数字式转速测量系统设计方案

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基于C51单片机直流电机测速仪设计

基于C51单片机直流电机测速仪设计

基于C51单片机直流电机测速仪设计摘要:电机的转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量,测速装置在电机调速系统中占有非常重要的地位,特别是数字式测速仪在工业电机测速方面有独到的优势。

本文介绍了一种基于C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。

系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号,使用AT89C51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LCD实时显示电机的转速值。

经过软硬件系统的搭建,分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。

仿真实验表明本系统满足设计要求,并且结构简单、实用。

整个直流电机测速系统在降低测速仪成本,提高测速稳定性及可靠性等方面有一定的应用价值。

关键词:转速测量;光电传感器;单片机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT:Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco目录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应用 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的目的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算方法 (5)3转速测量系统设计方案 (7)3.1 直流电机转速测量方法 (7)3.2 设计任务及方案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单片机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最小系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显示部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单片机最小系统仿真 (25)5.1.2 数码管显示仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景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旋转设备,形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。

基于光电传感器的转速测量系统设计_毕业设计

基于光电传感器的转速测量系统设计_毕业设计

毕业设计学生姓名Xxx学号170302041 院(系) 电子与电气工程专业Xxx题目基于光电传感器的转速测量系统设计指导教师年月摘要:转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。

目前常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。

在对各种测速方法进行分析后提出了基于光电传感器的转速测量系统。

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:单片机,光电转速传感器,转速测量,数据处理Abstract:The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. At present there are many methods for the tachometric survey measurement. After analyze various rotate speed measurement methods, the photoelectric sensor tachometric survey system is presented. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The whole system has the bigger promotion application value.Key words:single-chip computer,photoelectric sensor,rotate speed measurement,data processing目录1 引言 (4)2 系统组成及工作原理 (4)2.1转速测量原理 (4)2.2转速测量系统组成框图 (4)3 系统硬件电路的设计 (5)3.1 脉冲产生电路设计 (5)3.2 光电转换及信号调理电路设计 (6)3.2.1 光电传感器简介 (6)3.2.2 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.3 测量系统主机部分设计 (8)3.3.1 单片机 (8)3.3.2 键盘显示模块设计 (10)3.3.3 串行通信模块设计 (12)3.3.4 电源模块设计 (13)4 系统软件设计 (14)4.1 主程序设计 (14)4.2 数据处理过程 (16)4.3 浮点数学运算程序 (17)5 制作调试 (17)6 结果分析 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1引言转速测量是社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。

基于单片机的数显转速计设计

基于单片机的数显转速计设计
关键词 转速 单 片 机 测 量
在工程实践中 ,经常会遇到各种需要测量转 速的场合 , 如在发 例 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 都需要对转速进行测量。传统的测速方式 是利用测速发 电机 来进行测 速 。但 由于测速发电机是高速旋转机械 ,因磨损 、传动 、 冲等影响. 脉 经常发生一些故障 。随着超大规 模集成电路技术提 高 , 尤其 是单片机 技术 的发展使全数字化测量转速系统得以广泛应用。本文对全 数字测
转轴其中的一段表 面擦干净后用黑 漆( 或黑色胶布 ) 涂黑,再将一块 反光材料贴在其上作为光电标记 ,
然后将光 电传感器 ( 电头 )固定 光 在正对光 电标记的某一适 当距离处。 光 电头采用低功耗高亮 度L D, E 光
是一组 稳定 的显示数据 ,不会有闪烁感 ,动态显示的效果和静态显示 是一样 的,能够节省大量的I 端 口,而且功耗更低 。 / O
图2转速信号采集
测速时使光 电头上发 出的光照射到转轴上 ,当光 照到 光电标 记的
反光材料时 ,光 电头接收到反光 ,从而产生一个转 速信号 。转 轴每转 过一周都会产生一个转速信号 ,在光 电头上就能够得到一个的持续输 出的波形 ,但这个波形不利于系统的处理。凼此需要对这个转速信号 进行信号处理 。
量转速 系统 的硬件 和编 程作了一些探讨 ,并设计了一种 以A 8C 1 T95 单 片机 为主控制器的一种数字式转速测量系统。本 系统 主要原理 是利用 光 电传感器采集速度信号 ,利用单片机程序计算转速后 通过数码管显 示 出来 ,拥有非接触式、精 度高 、可靠性强 、 性价比高等优点 。
l5内 牡矸 2l年第1 o 0o 1 1 期
技 术 创 新

基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)

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。

传感器原理_基于霍尔传感器的转速测量系统设计说明

传感器原理_基于霍尔传感器的转速测量系统设计说明

传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计姓名小波学号8888888888院(系)电子电气工程学院班级清华大学——电子信息指导教师牛人职称博士后二O一一年七月十二日摘要:转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。

