轉(zhuǎn)速測量顯示系統(tǒng)

轉(zhuǎn)速測量顯示系統(tǒng)電動機轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量顯示系統(tǒng)一、題目要求1. 基于2.345設(shè)計任務(wù)：二、方案選定、選擇實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法（1）根據(jù)測量方法分類在電機的轉(zhuǎn)速測量中，影響測量精度的主要因素有兩個：一是采樣點的多少，采樣點越多，速度測量結(jié)果越精確，尤其是對于低轉(zhuǎn)速的測量。二是采樣頻率，采樣頻率越高，采樣的數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確。常用的數(shù)字測量方法電機轉(zhuǎn)動速度的數(shù)字檢測基本方法是利用與電動機同軸連接的光電脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率與轉(zhuǎn)速成正比的原理。根據(jù)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖速度和序列，測量轉(zhuǎn)速和判別其轉(zhuǎn)動方向。 根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 :M法（測頻法）、-2-電動機轉(zhuǎn)速測量T法（測周期法）和 M/T法（頻率/周期法）。（2）根據(jù)工作原理分類1、計數(shù)式方法是用某種方式讀出一定時間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)。2、模擬式方法是測出由瞬時轉(zhuǎn)速引起的某種物理量的變化。3、同步式是用利用已知的頻率與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)同步來測量轉(zhuǎn)速。3）幾種具體的測量方法①基于霍爾傳感器的直流電機轉(zhuǎn)速測量②基于光電傳感器的電機轉(zhuǎn)速測量以上兩種是常用的轉(zhuǎn)速測量裝置。此外還有傅立葉變換用于電機轉(zhuǎn)速的測量、基于單片機無線電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)、基于光電碼盤的的高精度電機轉(zhuǎn)速測量等方法。綜合以上所述，本次課程設(shè)計選用計數(shù)式，光電傳感器，M法測量電動機轉(zhuǎn)速，適用于中、低速測量。、測量系統(tǒng)的構(gòu)成號轉(zhuǎn)單口顯驅(qū)顯整片-3-拾速芯示路動形示取信機片接電電動機轉(zhuǎn)速測量圖1 轉(zhuǎn)速測量框圖（1）轉(zhuǎn)速信號拾取前面通過對各種測速方法的比較，最終選用計數(shù)式，光電傳感器，M法測量電動機轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速信號拾取是整個系統(tǒng)的前端通道，目的是將外界的非電參量，通過一定方式轉(zhuǎn)換成電量，通用的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)大都采用一種俗稱“碼盤”的傳感裝置，將圓形的碼盤固定在轉(zhuǎn)軸上，碼盤上有若干規(guī)則排列的小孔，用光電偶來輸出電信號，以反映轉(zhuǎn)速對應(yīng)關(guān)系，即是將轉(zhuǎn)軸的速度以脈沖形式反映出來，通常有兩種形式：①模擬量量化后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由數(shù)字量反映角度，供單片機計算處理，得出轉(zhuǎn)速。②直接由脈沖來反應(yīng)轉(zhuǎn)軸的角度，用每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖經(jīng)單片機處理得出轉(zhuǎn)速。-4-電動機轉(zhuǎn)速測量2）整形和倍頻脈沖信號的上升沿和下降沿對數(shù)字電路的觸發(fā)尤為重要，若要將轉(zhuǎn)速脈沖信號直接加到計數(shù)器或外部中斷的輸入端，并利用其上升沿來觸發(fā)進(jìn)行計數(shù)，則必須要求輸入的信號有陡峭的上升沿或下降沿。處理方法上可以用觸發(fā)器電路來整形。3）單片機單片機是整個測量系統(tǒng)的主要部分，擔(dān)負(fù)對前端脈沖信號的處理、計算、以及信號的同步，計時等任務(wù)，其次，將測量的數(shù)據(jù)經(jīng)計算后，將得到的轉(zhuǎn)速值傳送到顯示接口中，用數(shù)碼管顯示數(shù)值。