转速测量显示系统
转速仪表使用说明书
SAIL-ZKZ-III 电厂转速智能控制仪表使用说明书一、概述电厂转速监控装置可以同时输入两路信号测量，显示机组转速/频率、转速百分比/转速最大值等，还具有传感器的断线报警、故障（蠕动）报警以及对应机组转速8 个报警点输出等功能。
该测控仪充分利用单片机的特长，实现了精度高、功能强、高可靠、易操作等优点。
其最突出的优点在于只与测量信号的频率有关而与信号电压幅值无关，因而特别适合低残压信号的测量。
它集频率表、转速表、转速继电器、转速测试仪表于一体。
不用担心转速接点出口值因长期运行而变化，提高了可靠性，该测控仪还能保存记忆当前机组转速最大值，这给机组甩负荷实验，事故过速分析带来极大方便。
测控仪采用回差方式消除出口继电器抖动，对于机组刹车引起的波形畸变，则采用闭锁方式防止输出误动作，根据电厂运行需要，可以在现场方便地对8 个转速出口值进行一定范围的整定。
该仪表还具有标准电流输出、Modbus-RTU 模式RS485 通讯接口，可以方便的与计算机接口，可作为水电厂全厂计算机监控系统的组成部分。
二、技术性能测量输入信号：一路标准脉冲信号，测量转速；一路PT 信号，测量发电机输出频率测量频率范围：PT 为0.3~150Hz/0.2~250V ，标准脉冲信号0 ~ 8KHz 测量精度：0.1 ％士1 字显示内容：机组转速/频率、转速百分比/ 转速最大值输出信号：八路报警继电器，每点可在0~200% 的范围内自由设定；一路发动机组蠕动故障报警；一路断线报警输出触点容量：A1~A8 为5A/250VAC、5A/30VDC ;故障和断线为3A/250VAC、3A/30VDC 模拟量输出： 4 ~ 20mA 、0 ~ 10mA 、0 ~ 20mA通讯输出：Modbus-RTU模式，RS485接口，波特率最大为19200 bit/s最大值记忆：能记忆显示转速大值，可由用户清除工作环境：温度0~50 C 湿度：＜ 85 %工作电源：开关电源100~260VAC/DC外形尺寸：160X80X125mm 开孔尺寸：152X76mm功耗：5W三、仪表操作说明1 6 Omni报警指示灯AL1~AL8、故障报警指示灯ERR与断线报警指示灯CVT，每个指示灯都有对应的输出继电器。
霍尔式传感器转速测量系统的设计课件
设计时应考虑选择合适的算 法，以准确提取转速信息。
还需要考虑如何将转速值进行 显示或输出，以满足用户的需
求。
05
系统测试与验证
测试环境搭建
01Biblioteka 0203测试设备霍尔式传感器、转速计、 信号发生器、示波器、数 据采集卡等。
测试环境
搭建一个封闭的测试环境 ，模拟实际工作条件，包 括温度、湿度、振动等环 境因素。
要根据传感器的输出信号特性和系统要求， 选择合适的放大器和反馈回路，以保证信号 放大的效果和稳定性。
信号处理电路设计
01
信号处理电路的作用
对放大后的信号进行进一步的处理，如滤波、整形等，以便得到准确的
转速信息。
02
信号处理电路的组成
主要包括比较器、滤波器、触发器等部分。
03
信号处理电路的设计要点
要根据系统的测量精度和抗干扰能力要求，选择合适的比较器和滤波器
霍尔元件
利用霍尔效应制成的半导体元件， 能够将磁场信号转换为电信号。
霍尔元件工作原理
当磁铁靠近霍尔元件时，由于磁场 的作用，霍尔元件内部产生霍尔电 动势，从而输出相应的电压信号。
霍尔式传感器的应用
转速测量
利用霍尔式传感器测量旋转物 体的转速，通过测量磁铁的旋
转速度来计算转速。
磁场检测
霍尔式传感器可用于检测磁场 强度、方向和变化，广泛应用 于电机控制、磁记录等领域。
位置检测
通过检测磁场的变化，霍尔式 传感器还可以用于检测物体的 位置和位移，如接近开关、位 移传感器等。
电流检测
在电力系统中，霍尔式传感器 可用于测量电流大小和方向， 具有测量精度高、线性度好等
优点。
03
系统硬件设计
HY01智能转速仪说明书
HY01智能转速仪说明书
一、概述。
本系列产品采用表面封装模块化工艺，大大提高了仪表的抗干扰能力，具有显示、控制、变送、通讯、万能信号输入等功能，适用于温度、湿度、压力、液位、瞬时流量、速度等多种物理量检测信号的显示及控制，并能对各种非线性输入信号进行高精度的线性校正。
