基于单片机的电机转速测量系统
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。
基于单片机系统的电机转速测量电路设计
2021.02科学技术创新基于单片机系统的电机转速测量电路设计杨扬（徐州工程机械技师学院，江苏徐州221000）1转速测量方法本电路设计转速测量是用增量式编码器结合单片机，采用M/T 法，完成测速工作并显示。
增量式编码器与电机相连，输出信号接入本设计电路,即可实现转速测量及显示。
1.1增量式轴编码器光电轴角编码器,又称轴编码器或光电角位置传感器，是通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，并与单片机、计算机等控制器及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示。
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，轴编码器主要分为增量式、绝对式与混合式3种,其中增量式轴编码器主要用于测量转子速度,绝对式轴编码器主要用于测量转子的空间位置,混合式轴编码器是增量式轴编码器与绝对式轴编码器的组合后端加入处理芯片之后,3种轴编码器都具有测量转子速度与空间位置的功能。
增量式轴编码器的结构如图1。
图1增量式轴码器的结构1.2M/T 法测转速常用的采用旋转编码器的数字测速方法有三种：M 法、T 法、M/T 法。
检测T C 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M 1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M 2，用来计算转速的方法，称作M/T 法测速。
高频脉冲的频率为f 0，则准确的测速时间为Tt ＝M 2/f 0,电机的转速为：采用M/T 法测速时，应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器计数器同时开启与关闭，以减少误差。
只有捕捉到编码器脉冲前沿时，两个计数器才同时开启与停止计数。
图2M/T 法测速2硬件电路设计单片机测量转速基本原理框图如图3所示，本模块的设计思路是：引入编码器信号，对编码器信号进行简单的整形后，送入光耦将信号隔离，经光耦隔离后信号送入CPLD 进行预处理（辨向、倍频），然后送入单片机计算转速，送入LED 数码管显示。
测速模块由整形电路、cpld 、单片机、LED 显示电路组成。
图3硬件电路设计框图2.1传感器部分主要分为两个部分，第一部分是光电编码器，将电机的转速信号转换为脉冲信号。
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。
基于单片机的数显转速计设计
在工程实践中 ，经常会遇到各种需要测量转 速的场合 ， 如在发 例 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 都需要对转速进行测量。传统的测速方式 是利用测速发 电机 来进行测 速 。但 由于测速发电机是高速旋转机械 ，因磨损 、传动 、 冲等影响． 脉 经常发生一些故障 。随着超大规 模集成电路技术提 高 ， 尤其 是单片机 技术 的发展使全数字化测量转速系统得以广泛应用。本文对全 数字测
转轴其中的一段表 面擦干净后用黑 漆（ 或黑色胶布 ） 涂黑，再将一块 反光材料贴在其上作为光电标记 ，
然后将光 电传感器 （ 电头 ）固定 光 在正对光 电标记的某一适 当距离处。 光 电头采用低功耗高亮 度Ｌ Ｄ， Ｅ 光
是一组 稳定 的显示数据 ，不会有闪烁感 ，动态显示的效果和静态显示 是一样 的，能够节省大量的Ｉ 端 口，而且功耗更低 。 ／ Ｏ
图２转速信号采集
测速时使光 电头上发 出的光照射到转轴上 ，当光 照到 光电标 记的
反光材料时 ，光 电头接收到反光 ，从而产生一个转 速信号 。转 轴每转 过一周都会产生一个转速信号 ，在光 电头上就能够得到一个的持续输 出的波形 ，但这个波形不利于系统的处理。凼此需要对这个转速信号 进行信号处理 。
量转速 系统 的硬件 和编 程作了一些探讨 ，并设计了一种 以Ａ ８Ｃ １ Ｔ９５ 单 片机 为主控制器的一种数字式转速测量系统。本 系统 主要原理 是利用 光 电传感器采集速度信号 ，利用单片机程序计算转速后 通过数码管显 示 出来 ，拥有非接触式、精 度高 、可靠性强 、 性价比高等优点 。
ｌ５内 牡矸 ２ｌ年第１ ｏ ０ｏ １ １ 期
技 术 创 新
基于单片机的直流电机调速系统的课程设计
一、总体设计概述本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。
二、直流电机调速原理根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。
但是对于直流电动机的转速，总满足下式：式中U——电压；Ra——励磁绕组本身的内阻；——每极磁通（wb ）;Ce——电势常数；Ct——转矩常数。
由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。
磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。
电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。
传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。
随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。
如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。
调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。
脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电．压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
如果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。
平均转速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。
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。
基于单片机控制的直流电机调速系统设计
基于单片机控制的直流电机调速系统设计一、引言直流电机在工业自动化领域中广泛应用，其调速系统的设计是实现自动控制的关键。
本文将介绍一种基于单片机控制的直流电机调速系统设计方案，主要包括电机原理、硬件设计、软件设计以及实验结果与分析等内容。
二、电机原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置，其原理基于电磁感应和安培定律。
电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有恒定电流，产生磁场，而转子上带有电流，与定子的磁场互相作用，产生力矩使电机旋转。
三、硬件设计1.单片机选择在本设计中，选择了一款功能强大、性能稳定的单片机作为控制核心，例如使用ST C89C51单片机。
该单片机具有丰富的GP IO口和定时器/计数器等外设，适合进行电机控制。
2.电机驱动电路设计电机驱动电路主要包括功率电源、运放电路和驱动电路。
其中，功率电源为电机提供稳定的直流电源，运放电路用于信号放大和滤波，驱动电路则根据控制信号控制电机的转速。
3.速度测量电路设计为了实时监测电机的转速，需要设计速度测量电路。
常见的速度测量电路包括光电编码器、霍尔传感器等，通过测量转子上感应物体的变化来获得电机的转速信息。
四、软件设计1.程序框架软件设计的目标是实现对电机转速的控制和监测。
基于单片机的软件设计主要包括主程序的编写、中断服务程序的编写以及定时器的配置等。
2.控制算法常见的直流电机调速算法包括电压调速法、P WM调速法等。
根据实际需求选择合适的算法，并根据测量到的转速信号进行反馈控制，实现对电机转速的精确控制。
五、实验结果与分析设计完成后，进行实验验证。
通过设置不同的转速需求，观察电机的实际转速与设定转速的误差，并分析误差原因。
同时还可以测试电机在不同负载下的转速性能，以评估系统的稳定性和鲁棒性。
六、总结基于单片机控制的直流电机调速系统设计是实现自动控制的重要应用。
本文介绍了该系统的硬件设计和软件设计方案，并展示了实验结果。
通过系统实现电机转速的精确控制，可以广泛应用于工业自动化领域。
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
单片机测电机转速是怎样控制电机的高精度转速
单片机测电机转速是怎样控制电机的高精度转速2011-04-28 11:12:43| 分类：默认分类| 标签：无|字号大中小订阅作者：文章来源：本站原创点击数：更新时间：2007-1-17 摘要专用芯片是NS公司的LMD18200，其工作电压55 V，连续usb输出电流3 A，可接收300 kHz的PWM脉冲，但是本系统选用的直流力矩电机堵转经常工作在堵转状态，LMD18200不能提供持续的5 A电流，若将LMD18200并联电路电流的规律来增大电流驱动能力，又有烧坏芯片烧坏的风险，所以本文选择由一片HIP4080、4片MOS管IRF540构成的电机驱动电路，如图3所示。
HIP4080是一款专门用于控制H桥的高频全桥驱动芯片，正常工作电压12 V，可接收高达1 MHz的PWM信号[3]。
该芯片可以控制H桥工作在单极性驱动方式，可以使H桥输出电流波动比较小，功率损耗更低。
H桥由4片MOS管IRF540搭成，IRF540最大耐压100 V，最大驱动电流是28 A，胜任直流力矩电机经常工作在堵转状态。
如图3所示，HIP4080接收单片机的PWM、电机转向DIR和制动信号DIS，控制H桥电路MOS管的导通时间和导通次序，从而控制电机两端电压快乐无忧网()的大小和方向，实现电机的调速。
图4所示是驱动电路接入负载时，输入PWM信号的占空比和输出电压的实测关系曲线。