在本系統(tǒng)中考慮到計數(shù)的范圍、使用的定時，計數(shù)器的個數(shù)及I，O口線，預(yù)選用89C52單片機。（4）驅(qū)動和顯示由于LED數(shù)碼管具有亮度高、可靠性好等特點，工業(yè)測控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。本系統(tǒng)也采用數(shù)碼管作顯示。LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字段的，通常使用七段構(gòu)成“日”字型和一只發(fā)光二極管作為小數(shù)點，稱八段數(shù)碼顯示器。其有兩種驅(qū)動方式，共陰驅(qū)動和-5-電動機轉(zhuǎn)速測量共陽驅(qū)動，共陰驅(qū)動是各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并將公共端接地，在共陽結(jié)構(gòu)中，將各段發(fā)光二極管陽極連在一起，并將公共端接上+5V電源，顯示字符對應(yīng)字型代碼發(fā)光。三、初步設(shè)計1.原理分析89C52信 脈沖 P2.2 74LS13P2.4圖2 單片機系統(tǒng)測量轉(zhuǎn)速原理圖本系統(tǒng)單片機采用Atmel公司生產(chǎn)的89C52作為主控制器，用4位LED數(shù)碼管作為顯示。1）顯示部分89C52單片機的I/0口輸出特性是有較大的灌-6-電動機轉(zhuǎn)速測量入電流能力，其中P0口的灌電流能力可達(dá)20mA，但只有很弱的“吐”電流的能力。本系統(tǒng)中選用共陰型數(shù)碼管，將并聯(lián)上拉電阻后的P0口作為數(shù)碼管的段驅(qū)動，P2.2、P2.3、P2.4分別接74LS138（3-8譯碼器）的A、B、C引腳構(gòu)成位驅(qū)動，用以驅(qū)動四位數(shù)碼管。2）上電復(fù)位89C51的RST端通過電阻和電容直接和電源端相連，實現(xiàn)上電復(fù)位，理論上只要復(fù)位管腳出現(xiàn)個機器周期以上的高電平即可完成復(fù)位，阻容元件的時間常數(shù)可以很小，但考慮到開機時，電源有個上升過程，以及振蕩電路尚未完全起振等因素，這里選用的電阻為lK，電容為10u。上電瞬間，RESET端的電位與Vcc相同，隨著充電電流減小，RESET端的電位逐漸下降，按電路參數(shù)可選擇電阻為1kΩ，電容為10uF。則時間常數(shù)T=RC=10ms，這個時間常數(shù)，足以完成復(fù)位操作。（3）信號由于該系統(tǒng)的速度信號已經(jīng)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為脈沖信號了，電動機每轉(zhuǎn)1圈，傳感器就輸出10個脈沖（我們在電動機的轉(zhuǎn)軸上安裝帶有 10-7-電動機轉(zhuǎn)速測量個缺口的圓板）。所以，需要用單片機對這些脈沖信號進(jìn)行技術(shù)采樣、計算處理，得出電動機的轉(zhuǎn)速值。這里采用通用89C52單片機進(jìn)行脈沖計數(shù)采樣的方法來測量轉(zhuǎn)速。89C52單片機系列有2個16位定時器/計數(shù)器，通過編程可以實現(xiàn)所需工作模式。所謂計數(shù)是對外部事件進(jìn)行計數(shù)。外部事件的發(fā)生以輸入脈沖表示，因此，計數(shù)功能的本質(zhì)就是對外來脈沖進(jìn)行計數(shù)。前一個機器周期S5P2拍節(jié)對外部計數(shù)脈沖進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，則后一個機器周期采樣為低電平，即為一個有效的計數(shù)脈沖。在下一個機器周期S3P1進(jìn)行計數(shù)?？梢?，采樣計數(shù)脈沖是在兩個機器周期內(nèi)進(jìn)行的。因此，計數(shù)脈沖的頻率不能高于振蕩脈沖頻率的1/24。-8-電動機轉(zhuǎn)速測量4）單片機時鐘單片機的18、19腳接晶體和兩個27PF的電容，這里選用振蕩頻率為 12MHz的晶體。（4）轉(zhuǎn)速計算公式2. 系統(tǒng)流程本系統(tǒng)的主程序參考圖作以后，及循環(huán)等待，每1s開始計數(shù)是否計

