电路原理图2.3.4 按键输入电路按键输入负责调整测速模式和改变参数的值，一个按键是“确认”按键，一个是“加”按键,在模式选择时为T 法选择键；另一个是“减”按键, 在模式选择时为M 法选择键。
在调整参数的时候，也是根据“减”“加”调整参数。
其电路图如图2-6所示。
图2-6 按键输入电路第3章系统软件设计3.1 主程序设计本设计程序运行时，通过按键输入首先来选择测速方法，然后设定测速法中T 和Z等参数。
如果选择M法测速则外部中断0和定时器0同时打开，当计时时间Tc到时，读取外部中断中对脉冲个数M1，最终计算出转速并显示。
如果选择的是T法测速则只开外部中断0关闭定时器0，当外部中断检测到第一脉冲时打开定时器0开始计数。
检测到第二个脉冲是关闭定时器计算转速。
图3-1为主程序流程图。
第 9 页图3-1 主程序流程图3.1 M法测速程序设计选择M法测速模式后，打开外部中断0，同时开启定时器0开始一定时间的定时，外部中断开始计数脉冲个数。
当定时间到的时候关闭外部中断和定时器，读取外部中断计数的个数并计算速度。
M法测速程序流程如图 3-2所示。
第 10 页图3-2 M法测速程序流程图3.2 T法测速程序设计程序初始化完成后选择T法测速模式，只打开外部中断0，当外部中断检测到脉冲的第一个跳变时打开定时器0的中断开始计时。