可以看出该电路的输入输出关系线性度良好，适用于直流力矩电机的驱动。
综上所述，微控制器、编码器信号检测电路和电机驱动电路采用数字电路实现。
余台油泵试验台上的实际应用运行可靠、测量准确，完全满足试验要求。
本系统对其它系统速度和时间的高精查股票网()度测量有一定的参考价值。
引言喷油提前角是指发动机在运转中，喷油嘴向气缸开始喷油的瞬时（以喷油嘴针阀升起为标志）到活塞行至上止点时的曲轴转角。
在使用中用供油提前角来代替。
由于柴油机喷油泵凸轮驱动装置的磨损，提前角会发生变化。
基于单片机转速测量仪的实现
基于单片机转速测量仪的实现作者：童剑帮来源：《数字化用户》2013年第18期【摘要】本系统以STC89C51单片机最小系统和PWM电机控制系统做为核心控制器，实现电机转速的测量。
该系统具有测量准确度高、采样速度不受转速制约等优点，可用于多种轮机转速的测量，具有广阔的应用前景。
【关键词】单片机液晶显一、转速测量的意义现代生活，电机以及各种轮转在生活中无处不在，因此，一种低功耗并准确的测转速仪器具有很广的实用价值。
二、转速测试的原理测转速的方法通常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[1]。
本系统采用的后者，采用单片机和光电传感器（TCRT5000）组成的高精度转速测量系统。
整个硬件系统是用+9V电池供电，经过LM7805转换成+5V电压，供单片机和PWM电机驱动模块使用。
光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，它首先感应电机转盘上的黑白面的变化，收集光信号，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号（高低电平）。
电信号输入进单片机，通过外部中断和程序计算，输出电机速度，在液晶显示器上显示。
反过来，单片机通过一个H桥式驱动电路来控制电机的转动，如图1即为设计整体原理图。
设计整体原理图传感器测得时钟信号的脉冲数为m，测量时间为t秒，转数为r，速度为v。
r=m/2；v=r/t（转/每秒）；通过对硬件设备的多次调试发现，测量值与理论值误差在0.7%左右。
三、单片机测转速系统的组成转速测量装置可以分为单片机最小系统模块、转速采集模块、桥式电路模块、显示器模块。
（一）单片机最小系统本仪器的最小系统主要有独立按键、单片机、LED灯、晶振、复位开关等组成，能够很好控制电机的正转、反转、加速、减速等功能。
对应的LED灯也会提示电机的正转、反转、加速、减速等。
（二）转速采集模块转速的采集模块主要由TCRT5000红外反射式光电传感器和LM324（电压比较器芯片）电路组成。
基于单片机的飞机发动机转速测量系统的设计
，
图1 发动机转速传感器结构和原理示
意图
图2 系统原理框图
的频率信号转换为数字量信号后，通
过光电耦合器PC817隔离后送给单片机AT89S51，由单片机进行转速的计制逻辑开通时间=
(4)，在Tx时间间隔内
频率
x
f为：f
N
n
f
x
x
x
=(6)；式(6)与
式(3)是一致的，这里n x是被计算机读
出的低频计数值。
从以上分析可知，周期测量法一
次测量的周期近似为T x。
在测量周期
一定时，增加时钟频率f，计数器的计
数脉冲N x就多，由此便可减小量化误
图3 周期测量法原理图
图4 F/D转换原理图
图5 主程序框图
822014.10测转速，具体算法如下：
1642x i i N N N =×−+图6 上电自检程序框图将(7)、(8)代入(转子的磁极对数69。
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直流电机调速系统是电子控制技术在实际生产中的应用之一，利用数字信号处理器（DSP）和单片机（MCU）等嵌入式系统，通过变换输出电压、调整周期和频率等方式实现对电机运行状态的控制。
本文将介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计方案。
1. 系统设计方案系统设计主要分为硬件方案和软件方案两部分。
1.1 硬件方案设计：硬件主要包括STM32单片机模块、电机模块、电源模块、继电器模块。
STM32单片机模块采用STM32F103C8T6芯片，拥有高性能、低功耗、低成本和丰富的外设资源，为系统开发提供了最佳解决方案。
电机模块采用直流电机，电源模块采用可调电源模块，可以输出0-36V的电压。
继电器模块用于控制电机正反转。
1.2 软件方案设计：软件设计主要涉及编程语言和控制算法的选择。
控制算法采用PID控制算法，以实现对电流、转速、转矩等参数的调节。
2. 系统实现过程2.1 电机驱动设计：电机驱动采用PWM调制技术，控制电机转速。
具体过程为：由程序控制产生一个PWM波，通过适当调整占空比，使电机输出电压和电机转速成正比关系。
2.2 PID控制算法设计：PID控制器通过测量实际变量值及其与期望值之间的误差，并将其输入到控制系统中进行计算，以调节输出信号。
在本系统中，设置了三个参数Kp、Ki、Kd分别对应比例、积分和微分系数。
根据实际情况，分别调整这三个参数，可以让电机达到稳定的运行状态。
