基于单片机的电机转速测量系统设计

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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MSP430单片机的电机智能转速监测系统设计

基于MSP430单片机的电机智能转速监测系统设计
第2 3卷 第 1 期
21 0 2年 3月 Fra bibliotek苏 州 市 职业 大 学 学 报
J u n lo u h u Vo ai n lUn v r i o r a fS z o c t a i e s y o t
Vo . 3. . 1 2 No 1 Ma ., 01 r 2 2
基 于 MS 4 0单 片机 的 电机 智 能 转 速 监 测 系统 设 计 P3
淮文 军 , 石贵 江 , 汝彪 於
( 州 市职 业 大 学 电 子 信 息 工 程 系 ,江 苏 苏 州 2 5 0 ) 苏 1 14

要 :设计 一种 由 MS 4 0单 片机 构成 的智 能转速 监 测 系统. 系统 由与 电机 同轴 的齿 轮信 号 P3 该
盘和 霍 尔转速 传感 器组 成 , 对霍 尔转速 传 感 器输 出的信 号 进 行 滤波 和 整 形 , 处理 后 的信 号 转换 使 成标 准 的方波 信号 , 离后 由单 片机计 数 , 隔 通过 L D显 示 实 时转速 值 . E 与传 统 的 测速仪 相 比 , 可设 定转 速监 测 范围 、 存储 设 定参数 , 当电机 超 速 时 , 可发 出报 警 信 号. 试验 证 明 , 系统 测速 精度 高 , 该
Ke y wor ds:M S 43 ir c n r le s;Ha ls e d s n o s s lto P 0 m c o o to lr l p e e s r ;io ai n;m o io n ntr g i
Absr c t a t:An i t l g n p e o io n y tm si to c d.Ta ng sn l — l SP 3 n el e ts e d m n t r g s se wa n r du e i i ki i g e c i M p 4 0F1 9 a 6 s c e, te p r fS e ee to o sss o e r sg a ae Coa i lwi h oo n als e or h a to pe d d t ci n c n it fg a i n lplt x a t t e m tr a d H l pe d h s ns r F h u pu i n lfo h e s rfle i g a d s a n e o . ort e o t tsg a r m t e s n o trn n h pi g,S h tt e p o e s d sg a n o a i O t a h r c s e i n li t sa d r q a e wa e sg a n h p c u ta e h s ai n,t e v l e o e ltm e s e d i ip a tn a d s u r v i n la d c i o n f rt e iolto t h au fr a —i p e sd s ly t o ht hr ug he LED ic i. Co p r d crut m a e wih t e rdi o a s e d m e s rn n tu e t t e c p o t h ta t n l p e i a u g i sr m n , h s o e f i s e o io i g o o o a e s t h a a ee a e so e pe d m n t rn n m t rc n b e ,t e p r m trc n b t r d. Th q i m e tc n s n n a a m ee up n a e da l r sg lwh n t e s e d o o o x e d he s ts e d r ng . A e tp o d ta h n el n p e i na e p e f m t r e c e s t e p e a e h ts r ve h tt e i tli ts e d ge

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计
本文介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计,主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。

硬件电路设计:
该电机调速系统的主要硬件电路包括电源模块、STM32单片机控制电路、直流电机驱动电路和反馈电路。

1. 电源模块
电源模块包括AC/DC变换模块和稳压模块,用于将输入的AC电压转换为适宜单片机和电机工作的DC电压。

2. STM32单片机控制电路
STM32单片机控制电路包括主控芯片STM32单片机、晶振、复位电路和下载程序电路等。

3. 直流电机驱动电路
直流电机驱动电路包括电机驱动芯片(如L298N)和电机,用于控制电机的转
速和方向。

4. 反馈电路
反馈电路包括编码器和光电传感器等,用于实现电机转速的反馈和闭环控制。

软件程序设计:
该电机调速系统的软件程序采用C语言编写,主要包括定时器计数、PWM输出控制、编码器读取、PID算法控制等模块。

1. 定时器计数
通过STM32单片机内部定时器计数来实现电机转速的测量和控制。

2. PWM输出控制
采用STM32单片机内部PWM输出控制模块控制电机的转速,并实现电机方向的控制。

3. 编码器读取
通过编码器读取电机的转速信息,并反馈到单片机进行控制和显示。

4. PID算法控制
采用PID(比例、积分、微分)算法控制电机的转速,实现闭环控制,提高控制精度。

总之,基于STM32单片机的直流电机调速系统设计,既可以提高电机运行的效率和精度,又可以简化电路结构和减小系统成本,具有较好的应用前景。

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。

基于单片机的直流电机转速控制系统设计概要

基于单片机的直流电机转速控制系统设计概要

一、设计目标和性能指标设计任务完成一个基于单片机的直流电机转速控制系统设计,要求设计的转速控制系统完成以下功能:1)按键设定并显示转速,实时显示实际转速;2)按键控制电机起停、正反转;3)PWM转速闭环控制;4)PID算法控制。

性能指标1.转速调节范围:1500转/分--3000转/分2.测速误差<10%二、设计方案本设计以STC12C5A16S2单片机为核心,完成转速控制的设计。

硬件系统包括单片机控制模块、按键模块、传感器模块、驱动模块、显示模块;软件部分由主函数控制模块、定时中断和外部中断模块、键盘部分、PID控制转速模块、LCD初始化模块、LED 指示模块等组成,软件编写由Keil C51完成。

