电机转速测量系统设计

精密电机转速测量的FPGA系统设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．ｂｙｓｈａｐｉｎｇｔｈｅｉｎｐｕｔｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄ
２０ｌ３年
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０ｌ３
Ｎｏ．８
第８期
精密电机转速测量的ＦＰＧＡ系统设计
张海涛，谷玉海，徐小力，李江洁
测量。
关键词：ＦＰＧＡ；精密电机；转速
中图分类号：ＴＰ２７３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—１８４１（２０１３）０８— ０１０８— ０３
ＦＰＧＡ．．ｂａｓｅｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎ．．ＭｏｔｏｒＳｐｅｅｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ
号，采用Ｖｅｒｉｌｏｇ语言实现信号的倍频、同步，然后对信号进行整数以及小数计数，通过ＭｏｄｅｌＳｉｍ进行功能仿真，并采样不
同频率的脉冲信号。对系统进行了实验验证，实测相对误差小于规定误差范围，设计的系统实现了满足精度要求的转速

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。

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计

（二）流程图如图４所示：
３．程序ｖｏｉｄｃｏｕｎｔｅｒ（ｖｏｉｄ）ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ０｛ｃｏｕｎｔ＋＋：ｉｆ（ｃｏｕｎｔ％６＝＝０）／／６次循环为电机转一圈｛ｚｓ＋＋：／／转圈计数加１）
—
』
｝
。Ｉ（ｄｉｓｐｌａｙｆｉ］）：／／１ＣＤ显示／／ｄＭａｙｍＳ（５０Ｏ） ‘
一
ｖｏｉｄｄｅｌａｙｌｍｓ（ｉｎｔＸ）／／延时函数｛
ｉｎｔｉ，Ｊ：
／／５０ｍｓ定时
／／５０．２０＝１５
ＴＭＯＤ＝Ｏｘ０１：
ＴＨＯ＝ＴＨＭ１：
—
ＴＬＯ＝ＴＬ＿Ｍ１：ｉｎｉｔ＿ＬＣＭ（）：ｗｈｉ１ｅ（ｆｂ＝＝０）
ｉｆ（斗＋ｍｓｅｃ：＝２Ｏ）｛ｆｂ＝ｌ：）
１
（二）定时器中断ｌ＿工作过程ＴＴＯ定时器每１秒定时中断一次，读取记录的脉冲个数。２．流程图如图６所示：
嘲硅
（三）程序ｍａｉｎ０
｛Ｐ２０＝Ｉ：
Ｐ２０＝０：
ＩＥ＝０ｘ８３：
｛）
ＥＡ＝０：
ｉｆ（ｚｓ＞＝ｌＯ００）
Ｐ２０＝Ｉ：

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

２１正０１
仪表技术与传感器
ＩｓｒｍｅｔＴｃｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｕｎｅｈｉｕｎｅｓｒ
２１０１
第８期
Ｎｏ８．
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：００—１２１２—２收修改稿日期：０１３—１７２１一ｏ３
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
２２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ＩＴＮ０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；ＴＯ工作于定时器方式。每到１读１８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

基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。

通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，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。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，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。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，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。

课程设计--电机转速测量仪设计

中国计量学院电机转速测量仪设计学生姓名：指导老师：学院: 现代科技学院专业班级：电气1112014 年 03 月06 日1.绪论2.1任务（1）采用霍尔或光电传感器设计一能测量电机转速的测量仪器。