针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。

系统利用霍尔传感器作为转速检测元件,并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。

实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。

关键词:转速测量,霍尔传感器,信号处理,数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言 (3)2 系统概述 (3)2.1 系统组成 (3)2.2 处理方法 (4)2.3 系统工作原理 (5)3 系统硬件电路设计 (6)3.1 单片机主控电路设计 (6)3.2 脉冲产生电路设计 (8)3.3 按键电路设计 (9)3.4 数据显示电路设计 (10)3.5 稳压电源设计 (12)3.6 串行通信模块设计 (13)4 系统软件设计 (15)5 制作调试 (17)5.1 硬件调试 (17)5.2 软件调试 (18)6 测试结果分析 (18)结论 (20)参考文献 (21)致 (22)附录A (22)1 前言在工农业生产和工程实践中,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,常需要测量和显示其转速。

基于单片机的转速测试系统

基于单片机的转速测试系统

王会 青
பைடு நூலகம்
科 技论 坛 lI l
基于单片机 的转速测试 系统
贾 策
( 重庆交通大学, 重庆 40 7 ) 0 0 4
摘 要 : 绍了一种利 用单片机技术实现 高精度数字式转速测量系统 的方法。这种转速 测量系统具有测量准确度 高、 介 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 用前案 。 关键词 : 转速测量; 片机 ;24芯片 单 85
wie d me u n rn e t me u n e iin e r n rlt n o h rtto rt b ig s i a r g ag. s I s i a r g prcso b as o eai t te oain ae en me u e . T ee fr , i o s a rd h r2oe t s h mes rme t y tm cn e a ue n sse a b
Absr c : t a tA hi p e ii n ih r cso me s r me t y t m o o ai n ae s e c i e .Th a u e n y t m i f hih a c r c , ss mp i g s e d , g a u e n s s e f r tt r t i o d s rb d e me s r me t s se s o g c u a y f ta ln p e a
u e d l s d wi e y
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1转速测试 的原理 在工程实践 中, 经常会遇到测量转 速的场 合 .如发 动机 、 电机 、 发 卷扬机 、 机床主 轴等旋 转设备的是试验 、 运转和控制 中常需要测量和 显示其转速。

MT法数字测速

MT法数字测速
M/T 法数字测速
旋转设备测量转速,一般需要首先产生频率与转速成正比的脉冲信号,然后测量脉冲信 号的频率,进而计算出实际转速。这样,测量转速就有三种方式:
1、 M 法:在单位时间内对脉冲个数进行计数,然后换算成转速值的方式 2、 T 法:对单个脉冲的周期进行测量,然后换算成转速值的方式 3、 M/T:结合上述两种方式,测量若干个脉冲的周期的和,然后换算成转速值的方式 当然,上述方式各有优缺点,适合在不同的场合使用。我个人比较喜欢第三种。 在使用单片机作为控制器的拖动系统中,使用 M/T 法进行测速是非常简便易行的。下 面就针对 51 单片机的特点详细讲述 M/T 法的应用。
T = (X2-X1)* 当前 TT2 是已知的,则能够计算出 T。 2、t3 和 t4 对应的两个捕捉值分别为 X3 和 X4,那么待测脉冲的周期就为:
T = (0x10000 – X3 + X4)* TT2
当然,上述的方法为 T 法,这对于脉冲频率较低,也就是周期较长的情况,计数是很准 确的,可是当脉冲频率较高,周期很短时,计数值将会较小,影响测量的精度。
带捕捉比较功能的定时器(T2): 若将 T2 设定为外部脉冲捕捉方式,假定为捕捉下降沿,则每当出现下降沿时定时器就 会将定时值捕捉到比较捕捉寄存器中,并触发捕捉中断。
如果我们每次都将捕捉值保存起来,那么用相邻两次捕捉值就能计算出脉冲的周期了。
如上图所示: 1、t1 和 t2 对应的两个捕捉值分别为 X1 和 X2,那么待测脉冲的周期就为:
{ // 如果收到 MAX_PULSE_COUNT 个脉冲,或者收到脉冲,相当于 M 法
// 时间多于 MAX_TIME_COUNT 代表的时间,则结束该次测速,相当于 T 法
M1 = Count;

