电机转速测量系统设计
精密电机转速测量的FPGA系统设计

2 0l 3年
仪 表 技 术 与 传 感 器
I n s t r u me n t T e c h n i q u e a n d S e n s o r
2 0 l 3
No. 8
第 8期
精 密 电机转 速 测 量 的 F P G A 系统 设 计
张 海涛 , 谷 玉海 , 徐 小力 , 李 江 洁
测量。
关键词 : F P G A; 精 密 电机 ; 转速
中图分类号 : T P 2 7 3
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 2—1 8 4 1 ( 2 0 1 3 ) 0 8— 0 1 0 8— 0 3
FPGA. . b a s e d Pr e c i s i o n . . Mo t o r S p e e d Me a s u r e me n t S y s t e m
号, 采用V e r i l o g 语 言 实 现 信 号 的倍 频 、 同步 , 然后 对信 号 进 行 整 数 以 及 小数 计 数 , 通过 M o d e l S i m进行功能仿真 , 并 采 样 不
同频率的脉冲信号 。对 系统进行 了实验验证 , 实测相 对误 差小 于规 定误 差 范围 , 设计 的 系统 实现 了满足精 度要 求的转速
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。
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 )
—
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一
v o i d d e l a y l m s ( i n t X )/ / 延时 函数 {
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/ / 5 0 m s定 时
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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。
基于单片机的电机转速测量系统的设计

仪 表 技 术 与 传 感 器
I sr me t T c n q e a d S n o n tu n e h iu n e s r
2 1 01
第 8期
No 8 .
基 于单 片机 的 电机 转 速测 量 系统 的设 计
王文成 李 ,
(. 1 潍坊学院信息与控制工程 系, 山东潍坊
霍尔元件作为 一种转 速测量 系统 的传 感器 , 有体 积小 、 它 重量轻 、 安装方便 等优点 , 该传 感器 是利用 霍尔效 应 原理 工作
式 中: 电机 的转 速 ; n为 P为 电机转 一 圈 的脉 冲数 ; T为输 出方 波信号 的周期 。
2 系 统 硬 件 设 计
收稿 日期 :0 0—1 21 2—2 收修改稿 日期 :0 1 3—1 7 2 1 一o 3
率, 根据式 ( ) 1 可计算 出 电机 的转速 。转 速检 测装 置的 软件 系 统主要包括 : 测速 主程序 、 据处 理子程 序 和显示 子程 序 。主 数
2 2 电 源 电路 .
图 5 电 机 测 速 电 路
3 软 件 设 计
系统 采用单片机 中的 I T N 0中断对转速 脉 冲进 行计数 。定
罩
时器 T 工作 于外部 事件 计数方式 , 1 对转速脉 冲计数 ; T O工作 于 定时器方式 。每到 1 读 1 8 次计数 值 , 此值 即为脉 冲信 号的频
式 中 : 为霍尔器件 的灵敏度 系数 ; 为控制 电流 ; , B为磁 感应
强度 。
等 I 。他们各 有优 点和缺点 , 3 直流测速 发 电机 是应用 范 围较 广 的测速元件 , 它的主要优点是 灵敏度 、 高线性误 差小 , 由于 但 它具有 电刷和换 向接触装置 , 因而可靠性 较差 , 应用 范 围有限 ; 普通光 电编码器 虽然精 度较 高 , 体积 大 , 但 成本 高。霍尔 元件 具有尺寸小 、 外围电路 简单 、 使用 寿命 长、 调试 方便等 特点用它
基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目:基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院:仪器科学与光电工程学院专业:测控技术与仪器学生姓名:摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多,本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍,并说明它是如何对电机转速进行测量的。
通过实验得到结果并进行了数据分析。
本次设计应用了STC89C52RC单片机,采用光电传感器测量电机转速的方法,其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块,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。
关键词:直流电机;单片机;PWM调节;光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中,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。
目前国内外测量电机转速的方法有很多,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。
课程设计--电机转速测量仪设计
中国计量学院电机转速测量仪设计学生姓名:指导老师:学院: 现代科技学院专业班级:电气1112014 年 03 月06 日1.绪论2.1任务(1)采用霍尔或光电传感器设计一能测量电机转速的测量仪器。
(2)电机转速在100-3000转/分之间。
(3)动态实时显示,显示稳定,显示位数3位。
(4)可采用传感器结合单片机电路实现。
2.2要求(1)绘制系统框图及电路原理图各一份a.标明所有集成电路的型号、引脚序号、功能。
b.标明所有集成电路的电源电压。
c.标明所有元器件的数值或取值范围。
(2)叙述整个系统的工作原理。
(3)详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因,是如何解决的。
(4)设计转速测试方案,记录测量结果,并进行适当的误差分析。
(5)调试合格后写出综合设计报告。
(6)你对本次课程设计有何体会、建议、和意见。