（2）电机转速在100-3000转/分之间。

（3）动态实时显示，显示稳定，显示位数3位。

（4）可采用传感器结合单片机电路实现。

2.2要求（1）绘制系统框图及电路原理图各一份a.标明所有集成电路的型号、引脚序号、功能。

b.标明所有集成电路的电源电压。

c.标明所有元器件的数值或取值范围。

（2）叙述整个系统的工作原理。

（3）详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因，是如何解决的。

（4）设计转速测试方案，记录测量结果，并进行适当的误差分析。

（5）调试合格后写出综合设计报告。

（6）你对本次课程设计有何体会、建议、和意见。

2.3方案的选择与论证方案一：霍尔元件测速法霍尔元件测速法是利用霍尔开关元件测转速的。

霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。

输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速，但由于现有材料的限制，放弃此方案。

方案二：采用反射式光电传感器在测速一端放置反射式红外传感器，当带有遮挡物的电转轴经过时，利用其对红外线的反射能力，接收端检测到信号。

但是电机的空间较小，传感器不能稳定的放置，对测量产生较强的干扰，故放弃此方案。

方案三：采用槽式光电开关采用槽式红外对射式光电开关，集成度高，体积小，功能齐全，电线引出式，电源内藏式具备继电器大功率输出，具备交直流通用型，电压范围宽，抗震性能好，速度检测非常稳定，精度较高，成本低，经过实验可发现槽式式红外光电开关能比较灵敏地测出电机转动的圈数。