电机转速测量系统设计

电机转速测量系统设计

电机转速测量系统设计引言:在工业生产中,电机的转速是一个非常重要的参数,对于电机的控制和监测具有极大的意义。

因此,设计一个准确测量电机转速的系统是至关重要的。

本文将详细介绍一个电机转速测量系统的设计,包括硬件设计和软件设计。

1.系统硬件设计:(1)传感器选择:电机转速的测量可以采用多种不同的传感器,如光电编码器、霍尔效应传感器等。

根据转速范围和实际需求,选择合适的传感器。

例如,对于高速电机,光电编码器是一个较好的选择,而对于低速电机,霍尔效应传感器更为合适。

(2)电路设计:根据所选传感器的特性,设计合适的电路来接收和处理传感器输出的信号。

电路应包括信号放大器、滤波器和适当的保护电路,以确保对传感器输出信号的准确测量和可靠性。

(3)ADC选择:传感器输出的信号是模拟信号,需要将其转换为数字信号以进行处理和分析。

选择合适的ADC(模数转换器)来实现信号转换。

ADC的选择应考虑到转换精度、速度和功耗等因素。

2.系统软件设计:(1)信号处理:通过ADC获取的数字信号可以通过软件进行进一步处理。

根据具体需求,可以采用滤波、放大、平均等方法来提高测量精度和减小噪声干扰。

(2)算法设计:根据测量需求和应用场景,设计合适的算法来计算电机的转速。

常用的算法包括脉冲计数法、相位差法和频率计算法等。

选择合适的算法需要考虑测量精度、实时性和系统复杂度等因素。

(3)界面设计:为了方便用户对电机转速进行监测和控制,可以设计一个用户界面来显示测量结果和提供控制功能。

界面可以采用图形界面或者命令行界面,具体设计需要根据用户需求和系统复杂度进行选择。

3.系统测试和优化:完成硬件和软件设计后,需要对系统进行测试和优化。

测试过程中应验证系统的测量精度、稳定性和响应时间等指标。

如果存在问题,需要对系统进行优化和调整,直到满足设计要求为止。

总结:电机转速测量系统是一个重要的控制和监测系统,其准确性和可靠性直接影响到电机的运行和维护。

本文给出了一个电机转速测量系统的设计流程,包括硬件设计和软件设计。

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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。
DIR是H时,A→B
74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据。
当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时,DIR=“”,信号由 B 向 A 传输;(接收)
4.3单片机AT89S51介绍
AT89C51 的性能相对于8051 已经算是非常优越的了。 不过在市场化方面,89C51 受到了PIC 单片机阵营的挑战,89C51 最致命的缺陷在于不支持ISP(在线更新程序)功能,必须加上ISP 功能等新功能才能更好延续MCS-51 的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51 的,现在,89S51 目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿,作为市场占有率第一的Atmel 目前公司已经停产AT89C51,将用AT89S51 代替。
应用案例
电气参数
霍尔转速传感器的结构原理图如图3.
图3.1 霍尔转速传感器的结构原理图图3.2方案霍尔转速传感器的接线图
缺点:采用霍尔传感器在信号采样的时候,会出现采样不精确,因为它是靠磁性感应才采集脉冲的,使用时间长了会出现磁性变小,影响脉冲的采样精度。
随着超大规模集成电路技术提高,尤其是单片机应用技术以及功能强大,价格低廉的显著特点,是全数字化测量转度系统得一广泛应用。出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点,越来越受到企业用户的青睐。对测量转速系统的硬件和编程进行研究,设计出一种以单片机为主的转速测量系统,保证了测量精度。
数字式转速测量系统设计方案
1.1 数字式转速测量系统的发展背景
目前国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。
DIR=“1”,信号由 A 向 B 传输;(发送)当CE为高电平时,A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位,接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地,P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地,保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR,使得RD且PSEN有效时,74LS245输入(P0.1←D1),其它时间处于输出(P0.1→D1)。
3.系统方案提出和论证
转速测量的方案选择
方案: 霍尔传感器测量方案
霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的?其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。
A04E开关式霍尔传感器使用说明书 产品图片 霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系 如右图所示
.磁钢用来提供霍尔能感应的磁场, 当霍尔元件以切割磁力线的方式相对磁钢运动 时, 在霍尔输出端口就会有电压输出, 所以霍尔 传感器和磁钢需要配对使用.
-- 相对于89C51,89S51新增加很多功能,性能有了较大提升,价格基本不变,甚至比89C51 更低!
-- ISP 在线编程功能,这个功能的优势在于改写单片机存储器的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。
DIR=“1”,信号由 A 向 B 传输;(发送)当CE为高电平时,A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位,接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地,P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地,保证数据线畅通。89s51的/RD和/PSEN相与后接DIR,使得RD且PSEN有效时,74LS245输入(P0.1←D1),其它时间处于输出(P0.1→D1)。
2.转速测量系统的原理
2.1转速测量方法
转速是指作圆周运动的物体在单位时间所转过的圈数
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
①测频率法
f x =Nt(
②测周期法
③多周期测频法
电子式定时计数法测量频率时
Er
由此可见
Er
对于给定的时钟脉冲
Er
从上式可知
根据以上的讨论
74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据。
当809s1单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由 B 向 A 传输;(接收)
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