可广泛用于电力、冶金、化工、石化、造纸印染、酿造、烟草、航天基地等领域。
采用最新无跳线技术，使输入端口具备万能信号输入功能，只需通过改变内部参数，即可实现多种输入信号（各种热电偶、热电阻、远传压力、标准电压号）之间的轻松切换。
线路板经过优化设计及生产工艺不断完善，降低了温度漂移，提高了抗干扰性能确保产品在长期工作中的稳定性的稳定性和可靠性。
采用高亮度LED数码显示和高分辨率光柱显示（比例显示），使测量控制值的显示更为清晰直观。
输出回路均采用光电隔离，抗干扰能力强。
可带串行通讯接口，可与各种带串行接口的设备进行双向通讯，组成网络控制系统。
具备多种标准外形尺寸，能适用各种测量控制场合。
整机采用卡入式结构，安装十分简便。
二、适用范围。
HY01系列智能数字显示转速仪表是智能型、高精度的数显转速频率控制测量仪，与转速频率传感器及变送器配接可构成各种量程和
规格的转速频率测控系统。
本仪表带有多段时间控制功能。
三、功能特点。
1、万能输入功能。
2、自动校准和人工校准功能。
3、多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性高。
4、良好的软件平台，具备二次开发能力，以满足特殊的功能。
5、先进的模块化结构，配合功能强大的仪表芯片，功能组合、系统升级非常方便。
基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)
摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。
模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。
数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用AT89C51单片机控制的智能化转速测量仪。
电机在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。
本系统就是对电机转速进行测量，并可以和PC机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状况。
本设计主要用AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器、LED数码显像管、HIN232CPE电平转换、及RS232构成。
详细介绍了单片机的测量转速系统及PC机与单片机之间的串行通讯。
充分发挥了单片机的性能。
本文重点是测量速度并显示在5位LED数码管上。
其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。
关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器目录摘要 (1)Abstract .................................... 错误!未定义书签。
1 序言 (1)2 系统功能分析 (2)2.1 系统功能概述 (2)2.2 系统要求及主要内容 (3)3 系统总体设计 (4)3.1 硬件电路设计思路 (4)3.2 软件设计思路 (4)4 硬件电路设计 (6)4.1 单片机模块 (6)4.1.1 处理执行元件 (6)4.1.2 时钟电路 (10)4.1.3 复位电路 (11)4.1.4 显示电路 (12)4.2 霍尔传感器简介 (15)4.2.1 霍尔器件概述 (15)4.2.2 霍尔传感器的应用 (16)4.2.3 AH41霍尔开关 (17)4.3 发送模块 (18)5 软件设计 (22)5.1 单片机转速程序设计思路及过程 (22)5.1.1 单片机程序设计思路 (22)5.1.2 单片机转速计算程序 (23)5.1.3 二-十进制转换程序 (24)5.2 程序设计 (27)6 系统调试 (29)6.1 硬件调试 (29)6.2 软件调试 (30)6.3 综合调试 (32)6.4 故障分析与解决方案 (33)6.5 结论与经验 (34)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)附录1 电路原理图 (38)附录2 元器件清单 (39)1 序言智能化转速测量可以对电机的转速进行测量，电机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，适时对转速的测量有效地可以反映电机的状况。
