1、 课课 程程 设设 计计 课课 题：单片机转速测量系统题：单片机转速测量系统 学学 院：机电工程学院院：机电工程学院 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导老师：康煜华指导老师：康煜华 时时 间：间：2013.62013.6 目目 录录 一一 . 概述概述 1 . 数字式转速测量系统的发数字式转速测量系统的发展背景展背景 2 . 本设计课题的目的与意义本设计课题的目的与意义 二二 . 转速测量原理转速测量原理 三三 . 方案的选择方案的选择 四四 . 硬件电路的设计硬件电路的设计 1 . 单片机单片机 AT89C51 的介绍的介绍 2 . 复位电路复位电路 3 . 晶振电路
2、晶振电路 4 . 显示部分设计显示部分设计 五五 . 软件设计软件设计 六六 . 总结总结 七七 . 附录附录 1 . 系统总电路图系统总电路图 2 . 系统总程序系统总程序 基于单片机的转速测量系统设计基于单片机的转速测量系统设计 一一 . . 概述概述 1 . 1 . 数字式转速测量系统的发展背景数字式转速测量系统的发展背景 目前国内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
3、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 是利用置于旋转体内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 有广阔的应用前景。 2 . 2 . 本设计课题的目的和意义本设计课题
4、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。 这次设计内容包含知识全面，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 机部分的内容，显示部分
5、等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大 的具体内容。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。 二二 . . 转速测量原理转速测量原理 一般的转速长期测量系统是预先在轴上安装一个有 60 齿的测速齿盘,用 变磁阻式或电涡流式传感器获得一转 60 倍转速脉冲,再用测频的办法实现转速 测量。 而临时性转速测量系统,多采用光电传感器,从转轴上预先粘贴的一个标志 上获得一转一个转速脉冲,随后利用电子倍频器和测频方法实现转速测量。不论 长期或临时转速测量,都可以在微处理器的参与下,通过测量转轴上预留的一转 一齿的鉴相信号或光电信号的周期,换算出转轴的频率或转速。即通过速度传感 器
6、,将转速信号变为电脉冲,利用微机在单位时间内对脉冲进行计数,再经过软件 计算获得转速数据。即: n=N/ (mT) (1) n 转速、单位:转/ 分钟; N 采样时间内所计脉冲个数; T采样时间、单位:分钟; m 每旋转一周所产生的脉冲个数(通常指测速码盘的齿数) 。 如果 m=60, 那么 1 秒钟内脉冲个数 N 就是转速 n, 即: n=N/ (mT) =N/60 1/60=N (2) 通常 m 为 60。 在对转速波动较快系统或要求动态特性好而精度高的转速测控系统中,调节周期 一般很短,相应的采样周期需取得很小,使得脉冲当量增高,从而导致整个系统测 量精度降低,难以满足测控要求。提高采样速率通常就要减小采样时间 T, 而 T 的减小会使采到的脉冲数值 N 下降,导致脉冲当量(每个脉冲所代表的转速) 增 高,从而使得测量精度变得粗糙。 通过增加测速码盘的齿数可以提高精度,但是码 盘齿数的增加会受到加工工艺的限制,同时会使转速测量脉冲的频率增高,频