设计原理是根据LCD显示原理、按键描显示原理、单片机的定时中断原理、外部中断将霍尔传感器所检测的脉冲进行计数原理。

设计了一个可以控制电机的启动和停止,显示当前转速显示,设定转速,通过PID算法计算控制得道相应的PWM,然后改变PWM的值实现对电机的控制。

三个独立按键中Mode键进行模式切换,UP、DN键可以对速度、PID参数进行修改。

此外,为方便显示还加了数码管和LED灯做指示。

在“实时速度显示”模块中,利用外部中断0对霍尔元件脉冲记数,输出送到单片机,在定时器0下对信号进行周期刷新,调用计算公式算出转速,在LCD上显示实时速度;在转速控制中通过PID算法计算控制得道相应的PWM,然后改变PWM的值实现对电机的控制。

其系统组成结构图如1.1所示:三、系统硬件设计单片机的最小系统单片机是一个复杂的同步时序电路。

主要包含两部分:时钟电路和复位电路。

时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。

复位电路是使CPU和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态。

单片机最小系统为转速控制的控制中心,包括一块STC12C5A16S2芯片、复位部分、晶振时间频率控制部分和电源部分。

复位部分采用外部复位电路,接在单片机的REST 引脚,晶振采用频率为11.0592MHZ和15pF电容,接18、19引脚。

基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统设计

基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统设计
徽 电 机
基 于 C 0 3 0 片机 的直流 龟 机 实对 85 单 1 1 1 F 转 速 监控 系统 设 计
蔡 国武 ,刘祚 时 ,梅传根
( 江西理工大学 机电工程学 院 ,赣州 3 10 ) 40 0

要 :介绍一种基于 C0130单片机的直流电机转速的实时监控系统设计,并给出 85F 1 该系统的硬件
( aut o eh ncl n l tcl nier g inx U i rt f F cl f ca ia adEe r a E g e n ,J gi nv syo y M ci n i a ei
Sinea dT cn l y azo 4 0 0,C ia c c n eh oo ,G nh u3 10 e g hn )
Ab t a t I to u e he d sg f r a-i n trn tr s e d s se b s d o 0 F 0 sr c : n r d c d t e in o e lt me mo io i g DC mo o p e y tm a e n C8 51 31 SCM . a d as a e t e r aiain o h y tm’ ha d r n ot r . Th y tm v i l tu . n lo g v h e lz to ft e s se S r wa e a d s f wa e es se ha e smp e sr c
由于 受 非 线 性 、温 度 变 化 和 元 件 老 化 等 因 素 的 影 响 ,很 难 满 足 控 制 过 程 的 快 速 性 和 准 确 性 要
求 。本文利用 C 0 1 3 0系 列单 片机 ,将控 制 85 F t 电机的模拟信号量 转换为 以数 字信号量 的形式 ,

基于单片机的电机转速测量系统的设计

基于单片机的电机转速测量系统的设计
2 1正 01
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

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

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。

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基于单片机的电机转速测量系统设计
一、绪论
电机是现代工业生产中常用的电力传动装置,其转速的准确测量对于工业生产的稳定运行和质量控制具有重要意义。

本文设计了一种基于单片机的电机转速测量系统,通过对电机转速的实时监测和数据采集,实现对电机运行状态的有效控制和管理。

二、系统设计方案
1.硬件设计:
a.使用单片机作为控制核心,选择适合的单片机芯片,如STC89C52
b.采用光电传感器作为转速检测元件,通过将光电传感器的发光管与光敏电阻相对应,并将其安装在电机转轴上,当转轴旋转时,光敏电阻会根据光线的变化产生电信号,通过电压变化实现转速测量。

c.添加滤波电路,通过对信号进行滤波处理,保证测量结果的稳定性和准确性。

d.利用LCD液晶显示模块,显示电机的实时转速。

e.设计相关电源和电路,保证系统正常运行。

2.软件设计:
a.使用C语言编程,通过单片机的编程框架,编写测量转速的程序。

b.通过定时器中断的方式,实时采集光电传感器的信号,并进行信号处理,得到电机的实时转速值。

c.将转速值存储在内部存储器中,以备后续分析和处理。

d.利用LCD液晶显示模块,将转速值显示在LCD屏幕上,实现实时监测。

三、系统特点
1.精确度高:通过光电传感器和滤波电路的配合使用,能够准确测量电机的转速,保证测量结果的准确性。

2.实时监测:通过单片机的编程,能够实时监测电机的转速,及时发现异常情况并进行处理。

3.数据采集:可以将转速数据存储在内部存储器中,方便后续分析和处理,实现对电机的有效控制和管理。

4.易于操作:通过LCD液晶显示模块,能够直观地显示转速值,操作简单方便。

5.低成本:该系统采用单片机作为核心,硬件设备简单,成本较低。

四、系统优化
1.添加报警功能:当电机转速超过设定值或低于设定值时,系统能够及时发出警报提示操作人员,防止电机在异常情况下继续运行,保护设备安全。

2.添加通信功能:通过添加通信模块,将转速数据传输至上位机或者其他设备,实现对电机的远程监控和控制。

3.数据存储优化:通过扩展外部存储器的容量,实现大量转速数据的存储,满足对长时间运行的电机进行历史数据的查询和分析。

总之,基于单片机的电机转速测量系统具有广泛的应用前景,可以在工业领域中实现对电机运行状态的实时监测和数据采集,为工业生产提供有效的控制和管理手段。

未来可以进一步优化和完善系统的功能,满足不同场景的需求,并将其应用于更多的实际生产环境中。

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