飞机发动机转速在线检测系统
飞机发动机转速智能检测控制系统的设计系统工作原理系统实现对飞机发动机转速的在线检测控制，其工作原理是通过硬件设计对外部转速信号转换、采集，并经过AT89C52单片机芯片进行运算处理分析，然后对步进电机进行控制，带动仪表指针转动到相应的刻度来反映速度变化，并通过串行通讯接口RS232将数据传输到上位机的软件接口，来显示速度变化，从而达到速度在线检测控制，主要包括三个过程：信号转换、采集过程；信号运算处理、分析过程；步进电机驱动控制过程。
（1）信号转换、采集过程主要是将飞机发动机转速信号转换成单片机可以处理的信号，首先将飞机发动机转速信号通过转速传感器转换成正弦电压信号，转速与正弦电压信号成一定比例转换，即正弦电压信号变化反映速度的变化，正弦电压信号经过放大整流、电压比较，转换成的方波脉冲信号送入单片机的外部中断口（INT0），对信号进行采集。
（运算处理和分析。
（3）步进电机控制过程主要是单片机向驱动器发送一定的控制信号，来驱动步进电机转动相应的角度，从而带动仪表指针转动到相应的刻度，这样实现对飞机发动机转速的在线检测。
其原理图如图1所示。
后得到直流电压信号。
桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。
（3）电压比较放大电路（迟滞电压比较器）：电压比较放大电路主要功能是将整流后的直流电压信号进入LM339电压比较器，将波形的电压信号变换为矩形方波电压信号。
系统输入电压由运放的反相端4输入，给定电压由同相端5输入。
当输入电压高于给定电压时，运放输出为反向饱和电压。
当输入电压低于设定电压时，运放迅速翻转，输出为正向饱和电压。
且迟滞电压比较器具有较强的抗干扰能力。
3.2 信号通讯部分系统设计为了精确显示反映速度变化，设计一个通过串行通讯接口RS232传输数据信号，选用了MAX232芯片，将信号传输到上位机，通过软件接口显示速度变化，从而准确实现速度在线检测。
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
３ ． 程 序 ｖ ｏ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ （ ｖ ｏ ｉ ｄ ）ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｕ ｐ ｔ ０ ｛ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ＋ ＋： ｉ ｆ （ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ％ ６ ＝ ＝ ０ ）／ ／ ６次循 环 为 电机 转 一 圈 ｛ｚ ｓ ＋ ＋ ： ／ ／ 转圈计 数加 １ ）
—
』
｝
。 Ｉ （ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｆ ｉ ］ ） ：／ ／ １ Ｃ Ｄ显 示 ／ ／ ｄ Ｍａ ｙ ｍ Ｓ （ ５ ０ Ｏ ） ‘
一
ｖ ｏ ｉ ｄ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｌ ｍ ｓ （ ｉ ｎ ｔ Ｘ ）／ ／ 延时 函数 ｛
ｉ ｎ ｔ ｉ ， Ｊ ：
／ ／ ５ ０ ｍ ｓ定 时
／ ／ ５ ０ ． ２ ０ ＝ １ ５
Ｔ Ｍ Ｏ Ｄ ＝ Ｏ ｘ ０ １ ：
Ｔ Ｈ Ｏ ＝ Ｔ Ｈ Ｍ１ ：
—
Ｔ Ｌ Ｏ ＝ Ｔ Ｌ ＿ Ｍ １ ： ｉ ｎ ｉ ｔ ＿ Ｌ Ｃ Ｍ（ ）： ｗ ｈ ｉ １ ｅ （ ｆ ｂ ＝ ＝ ０ ）
ｉ ｆ （ 斗 ＋ ｍ ｓ ｅ ｃ ： ＝ ２ Ｏ ） ｛ｆ ｂ ＝ ｌ ：）
１
（ 二 ） 定 时 器 中 断 ｌ ＿ 工 作 过 程 Ｔ Ｔ Ｏ定时器每 １秒定时中断一次，读 取记 录的脉冲个数 。 ２ ． 流 程 图 如 图 ６所 示 ：