2.3 系统运行流程：启动系统后，首先进行硬件模块的初始化，然后进入主函数，通过读取控制输入参数，比如速度、电流等参数，交由PID控制器计算得出PWM输出信号，送给电机驱动模块，以产生不同的控制效果。
同时，还可以通过设置按钮来切换电机正反转方向，以便实现更精确的控制效果。
3. 总结本系统设计基于STM32单片机，采用PWM驱动技术和PID 控制算法，实现了对直流电机转速、转矩、电流等运行状态参数的精确调节。
单片机转速测量程序
fre=0; if(speed==9999)//最大转速，单位 0.1r/min
speed=0; if(display<2)//滤除第一次 {
play(1,0);
delay(3); play(2,0); delay(3); play(3,0); P0|=0x80;//打印小数点 delay(3); play(4,0); delay(3); } else//滤除后进行显示 { swiБайду номын сангаасch(chose) {
TH1=0x30;TL1=0xB0;//设置定时器 1 时间 50MS 初值,按照理论计算值为 D8F0,已经进行修正处理
ET1=1;//允许定时器 1 中断 EA=1;//允许所有中断 TR1=1;//开启定时器 1 计数 } void main(void) { init(); while(1) {
数值，然后退出 case 2:{P2=~0x40;P0=~smg[num]; break;} case 3:{P2=~0x20;P0=~smg[num]; break;} case 4:{P2=~0x10;P0=~smg[num]; break;} default : break; }
} /*延时 ms 函数，入口为 ms 延时时间*/ void delay(unsigned char ms) {
display=2; temp++;//转动圈数加 1 TR1=0;//关闭定时器 1 计数 time=TH1;//读取定时器 1 的数值 time=time<<8; time=time|TL1;//把数值装载为 16 位 freq fre=(unsigned int)irq*50+time/1000;//时间从定时器和缓冲中 提取出来 time=0x0000;//清零计数 irq=0x00;//清零中断进入个数 speed=(60*1000)/(fre/10);// 转速测量，1/(fre/1000)*60,放大 10 倍数，精度为 0.1 TH1=0x30;TL1=0xB0;//设置计数器 0 初值 TR1=1;//开启计数器 0 计数 } } else if(LED==1) { flag=0x01; } } /*定时器 1 初始化函数*/ void init(void) { TMOD=0x10;//设置 T1=定时器 TCON=0x00; /*T1=定时器*/
基于单片机的转速测量系统设计
由于 电机在 运 行 的 过程 中 ，转 速 的平 稳 性 很 重 要 ，而且 电机 在生 产 过程 中要 进行 检验 ，其 中转 速就 是个 非 常重要 的参数 ，所 以要 适 时对 电机 的转 速 进 行测 量 ，来检 测 电机 的工作 情 况 ，以及 电机 的质 量 问 题 ，有 效 地反 映 电机 的状况 ，因此转 速测 量是 非 常重 要 的一个 环节 ，具 有 非 常 大 的现 实 意 义 。 因为 现 在 单 片机 的应用 为转 速测 量 提供 了方 便有 效 的解决 方 案 ，所 以智能化 的 电机 转速 测量 应用 非 常广泛 … 。
图 ３ （ａ）转 速信 号处 理 前 Ｕｉ波 形 （ｂ）转 速 信 号 处 理 后 ｕｏ波 形
２．３ 转 速的计 算 电路 转速 的计 算是 由单 片机 完 成 的 ，主 要 用 到单 片
机 的定 时器 和计数 器 。５ １单 片机 的定 时计数 器有 ４ 钟 工作方 式 ，不 同 的 工 作 方 式 有 不 同 的 工 作 特 点 。 本 次设 计 采 用 方 式 １，即 计 数 寄 存 器 的位 数 是 １６ 位 ，由 ＴＨｘ和 ＴＬｘ寄存 器 各提 供 ８位 计 数初 值 。方
图 １ 转 速 测 量 框 图
２ 转速测量 系统的硬件 电路设计
硬件 设计 的任 务 是 根 据 总 体 设 计 要 求 ，在 选 择 的机 型 的基 础上 ，具 体 确 定 系统 中所 要 使 用 的 元 器 件 ，设 计 出 系统 的电路 原理 图 。该 系统包 括传 感器 ， 处理 电路 ，计 数器 ，和显 示 四部 分 。
第 ３１卷 第 ３期 ２０１２年 ９月
延安大学学 报（自然科学版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
基于单片机的电机转速测量仪设计
摘要本文讨论了以STC89C51单片机为核心的电机转速测量的硬件设计和软件设计，硬件主要由光电传感器、信号整形、LED数码管显示几局部组成。
详细介绍了利用光电传感器技术在电机转速测量中的实现及应用，以及对电机转速进展测量，并由数码管显示转速。
随着汽车及电子技术的开展，转速测量技术也在不断创新，各种转速测量仪在工业得到广泛应用，对电机的转速进展测量极大的提高了自动化程度。