6，在完成初始化工時間到之后，N等-9-Y計算轉(zhuǎn)電動機轉(zhuǎn)速測量五、程序調(diào)試及仿真1.基于Keil 的程序調(diào)試源程序（C語言）#include<reg52.h>typedefunsignedintu16; // 延時函數(shù)變量，對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行聲明定義typedefunsignedcharu8; // 無符號字符型變量，sbitLSA=P2^2;//3-8 編碼器A、B、C引腳-10-電動機轉(zhuǎn)速測量對應(yīng)的I/O口sbitLSB=P2^3;sbitLSC=P2^4;sbitji=P2^1;// 輸入檢測模塊脈沖unsignedints,n;//定義全局變量，n：脈沖個數(shù)，s:轉(zhuǎn)速r/su8codesmgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//顯示0~F的值，加上code將數(shù)組存入外部存儲器voidmain(){Timer0Init();// 調(diào)用子程序，打開定時器T0while(1)// 計數(shù){if(ji==0){-11-電動機轉(zhuǎn)速測量n++;while(ji==0);//P2^1 狀態(tài)改變后，跳出循環(huán)，防止重復(fù)計數(shù)}}}voiddelay(u16i)// 子程序，用于延時{while(i--);}voidTimer0Init() //子程序，打開定時器T0{TMOD|=0X01;//選擇為定時器0模式，工作方式1，僅用TR0打開啟動。TH0=0Xb1;//給定時器賦初值，定時 20msTL0=0Xe0;EA=1;//打開總中斷ET0=1;//打開定時器0中斷允許-12-電動機轉(zhuǎn)速測量TR0=1;//打開定時器}voidDigDisplay()// 數(shù)碼管顯示程序{u8i;or(i=0;i<4;i++){switch(i)//位選，選擇點亮的數(shù)碼管，{case(0):P0=smgduan[s%10];LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第0位case(1):P0=smgduan[(s/10)%10];LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第1位case(2):P0=smgduan[(s/100)%10];LSA=0;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第2位-13-電動機轉(zhuǎn)速測量case(3):P0=smgduan[(s/1000)%10];LSA=1;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第3位}delay(100);//間隔一段時間掃描P0=0x00;//消隱}}voidTimer0()interrupt1{staticinti;// 靜態(tài)全局變量DigDisplay();// 觸發(fā)中斷后，調(diào)用數(shù)碼管顯示程序i++;if(i==5)// 中斷5次后，顯示最新轉(zhuǎn)速{s=n;n=0;i=0;}-14-電動機轉(zhuǎn)速測量TH0=0Xb1;TL0=0Xe0;}-15-電動機轉(zhuǎn)速測量2.基于PROTEUS的電路原理圖-16-電動機轉(zhuǎn)速測量3、實物搭建轉(zhuǎn) 速調(diào)速直流AT89光電-17-電動機轉(zhuǎn)速測量七、實驗心得與體會單片機綜合設(shè)計實驗使我受益匪淺。不僅讓我重新復(fù)習(xí)了單片機原理、匯編語言的知識，也學(xué)到了不少新的東西，比如Proteus的使用等。進(jìn)一步了解了光電、霍爾、電容、電感等類似接近開關(guān)傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用方法。綜合運用其他先修課程的理論和實踐知識，制定設(shè)計方案，確定傳感器型號，基本掌握有關(guān)轉(zhuǎn)速測量的方法與技術(shù)。學(xué)會組建一個簡單測量系統(tǒng)，-18-電動機轉(zhuǎn)速測量提高動手能力。通過計算、分析、繪圖，能運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊并學(xué)會查閱有關(guān)資料，培養(yǎng)儀表設(shè)計的基本技能?？傊敬螌嶒瀸ξ覀兠课煌瑢W(xué)都是一次歷練。我們有理由相信：在今后的學(xué)習(xí)、工作中，無論遇到多大困難我們都是不可戰(zhàn)勝的！附錄：器件清單：品名型號數(shù)量89C52單片機AT89C521四位共陰數(shù)碼7SEG-MPX4-CC1管74LS13874LS138110k排阻212M晶振110K電阻122pF電容210uF電容1常開按鍵1-19-電動機轉(zhuǎn)速測量測速傳感器模1塊參考文獻(xiàn)：1