利用测量一秒内转过的圈数可测得电机的转速。

电机转速测量系统设计

电机转速测量系统设计引言：在工业生产中，电机的转速是一个非常重要的参数，对于电机的控制和监测具有极大的意义。

因此，设计一个准确测量电机转速的系统是至关重要的。

本文将详细介绍一个电机转速测量系统的设计，包括硬件设计和软件设计。

1.系统硬件设计：（1）传感器选择：电机转速的测量可以采用多种不同的传感器，如光电编码器、霍尔效应传感器等。

根据转速范围和实际需求，选择合适的传感器。

例如，对于高速电机，光电编码器是一个较好的选择，而对于低速电机，霍尔效应传感器更为合适。

（2）电路设计：根据所选传感器的特性，设计合适的电路来接收和处理传感器输出的信号。

电路应包括信号放大器、滤波器和适当的保护电路，以确保对传感器输出信号的准确测量和可靠性。

（3）ADC选择：传感器输出的信号是模拟信号，需要将其转换为数字信号以进行处理和分析。

选择合适的ADC（模数转换器）来实现信号转换。

ADC的选择应考虑到转换精度、速度和功耗等因素。

2.系统软件设计：（1）信号处理：通过ADC获取的数字信号可以通过软件进行进一步处理。

根据具体需求，可以采用滤波、放大、平均等方法来提高测量精度和减小噪声干扰。

（2）算法设计：根据测量需求和应用场景，设计合适的算法来计算电机的转速。

常用的算法包括脉冲计数法、相位差法和频率计算法等。

选择合适的算法需要考虑测量精度、实时性和系统复杂度等因素。

（3）界面设计：为了方便用户对电机转速进行监测和控制，可以设计一个用户界面来显示测量结果和提供控制功能。

界面可以采用图形界面或者命令行界面，具体设计需要根据用户需求和系统复杂度进行选择。

3.系统测试和优化：完成硬件和软件设计后，需要对系统进行测试和优化。

测试过程中应验证系统的测量精度、稳定性和响应时间等指标。

如果存在问题，需要对系统进行优化和调整，直到满足设计要求为止。

总结：电机转速测量系统是一个重要的控制和监测系统，其准确性和可靠性直接影响到电机的运行和维护。

本文给出了一个电机转速测量系统的设计流程，包括硬件设计和软件设计。

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。

一种电机转速测量装置的设计

一种电机转速测量装置的设计摘要本文介绍了一种电机转速测量装置的设计方案。

该装置采用了特定的传感器和微处理器，能够精确测量电机的转速，并通过显示屏和接口提供实时数据输出。

该设计方案具有简单、可靠、高精度等特点，适用于电机转速测量及控制系统中的各种应用。

介绍电机转速是衡量电机性能的重要指标之一。

在许多工业应用中，需要对电机转速进行准确测量，以确保工作效率和设备的正常运行。

本文提出的电机转速测量装置能够满足这一需求，并具有一定的创新性和实用性。

设计原理本设计方案采用非接触式磁性传感器来测量电机转速，具体原理如下：1.将一个小型磁体固定在电机的转轴上，并将磁感应线圈固定在电机壳体上。

2.当电机转动时，磁感应线圈会受到转轴上磁体的磁场变化影响，从而产生感应电动势。

3.通过对感应电动势的采样和处理，可以得到电机转速的准确值。

设计方案硬件设计硬件设计包括磁感应线圈、信号调理电路以及显示和接口部分。

1.磁感应线圈：采用高灵敏度的磁感应线圈，以确保对电机的微小磁场变化进行准确感应。

2.信号调理电路：对磁感应线圈输出的微弱信号进行放大、滤波和调整，以获得稳定、可靠的转速信号。

3.显示和接口：采用高清液晶显示屏显示电机转速，并提供多种接口，如U SB、R S232等，以实现数据的实时输出和远程监控。

软件设计软件设计方面，主要涉及信号处理与转速计算、用户界面显示和数据输出等。

1.信号处理与转速计算：采用微处理器对从信号调理电路获得的转速信号进行采样、滤波和计算，得到准确的电机转速值。

2.用户界面显示：通过设计直观友好的用户界面，将电机转速实时显示在液晶屏上，方便用户实时观察和检测。

3.数据输出：提供多种数据输出接口，如U SB、R S232等，以满足用户对转速数据的实时输出和记录需求。

特点和优势1.精确度高：通过采用高灵敏度的磁感应线圈和精确的信号处理算法，能够实现对电机转速的准确测量，误差小于1%。

2.稳定可靠：采用小型磁体和固定式磁感应线圈，避免了传统触点式测速器件的接触磨损和故障问题，提高了稳定性和可靠性。

基于单片机的电机转速测量系统设计

基于单片机的电机转速测量系统设计一、绪论电机是现代工业生产中常用的电力传动装置，其转速的准确测量对于工业生产的稳定运行和质量控制具有重要意义。

本文设计了一种基于单片机的电机转速测量系统，通过对电机转速的实时监测和数据采集，实现对电机运行状态的有效控制和管理。

二、系统设计方案1.硬件设计：a.使用单片机作为控制核心，选择适合的单片机芯片，如STC89C52b.采用光电传感器作为转速检测元件，通过将光电传感器的发光管与光敏电阻相对应，并将其安装在电机转轴上，当转轴旋转时，光敏电阻会根据光线的变化产生电信号，通过电压变化实现转速测量。

