洛阳理工学院运动控制系统课程设计MT法测速

运动控制系统课程设计

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日期：2016/6/30

M法、T法、M/T法测速单片机程序设计

摘要

数字测速具有测速精度高、分辨能力强、受器件影响小等优点，被广泛应用于调速高，调速范围大的调速系统和伺服系统。本设计的数字转速测量是以单片机AT89C52为控制芯片，利用单片机三个定时器的特点，可以使用按键输入来调

等参数以及测速方法的选择，以此来增强本设计的适整M法、T法测速法中Z、T

C

应性，运用转速测量M法、T法、M/T法，通过对光电编码盘输出的脉冲信号测量，获得电动机转速测量，有精度高，范围宽等特点。测量结果将会显示在LCD1602液晶显示屏上。

关键词：数字测速，单片机，LCD1602，转速，测速法

目录

第1章绪论 (5)

1.1 数字测速方法的原理与应用 (5)

1.1.1 M法测速 (5)

1.1.2 T法测速 (6)

1.1.3 M/T法测速 (6)

第2章系统总体设计 (8)

第3章硬件设计 (9)

3.1 硬件选型 (9)

3.1.1 CPU主控模块的选型 (9)

3.1.2显示器的选型 (10)

3.2 硬件电路设计 (10)

3.2.1时钟电路的设计 (10)

3.2.2显示电路 (10)

3.2.3速度检测电路 (11)

3.2.4按键输入电路 (11)

3.2.5复位电路 (12)

第4章软件设计 (13)

4.1 系统流程 (13)

4.1.1 主程序流程设计 (13)

4.1.2 M法测速程序设计 (14)

4.1.3 T法测速程序设计 (15)

4.1.4 M/T法测速程序设计 (15)

第5章仿真结果 (17)

5.1 测速功能仿真测试 (17)

5.1.1 建立仿真文件 (17)

5.1.2 测速功能测试 (18)

5.2 仿真结果分析 (19)

结论 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

第1章 绪论

1.1 数字测速方法的原理与应用

1.1.1 M 法测速

在一定时间T C 内测取旋转编码器输出的脉冲个数M 1用以计算这段时间内的转速,称作M 法测速。

把M 1除以T C 就可得到旋转编码器输出脉冲的频率f 1=M 1/T C ，所以又称为频率法。M 法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M 法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。计算公式为：

c

160ZT M n =

时钟Z = 倍频系数 x 编码器光栅数。

M 法测速的分辨率： c c 1c 16060)1(60ZT ZT M ZT M Q =-+=

M 法测速误差率：

%1001%10060 )1(60 601

c 1c 1c 1max

⨯=⨯-=M ZT M ZT M ZT M δ 在上式中，Z 和T C 均为常值，因此转速 n 正比于脉冲个数。高速时

M 1大，量化误差较小，随着转速的降低误差增大。所以，M 法测速只适用于高速段。

1.1.2 T 法测速

T 法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速，它又成为周期法测速。

T 法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T 法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。计算公式为：

2

060ZM f n =

T 法测速的分辨率： )

1(6060)1(602202020-=--=

M ZM f ZM f M Z f Q Ｔ法测速误差率： %1001

1%10060 60 )1(6022

02020max ⨯-=⨯-=M ZM f ZM f M Z f δ 低速时，编码器相邻脉冲间隔时间长，测得的高频时钟脉冲个数M 2多，所以误差率小，测速精度高，故T 法测速适用于低速段。

1.1.3 M/T 法测速

在M 法测速中，随着电动机的转速的降低，计数值M 1减少，测速装置的分辨能力变差，测速误差增大。如果速度过低，M 1将小于1，测速装置便不能正常工作。T 法测速正好相反，随着电动机转速的增加，计算值M 2减小，测速装置的分辨能力越来越差。综合这两种测速方法的特点，产生了M/T 法测速。它无论在高速还是在低速时都具有较高的分辨力和检测精度。

M/T 法采用三个定时/计数器，同时对输入脉冲、高频脉冲、及预设的定时时间进行定时和计数，M 1反映转角，M 2反映测速的准却时间，通过

计算可得转速值n。该法在高速及低速时都具有相对较高的精度。测速时间T d由脉冲发生器脉冲来同步，即T d等于M1个脉冲周期。由图1-1可见，从a点开始，计数器对M1和M2计数，到达b点，预定的测速时间时，单片机发出停止计数指令，因为T C不一定正好等于整数个脉冲发生器脉冲周期，所以，计数器仍然对高频脉冲继续计数，到达C点时，脉冲发生器脉冲的上升沿使计数器停止，这样M2就代表了M1个脉冲在周期时间。

转速角可表示为：

检测周期可写成：

综合二式可求出被测得转速为：

n—转速值，单位：（转/分）；

f0—晶体震荡频率，单位：HZ；

M1—输入脉冲数，反映转角；

M2—时基脉冲数。

图1-1 M/T法定时/计数测量