关键字：单片机，光电传感器，信号整形，LED显示Design of Motor Speed Measurement InstrumentBased on MCUAbstractThis article discussed take STC89C51 monolithic integrated circuit as the core electrical machinery tachometric survey hardware design and the software design, the hardware mainly by the photoelectric sensor, t he signal shaping, the LED nixietube demonstrated that several parts compose. Introduced in detail the use photoelectric sensor technology and applies in electrical machinery tachometric survey's realization, as well as carries on the survey to the electri cal machinery rotational speed, and demonstrates the rotational speed by the nixietube. Along with the automobile and electronic technology's development, the tachometric survey technology unceasingly is also innovating, each kind of rotational speed measu ring instrument obtains the widespread application in the industry, carried on the survey enormous enhancement automaticity to electrical machinery's rotational speed.Keywords:Monolithic integrated circuit,Photoelectric sensor,Signal shaping,LED demonstrated目录1 绪论41.1设计题目41.2课题背景42 转速测量系统的设计52.1 转速测量方法及比拟52.1.1测频原理62.1.2．测周原理72.1.3．计数器原理72.2测量方案设计92.2.1 转速测量原理92.2.2 系统原理93 硬件电路设计103.1 电源模块103.1.1 LM2596开关电压调节器113.1.2 单片机和显示供电电路123.1.3 电机电源供电电路133.2单片机模块133.2.1 复位电路143.2.2 晶振电路153.2.3 单片机系统163.3 显示模块213.4 红外模块224 软件设计244.1 软件设计概述244.2 软件设计方案244.3 系统主程序254.4 显示子程序264.5 中断子程序275 系统调试285.1硬件调试285.2 软件调试295.3系统综合调试30结论31附录32参考文献40致411 绪论1.1设计题目题目：转速测量仪要求完成技术指标：1. 测量电机转速围0——9999转/分；2．通电就开场测量，按键后复位；3．八位数码管显示，误差<5%；1.2课题背景目前，在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合。
基于单片机的无刷直流电机速度伺服系统设计
基于单片机的无刷直流电机速度伺服系统设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：论文名称：基于单片机的直流伺服电机测速系统设计学科专业:申请人：指导老师：摘要在工程实践中，经常会遇到各种需要测量电机转速的场合，例如在发动机、电动机、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、显示其转速及瞬时速度。
当前主要流行的测速方法有霍尔测速、磁电式测速和光电编码测速等，但是霍尔测速不仅价格相对较高，而且信号杂波大，需要额外的滤波电路开销；而磁电式测速容易受外界环境干扰，因此不适合用于强电磁干扰的工业环境，本系统采用光电编码测试进行速度伺服系统设计。
为了能精确地测量转速,且保证测量的实时性,本文提出了一种基于单片机的直流伺服电机测速系统设计方案。
该系统通过定时器模拟PWM控制电机转速，采用外部中断的边沿触发功能捕获测速脉冲，并以此分析计算出电机转速，然后显示到LED数码管上面；此外，为了达到更精确的电机控制，设计的串行通信方案，通过PC机下传指令改变PWM输出占空比，以此控制电机转速。
系统软件在Keil C51集成开发环境中采用C语言编写，并在Proteus软件中搭建电路，仿真验证了方案的可行性。