c.添加滤波电路，通过对信号进行滤波处理，保证测量结果的稳定性和准确性。

d.利用LCD液晶显示模块，显示电机的实时转速。

e.设计相关电源和电路，保证系统正常运行。

2.软件设计：a.使用C语言编程，通过单片机的编程框架，编写测量转速的程序。

b.通过定时器中断的方式，实时采集光电传感器的信号，并进行信号处理，得到电机的实时转速值。

c.将转速值存储在内部存储器中，以备后续分析和处理。

d.利用LCD液晶显示模块，将转速值显示在LCD屏幕上，实现实时监测。

三、系统特点1.精确度高：通过光电传感器和滤波电路的配合使用，能够准确测量电机的转速，保证测量结果的准确性。

2.实时监测：通过单片机的编程，能够实时监测电机的转速，及时发现异常情况并进行处理。

3.数据采集:可以将转速数据存储在内部存储器中，方便后续分析和处理，实现对电机的有效控制和管理。

4.易于操作：通过LCD液晶显示模块，能够直观地显示转速值，操作简单方便。

5.低成本：该系统采用单片机作为核心，硬件设备简单，成本较低。

四、系统优化1.添加报警功能：当电机转速超过设定值或低于设定值时，系统能够及时发出警报提示操作人员，防止电机在异常情况下继续运行，保护设备安全。

2.添加通信功能：通过添加通信模块，将转速数据传输至上位机或者其他设备，实现对电机的远程监控和控制。

基于高速脉冲计数器的电机转速测量系统设计

０引言
电机作为机电能量的转换装置，广泛应用于各种工业企业的机械设备中，如机床、轧钢机、起重机、风机、水泵、纺织机械等 ¨ 。此外，在农业、Ｊ交通、航天、国防、医疗、家用电器等各个领域中，电机的应用也十分广泛。电机转速是判定其运行状态的关键参数，尤其在电机闭环控制系统中，转速的准确性直接影响整个系统的稳态误差及动态响应性能＿。目前，电机转速的测量主要使用光电编码２ｊ器作为信号发生器，根据其产生的高速脉冲计算电
实时性好、准确性高的电机转速值，为工业现场提
供一种切实可行的电机转速测量方案。
１数字测速方法及其精度指标
１１数字测速方法．
按照脉冲信号与标准频率信号的相互关系，采
用光电编码器测速的方法有三种，分别是测频法（Ｍ
ＤｅｉｎｏｏｏｐｅｅｓｒｍｅｔＳｓｅＢａｅｎＨｉｈＳｅｄＰｌｅＣｏｎｓｇｎＭｔｒＳｅｄＭａｕｅｎｙｔｍｓｄｏｇｐｅｕｓｕｔ
ＬａｈｉＮＡＮｎｕｎ，ＸＩｉｏＩＸｉｏａ，ＸｉｙａＥＬｒｎｇ
ｔｇａｅｕｔｏｅｒｔｄｆｎｃｉｎ，ＳｔｈｓｅｔｎｉｅａｐｉａｉｎｖｌｅｉｈｃｕｎｕｔａｉｅＯｉａｘｅｓｖｐｌｃｔａｕｎｔｅａｔａｉｄｓｒｌｓｔ．ｏｌｉＫｅｒｓ：￥２０ＰＬｙｗｏｄ７－０Ｃ；ｍｏｏｐｅｔｒｓｅｄ；ｐｏｏｌｃｒｃｅｃｄｅ；ｈｉｈ－ｐｅｏｎｅｈｔｅｅｔｎｏｒｉｇｓｅｄｃｕｔｒ

基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计

摘要在当今工业生产过程中，越来越多的场合需要测量电机的转速，转速已成为电机最重要的工作参数之一。

测量转速的方法有许多，最常用的两种方法为：光电式传感器测转速，霍尔式传感器测转速。

本文将着重介绍基于单片机的霍尔式传感器测量转速。

关键词：霍尔传感器，单片机，转速。

目录1引言 (2)2设计要求 (2)3方案论证 (2)3.1测量方法的选型 (3)3.2核心处理模块的方案 (3)3.2.1控制芯片的选型 (3)3.2.2采用51单片机测量的方案论证 (4)3.2.3软件系统设计方案 (4)3.3电机转速测量模块的方案 (5)3.4电机转速控制方案 (5)3.5显示模块方案 (6)4系统设计 (6)4.1单片机模块 (6)4.1.1 51单片机介绍 (6)4.1.2系统的复位电路 (8)4.1.3系统时钟电路设计 (8)4.1.4 IO口管脚分配 (9)4.2电机转速控制 (9)4.3显示模块 (10)4.3.1 LCD1602介绍和指令 (10)4.3.2LCD1602的工作时序 (13)4.4霍尔传感器模块 (13)5.软件系统设计 (14)5.2程序模块 (15)5.2.1数据采集处理部分和PWM输出部分 (15)5.2.2 LCD1602显示部分 (16)参考文献 (17)原理图 (18)1.引言转速是电动机极为重要的一个状态参数，在很多运动系统的测控中，都需要对电机的转速进行测量，速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。

不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。

本系统以AT89C51单片机为控制核心，用霍尔传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机实时数据处理，用LCD1602显示小型直流电机的转速。

本系统可对转速0—3000r/min进行高精度测量。

且还可扩展更宽的测量范围。

2.设计要求基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计，测量范围：0-3000转/分，测量精度：±3转/分，实时显示。

直流电机转速测量系统的设计

一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。

转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min表示。

本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min，测量的相对误差＜1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。

本次课设需满足以下设计要求：1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数；2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速；3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。

二、方案论证本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。

原理方框图如图1所示：图1电机转速测量系统原理框图在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。

当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。

脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。

再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来三、电路设计1.光电转换电路在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。

其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。

在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。

电机转速测量系统设计讲解

毕业设计(论文)题目：电机转速测量系统设计院（系）光电工程学院专业测控技术与仪器班级100106班姓名叶亚锋学号100106117导师李党娟2014 年 5 月20 日电机转速测量系统设计西安工业大学光电工程学院叶亚锋摘要：电机是电力系统的主要设备，而电机转速是衡量动力系统正常工作的重要的性能指标，因而需要测量电机转速，使它满足人们的各种需求。