嘲硅
（ 三 ）程序 ｍ ａ ｉ ｎ ０
｛Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ ：
Ｐ ２ ０ ＝ ０：
Ｉ Ｅ ＝ ０ ｘ ８ ３ ：
｛）
Ｅ Ａ ＝ ０：
ｉ ｆ （ ｚ ｓ ＞ ＝ ｌ Ｏ ０ ０ ）
Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ：
霍尔传感器电机转速测量系统设计
霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD正文根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
基于光电传感器的转速测量系统设计
基于光电传感器的转速测量系统设计光电传感器是一种常用于转速测量的传感器，它能够通过感知物体的运动而产生电信号。
基于光电传感器的转速测量系统设计主要包括传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。
首先，传感器的选择和安装非常关键。
根据测量需求和环境条件，选择适合的光电传感器。
一般来说，旋转物体上安装一对光电传感器，通过测量旋转物体上反射的光电信号的变化来计算转速。
传感器的安装位置应该使得光线能够正常照射到旋转物体上，并且避免其他干扰光线的干扰。
其次，信号处理电路的设计是转速测量系统设计的核心。
传感器输出的光电信号通常是脉冲信号，需要通过信号处理电路转换为方便处理的电压或电流信号。
常用的信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和计数电路。
信号放大电路将传感器输出的脉冲信号放大到适合测量范围的电压或电流范围；滤波电路去除噪声干扰，使得测量信号更加稳定和准确；计数电路计算单位时间内脉冲信号的数量，从而计算出转速。
最后，数据显示和记录是转速测量系统设计的最后一步。
通过数字显示仪表或者计算机界面显示测量结果，并且可以进行数据记录和存储。
可以根据实际需求选择合适的数据显示和记录方式，比如使用串口通信将数据传输到计算机上进行处理和存储。
总体来说，基于光电传感器的转速测量系统设计需要考虑传感器的选择和安装、信号处理电路的设计以及数据显示和记录等方面。
在设计过程中，应根据实际需求合理选择传感器和设计适应的信号处理电路，以确保转速测量系统的准确性和稳定性。
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u8 code smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
（3）信号
由于该系统的速度信号已经经传感器转换为脉冲信号了，电动机每转1圈，传感器就输出10个脉冲（我们在电动机的转轴上安装带有10个缺口的圆板）。所以，需要用单片机对这些脉冲信号进行技术采样、计算处理，得出电动机的转速值。
这里采用通用89C52单片机进行脉冲计数采样的方法来测量转速。89C52单片机系列有2个16位定时器/计数器，通过编程可以实现所需工作模式。
三、初步设计
1 .原理分析
图2单片机系统测量转速原理图
本系统单片机采用Atmel公司生产的89C52作为主控制器，用4位LED数码管作为显示。
（1）显示部分
89C52单片机的I/0口输出特性是有较大的灌入电流能力，其中P0口的灌电流能力可达20mA，但只有很弱的“吐”电流的能力。本系统中选用共阴型数码管，将并联上拉电阻后的P0口作为数码管的段驱动，P2.2、P2.3、P2.4分别接74LS138（3-8译码器）的A、B、C引脚构成位驱动，用以驱动四位数码管。
①模模拟量量化后经A/D转换，由数字量反映角度，供单片机计算处理，得出转速。
②直接由脉冲来反应转轴的角度，用每转产生的脉冲经单片机处理得出转速。
（2）整形和倍频
脉冲信号的上升沿和下降沿对数字电路的触发尤为重要，若要将转速脉冲信号直接加到计数器或外部中断的输入端，并利用其上升沿来触发进行计数，则必须要求输入的信号有陡峭的上升沿或下降沿。处理方法上可以用触发器电路来整形。
转速测量显示系统
一、题目要求
1 .基于
2.