关键词：测速；单片机；直流伺服电机；串行通信ABSTRACT目录摘要 (3)ABSTRACT (4)目录 (5)第一章绪论............................................................................ 错误!未定义书签。
1。
1 课题研究意义.. (7)1。
2 国内外发展现状 (7)1.3 论文组织 (8)第二章系统方案设计 (9)2.1 硬件设计方案 (9)2。
2 软件设计方案 (10)第三章硬件设计 (11)3。
1硬件框图设计 (11)3.2主控制器模块 (11)3.2。
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兰州交通大学毕业设计文献综述题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chipmicrocomputer姓名：***学号：*********班级：机设1202班摘要本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。
其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。
最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。
关键词：单片机、转速、测量精度AbstractThis paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized.Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51引言0、单片机测控系统单片机可以构成各种工业控制系统、适应控制系统、数据采集系统等。
在这个领域中，有不少是采用通用CPU单板机或通用计算机系统。
随着单片机技术的发展，大部分都可以用单片机系统或单片机加通用机系统来代替。
如气轮机电液调节系统、调速系统等。
典型的应用系统是单片机要完成工业测控功能所必须具备的硬件结构系统，它包括系统扩展和系统配置两部分内容。
整个系统由基本部分和测控增强部分及外设增强部分构成。
基本部分是外围芯片的扩展及功能键盘、显示器配置，通过总线连接而成，测控增强部分主要是传感器接口与伺服驱动控制接口。
它们直接与工业现场相连，是干扰进入的主要通道，一般要采取隔离措施。
对于数字量（频率、周期、相位、计数）的采集后可通过 I/O 口输入，数字脉冲可直接作为计数输入、测试输入、I/O 口输入或中断源输入进行事件计数定时计数、实现脉冲的频率、相位及计数测量。
对于模拟量的采集，则应通过 A/D 变换后送入总线口，I/O 口或扩展 I/O 口，并配以相应的 A/D 转换控制信号及地址线。
对于开关量的采集则一般通过 I/O 口或扩展 I/O口线。
应用系统可根据任何一种输入条件或内部运行结果进行输出控制。
开关量输出控制有时序开关、逻辑开关、信号开关阵列等，通常，这些开关量也是通过 I/O 口或扩展 I/O 口输出。
模拟量的输出常为伺服驱动控制，控制输出通过 D/A 变换后送入伺服驱动电路。
1、转速测量在国民经济中的应用转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，但转速测量系统作为普遍的应用在国民经济发展中，有重要的意义。
下面列举二例加以说明。
1.1、转速测量在调速系统中的应用直流电机具有良好的起、制动性能，易于在宽广范围内平滑调速，所以长期以来在要求调速指标较高的场合获得了广泛应用。
随着电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统日趋完善，其性能可与直流调速系统相媲美，其变频调速的应用范围日益扩大，但它的控制技术相对复杂，整个控制系统造价较高，在某些领域短时间内还难以取直流调速系统，调速系统便应运而生了。
调速系统主电路线路简单，所用的功率元件少；开关频率高，可达到 1000～4000ＨZ，电流易连续，谐波少，脉动小，电机损耗和发热都较小；低速性能好，稳态精度高，因而调速范围宽；调速系统频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强；主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率高；直流电源采用三相整流时，电网功率因数高，可广泛用于交通、工矿企业等电力传动系统中。
转速测量部分本测量系统采用 89C51 单片机控制，利用霍尔元件由转速产生的脉冲，对转速进行测量，转速由单片机的 P0 口输出，同时当电机转速超过设定值时，通过单片机的Ｐ1 口输出信号，驱动响铃报警。
性能特点：（1）89C51 配合晶体管的双极式可逆 PWM 变换器构成直流电机驱动系统，可获得高性能的调速性能指标（2）直流电机驱动系统结构简单，省去了复杂的换流装置，因此体积小，成本低，加之采用硬软件结合的微机控制方式，提高了系统的可靠性和抗干扰。
（3）转速测量系统采用软件实现，动态显示容易，超限报警方便，提高了系统的灵活性。
（4）由变换器构成直流电机驱动系统，可有效克服以往的直流调速中的谐波大、功率因数低的问题，是一种节能的调速方案。