在本设计中多次采用施密特触发器，成为电路的主控芯片，控制着信号的定时和锁純。

用三片CD40110BE级联实现电路的计数、译码、数码管的驱动等功能，通过对光电耦合器产生的脉冲数进行统计，并把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值，利用施密特触发器完成数器的清零和锁純，计数器计数译码后将信号输送到数码管，动态的显示脉冲数目，最后根据脉冲数目计算电机的转速。

本设计采用的电子元器件简单普遍，线路连接简单，安装调试容易，测量结果精确，具有较高的实用价值。

关键词：光电耦合器；施密特触发器；计数器；数码显示。

Design of motor speed measurement system Abstract: The motor is the main equipment of power system, and the motor speed is an important performance ind ex to measure the power system normal operation, therefore need to speed measuring motor, make it meet the needs of peopl e. The Schmidt trigger multipl e times in the d esign of main circuit, a control signal timing and l ock the key part of pure. Circuit realization of counting, d ecoding, digital tube driver functions with three slice CD40110BE cascad e, statistics through the pulse number on the photoelectric coupl er, and count the pulses to the motor speed value, compl ete number is cl ear and pure use l ock Schmidt flip-fl op, counter after d ecoding the signal transmitted to the the digital tube dynamic display, pulse number, pulse number according to the cal culated motor speed. El ectronic components used in this d esign simpl e and common, simpl e circuit, easy installation, accurate measurement result, and has higher practical value.Keywords:photoelectric coupler；Schmidt trigger；timer；counter；digital display.目录第一章绪论 (4)1.1课题研究的目的和意义 (4)1.2 转速测量在国内外的研究 (4)1.3电机转速的测量方法 (5)1.3.1测频法“M法” (5)1.3.2测周期法“T法” (6)1.3.3 测频测周法“M/T法” (7)第二章转速测量系统的总体方案 (9)2.1 设计任务 (9)2.2设计思路 (9)2.3原理框图 (9)2.4设计的意义 (9)第三章系统硬件电路的设计 (10)3.1 主控芯片的选择 (10)3.2 硬件电路的实现 (10)3.2.1电源电路 (10)3.2.2电机转速脉冲产生电路 (11)3.2.3计数电路 (14)3.2.4控制电路 (16)3.2.5显示电路设计 (19)第四章电路的焊接与调试 (21)4.1电路连接过程的注意事项 (21)4.2电路的调试 (22)4.3转速测量系统的误差分析 (24)第五章总结与展望 (25)5.1 总结 (25)5.2 展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录：电机转速测量系统原理图 (28)第一章绪论1.1课题研究的目的和意义电机是将电能从最初的能源形式转换过来的重要桥梁，又是再将大部分电能转换为机械能的装置，电机在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备，在电力工业中，将机械能转换为电能的发电机以及将电网电压升高或降低的变压器，都是电力系统中的关键设备。

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。

基于虚拟仪器技术的电机转速测控系统设计

试也逐渐由传统的手动操作被计算机所取代，并向着网络化、能化方向发展。本文利用虚拟仪智器技术，设计出一种新型电机转速测控系统。虚
拟仪器是现代计算机和仪器技术深度结合的产
物，由计算机、相应的硬件和专用软件构成，计是
Ｏ引言
近年来，随着微型机技术的发展，电机性能测
ＩＡｔｅ等软件标准的库函数。用ＬｂＩＷＰ、ｃｖＸｉａＶＥ软件设计的程序包括前面板和框图程序两部分。ＬｂＩＷ可产生独立运行的可执行文件，一个ａＶＥ是真正的３２位编译器。
ｔｎａｄｔｓｎｒｃｓ．Ａｔｒｓｎ，ｒｃｕａｅａｄｒｌｂｅｗｙｃｎｂｄｐｅｓｔａｓｎｈｔｅｅｔｃｍｅｈｉｎｅｔｇｐｏｅｓｏｉｅｅｔａｍｏｅａｃｒｔｎｅｉｌａａｅａｏｔｄｉｈｔｉｇｐｏｏｌｃｒｔ — ｐａｕｉｏｏｔｒｐｅａｕｅｎｎｏｆｑｅｃａｕｅｎｎｏｃｍｍａｄｓｅｄｔｒｕｈＰＤａｇｒｈｄｔｎｓｅｄｍｅｓｒｍｅｔｉｔｒｕｎｙｍｅｓｒｍｅｔａｄｔｏｕｅｎｐｅｈｏｇＩｌｏｔｍ．ＬｂＩＷｉａＶＥｇａｈｃｄｓｎｓｆｒｎＬＳｔｓｐａｆｒａｄｄｔｃｕｓｔｎｓｓｅｗｉｈｄｖｌｐｄｂｒｐｉｅｉｏｔｅａｄＥＶＩｅｔｌｔｍｎａａａｑｉｉｙｔｍｈｃｅｅｏｅｙＡｍｅｉａｔｎｌｇｗａｏｉｏｒｃｎＮａｉａｏＩｓｕｎｅｉｅｔｒｓｅｄｍｅｓｒｍｅｔａｄｃｎｒｌｓｓｅｗｅｅｉｔｏｕｅ，ａｔｒｒｐａｅｅｔｇ，ｅｕｔｎｔｍｅｔｓｇｄｍｏｏｐｅａｕｅｎｎｏｔｏｙｔｍｒｎｒｄｃｄｆｅｅｔｄｔｓｉｒｓｌｒｄｎｅｎｓ