2.3方案的选择与论证方案一:霍尔元件测速法霍尔元件测速法是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,但由于现有材料的限制,放弃此方案。
方案二:采用反射式光电传感器在测速一端放置反射式红外传感器,当带有遮挡物的电转轴经过时,利用其对红外线的反射能力,接收端检测到信号。
但是电机的空间较小,传感器不能稳定的放置,对测量产生较强的干扰,故放弃此方案。
方案三:采用槽式光电开关采用槽式红外对射式光电开关,集成度高,体积小,功能齐全,电线引出式,电源内藏式具备继电器大功率输出,具备交直流通用型,电压范围宽,抗震性能好,速度检测非常稳定,精度较高,成本低,经过实验可发现槽式式红外光电开关能比较灵敏地测出电机转动的圈数。
利用测量一秒内转过的圈数可测得电机的转速。
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。
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。
一种电机转速测量装置的设计
一种电机转速测量装置的设计摘要本文介绍了一种电机转速测量装置的设计方案。
该装置采用了特定的传感器和微处理器,能够精确测量电机的转速,并通过显示屏和接口提供实时数据输出。
该设计方案具有简单、可靠、高精度等特点,适用于电机转速测量及控制系统中的各种应用。
介绍电机转速是衡量电机性能的重要指标之一。
在许多工业应用中,需要对电机转速进行准确测量,以确保工作效率和设备的正常运行。
本文提出的电机转速测量装置能够满足这一需求,并具有一定的创新性和实用性。
设计原理本设计方案采用非接触式磁性传感器来测量电机转速,具体原理如下:1.将一个小型磁体固定在电机的转轴上,并将磁感应线圈固定在电机壳体上。
2.当电机转动时,磁感应线圈会受到转轴上磁体的磁场变化影响,从而产生感应电动势。
3.通过对感应电动势的采样和处理,可以得到电机转速的准确值。
设计方案硬件设计硬件设计包括磁感应线圈、信号调理电路以及显示和接口部分。
1.磁感应线圈:采用高灵敏度的磁感应线圈,以确保对电机的微小磁场变化进行准确感应。
2.信号调理电路:对磁感应线圈输出的微弱信号进行放大、滤波和调整,以获得稳定、可靠的转速信号。
3.显示和接口:采用高清液晶显示屏显示电机转速,并提供多种接口,如U SB、R S232等,以实现数据的实时输出和远程监控。
软件设计软件设计方面,主要涉及信号处理与转速计算、用户界面显示和数据输出等。
1.信号处理与转速计算:采用微处理器对从信号调理电路获得的转速信号进行采样、滤波和计算,得到准确的电机转速值。
2.用户界面显示:通过设计直观友好的用户界面,将电机转速实时显示在液晶屏上,方便用户实时观察和检测。
3.数据输出:提供多种数据输出接口,如U SB、R S232等,以满足用户对转速数据的实时输出和记录需求。
特点和优势1.精确度高:通过采用高灵敏度的磁感应线圈和精确的信号处理算法,能够实现对电机转速的准确测量,误差小于1%。
2.稳定可靠:采用小型磁体和固定式磁感应线圈,避免了传统触点式测速器件的接触磨损和故障问题,提高了稳定性和可靠性。
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电机课程设计
题目:电机转速测量系统
院(系):机电工程学院
专业:电气工程及其自动化
学生姓名:
学号:
指导教师:
职称:
2019年7 月4 日
目录:
1、摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3
2、系统结构----------------------------------------------------------------------------------------------3
3、获取脉冲信号的方法----------------------------------------------------------------------------4 3、1霍尔传感器-------------------------------------------------------------4 3、2 光电传感器-------------------------------------------------------------5 3.3光电编码器-------------------------------------------------------------6
4、硬件连接图及原理------------------------------------------------------------------------------6
5、实验程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8 6.仿真-----------------------------------------------------------------15
7、PROTEL DXP原理图-------------------------------------------------------------------16
8、PCB图-------------------------------------------------------------------------------------------------16
9、硬件调试结果与分析-------------------------------------------------------------------------17
10、谢词---------------------------------------------------------------------------------------------------17
11、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------18
1.摘要
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。
2.系统结构
本文主要针对电机的转速进行测量,然后用数码管把电机的转速显示出来!
本装置主要有两部分构成。
1光电测速部分。
2测得的脉冲处理处理和显示部分!
光电测速部分主要由光电传感器构成!脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正,由单片机的T1口输入,经80C51处理后显示输出电机的转速
下面我们来了解一下光电测速部分!。