1.2、变M/T法在风力发电机并网控制中的应用发电机叶轮吸收的功率，一部分用来克服叶轮旋转的阻力矩，其余部分转变为电能。
叶轮通过硬质齿面增速齿轮箱带动4极200kW异步发电机。
主叶轮转速达到 40rpm时：发电机转速达到同步转速，应并入电网发电，发电机转速低于同步转速时应脱离电网。
对合闸时具有大电流冲击特性的异步发电机来说，除采用软切入并网技术外，还应满足在同步转速点切入的严格要求。
自然界的风速风向变化是难以预测的随机变量，加上叶轮转动时的巨大惯量和强电磁干扰。
因此，风力发电机的安全并/脱电网是风机控制的关键技术。
自动并/脱电网的主要根据是发电机的实时转速，采用准确、快速的转速测量方法尤为重要。
用变M/T法测速以4个转速计数脉冲(m1=4)为一个测算周期。
在风力发电机并入电网控制中，变M/T法能够较好地满足并网对发电机转速的精度要求。
同时，随着电机转速不断的提高，4个转速脉冲之间的时间总和相应减少，测算周期也相也就是应缩短，这也正好满足发电机并网时对转速测量快速性的要求。
有效地防止了在高风速起动时，风机因超过并网而飞车造成的并网失败。
2、转速测量方法概述转速测量的方法有很多，根据工作原理可分为计数式、模拟式、同步式。
计数式方法是用某种方式读出一定时间内的总转数；模拟式方法是测出由瞬时转速引起的某种物理量的变化；同步式是利用已知的频率与旋转体的旋转同步来测量转速，根据不同的转换方式，一般的转速测试可用机械式转速表、发电机式转速表以及频闪式测速表，但在有些情况下，其测量精度，瞬时稳定度不能满足更高的要求，因此，在测量方法和传感器的选择上显得尤为重要。
常用的传感器种类有光电传感器、电磁式传感器、电容式传感器等，而测量方法上有测量转速周期、转速频率等。
就转速测量原理而言，大体可分为三大类，一是用单位时间内测得物体的旋转角度来计算速度，例如在单位时间内，累计转速传感器发出的N个脉冲，即为该单位时间的速度。
这种以测量频率来实现测量转速的方法，称测频法。
即“M”法；另一类是在给定的角位移距离内，通过测量这一角位移的时间来进行测速的方法，称测周法，即“T”法，如给定的角位移∆θ，传感器便发出一个电脉冲周期，以晶体震荡频率而产生的标准脉冲来度量这一周期时间，再经换算可得转速。
这两种测速方法各有优缺点，“M”法一般用于高速测量，在转速较低时，测量误差较大，而且，检测装置对转速分辨能力也变差；而“T”法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大；结合这两种测量方法就可以地出第三种测量方法，即‘M/T’法结合这两种方法的优点，一方面像“M”法那样在对传感器发出的脉冲计数的同时，也像“T”法那样计取脉冲的时间，通过计算即可得出转速值。
在实际测量中，还须设定定时时间，兼顾高、低转速时的精度影响，适时调节采样时间。
3、课题研究目的和意义转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。
随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。
在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。
因此，本课题的目的是：对各种测量转速的基本方法予以分析，针对不同的应用环境，利用 80C51 系列单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因，为今后的实际使用提供借鉴。
并从实际硬件电路出发，分析电路工作原理和软件流程，根据仿真情况提出修改方案和解决办法。
课题以单片机为中心，设计的全数字化测量转速系统，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。
其可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合。
如车辆的里程表、车速表等。
其次该转速测量系统由于采用全数字化结构，因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接，实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。
并且，几乎不需做很大改变直接就能作为单独的使用产品。
总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。
4、主要内容和存在的问题4.1、研究的主要内容1.详细分析转速的测量理论，对转速的周期测量法“T”法、频率测量法“M”法以及周期频率“M/T”测量法，三种具体测量方法的转速计算、各自的测量精度和误差进行阐述。
定性地比较三种方法所针对的转速特征，分析高、中、低转速情况下各自的适用状况，从而，在保持一定的测量精度情况下，应用“M”法，说明转速测量原理。
2.根据单片机系统的设计原则，提出测量方案，构建硬件系统，分别对硬件系统的配置予以估计，使其能够对转速进行测量。
同时分析接口电路，显示转速。
3.对单片机定时计数器进行设置，设计和说明定时/计数器在“M”法测量中的作用和使用方法，讨论测量精度的问题。