课程设计---直流电动机测速系统设计

专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系：专业班级：小组成员：指导教师：日期：前言1.题目要求设计题目：直流电动机测速系统设计描述：利用单片机设计直流电机测速系统具体要求： 8051 单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。

元件： STC89C52、晶振(12MHz)、小按键、 ST151、数码管以及电阻电容等2.组内分工(1)负责软件及仿真调试：主要由完成(2)负责电路焊接：主要由完成(3)撰写报告：主要由完成3.总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示 :数码管显示按键控制单片机 PWM 电机驱动一、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。

在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。

③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。

电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差 ; 另一项是量化± 1 误差。

电机转速控制系统设计报告

电机转速控制系统设计报告一、引言电机转速控制系统广泛应用于工业生产中，对于精准控制和调节电机的转速具有重要意义。

本文将介绍一个基于反馈控制的电机转速控制系统的设计过程和结果，旨在实现对电机转速的精确控制和调节。

二、控制系统设计1. 系统框架电机转速控制系统主要由电机、传感器、控制器和执行机构组成。

其中，传感器用于检测电机的转速，并将信号传输给控制器；控制器根据传感器的反馈信号进行计算，并通过执行机构控制电机的转速。

2. 控制算法在本设计中，采用PID控制算法来实现对电机转速的控制。

PID算法通过比较实际转速和设定转速的差异，来调节电机的输入信号，使实际转速逐渐趋向于设定值。

具体控制算法如下：- P（比例）项：根据实际转速和设定转速的误差，按比例增加或减少电机的输入信号。

P项决定了系统的静态误差，可以快速减小转速差异，但容易引起过冲现象。

- I（积分）项：根据误差的累积值，按积分增加或减少电机的输入信号。

I项可以消除系统的稳态误差，增强系统的稳定性和精确性。

- D（微分）项：根据误差变化的速率，按微分增加或减少电机的输入信号。

D项可以预测误差的未来变化趋势，减小过冲现象并提高系统的快速响应性。

3. 参数调节在设计过程中，需要根据具体的电机转速性能和需求来调节PID参数。

通常可以通过试验和仿真来确定最佳的参数组合，以达到理想的控制效果。

三、系统实现1. 硬件设计本设计采用了一款高性能电机和距离传感器作为控制系统的主要硬件设备。

同时，为了方便信号处理和控制算法的运行，还选用了一款嵌入式控制器作为系统的中央处理器。

2. 软件设计软件设计主要包括嵌入式控制器的程序编写和调试。

根据PID控制算法的原理，编写相应的代码，实现对电机转速的精确控制和调节。

同时，借助距离传感器提供的反馈信息，通过PID算法来动态调整电机的输入信号，使实际转速逐渐趋向于设定值。

四、系统测试1. 环境设置在测试前，需要将电机转速控制系统放置在一个平稳、无干扰的环境中，并确保控制系统的供电和信号传输正常。