3
4
5Leabharlann 设计任务：二、方案选定1、选择实现转速测量的方法
（1）根据测量方法分类
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。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。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/T法（频率/周期法）。
所谓计数是对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入脉冲表示，因此，计数功能的本质就是对外来脉冲进行计数。
前一个机器周期S5P2拍节对外部计数脉冲进行采样，如果采样为高电平，则后一个机器周期采样为低电平，即为一个有效的计数脉冲。在下一个机器周期S3P1进行计数。可见，采样计数脉冲是在两个机器周期内进行的。因此，计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的1/24。
（2）根据工作原理分类
1、计数式方法是用某种方式读出一定时间内的总转数。
2、模拟式方法是测出由瞬时转速引起的某种物理量的变化。
3、同步式是用利用已知的频率与旋转体的旋转同步来测量转速。
（3）几种具体的测量方法
①基于霍尔传感器的直流电机转速测量
②基于光电传感器的电机转速测量
以上两种是常用的转速测量装置。此外还有傅立叶变换用于电机转速的测量、基于单片机无线电机转速测量系统、基于光电码盘的的高精度电机转速测量等方法。
typedef unsigned int u16;//延时函数变量，对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;//无符号字符型变量，
sbit LSA=P2^2;//3-8编码器A、B、C引脚对应的I/O口
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
sbit ji=P2^1;//输入检测模块脉冲
（4）单片机时钟
单片机的18、19脚接晶体和两个27PF的电容，这里选用振荡频率为12MHz的晶体。
（4）转速计算公式
2 .系统流程
本系统的主程序参考图6，在完成初始化工作以后，及循环等待，每1s时间到之后，
五、程序调试及仿真
1 .基于Keil的程序调试
源程序（C语言）
#include <reg52.h>
2）上电复位
89C51的RST端通过电阻和电容直接和电源端相连，实现上电复位，理论上只要复位管脚出现2个机器周期以上的高电平即可完成复位，阻容元件的时间常数可以很小，但考虑到开机时，电源有个上升过程，以及振荡电路尚未完全起振等因素，这里选用的电阻为lK，电容为10u。上电瞬间，RESET端的电位与Vcc相同，随着充电电流减小，RESET端的电位逐渐下降，按电路参数可选择电阻为1 kΩ，电容为10uF。则时间常数T=RC=10ms，这个时间常数，足以完成复位操作。
综合以上所述，本次课程设计选用计数式，光电传感器，M法测量电动机转速，适用于中、低速测量。
2、测量系统的构成
图1转速测量框图
（1）转速信号拾取
前面通过对各种测速方法的比较，最终选用计数式，光电传感器，M法测量电动机转速。
转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换成
电量，通用的转速测量系统大都采用一种俗称“码盘”的传感装置，将圆形的码盘固定在转轴上，码盘上有若干规则排列的小孔，用光电偶来输出电信号，以反映转速对应关系，即是将转轴的速度以脉冲形式反映出来，通常有两种形式：
（3）单片机
单片机是整个测量系统的主要部分，担负对前端脉冲信号的处理、计算、以及信号的同步，计时等任务，其次，将测量的数据经计算后，将得到的转速值传送到显示接口中，用数
码管显示数值。在本系统中考虑到计数的范围、使用的定时，计数器的个数及I，O口线，预选用89C52单片机。
（4）驱动和显示
由于LED数码管具有亮度高、可靠性好等特点，工业测控系统中常用LED数码管作为显示输出。本系统也采用数码管作显示。LED显示器是用发光二极管显示字段的，通常使用七段构成“日”字型和一只发光二极管作为小数点，称八段数码显示器。其有两种驱动方式，共阴驱动和共阳驱动，共阴驱动是各段发光二极管的阴极连在一起，并将公共端接地，在共阳结构中，将各段发光二极管阳极连在一起，并将公共端接上+5V电源，显示字符对应字型代码发光。