1、 第 1 页 共 42 页 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 【摘要】 介绍了一种基于 AT89C51 单片机平台,采用光电传感器实施电机转速测量的 方法,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块,并采用 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。介绍了该测速法的基本原理、 实现步骤和软硬件设计 【关键词】转速测量; 单片机; 光电传感器；电机；脉冲。 第 2 页 共 42 页 1 1. .概述概述 1.1 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
2、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
3、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。 1.2 本设计课题的目的和意义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
4、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。 第 3 页 共 42 页 2.转速测量系统的原理转速测量系统的原理 2.1 转速测量方法转速测量方法 转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味 着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。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) 、 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。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方 法采用的就是电子式定时计数法。 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
