基于单片机的电机转速测量系统的设计

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电机基于单片机的电机转速计设计

摘要随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。

如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。

目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。

因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。

本课题介绍了一种利用单片机技术实现高精度数字式转速测量系统的方法。

这种转速测量系统具有测量准确度高、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。

关键词:转速测量; 单片机; 直射式红外光电传感器AbstractWith the development of electronic technology, especially with a large-scale integrated circuits the emergence of miniature of the rapid development of computer technology, human life has undergone a fundamental change.If the microcomputer that modern science research is a qualitative leap, it is no exaggeration to say, SCM technology is the emergence of modern industry control field to bring a new technological revolution.At present, single chip with its small size, light weight, strong anti-interference ability, is not high to the environment request, high reliability, high performance price ratio, develop relatively easy, in the industrial control system, data acquisition system, intelligent instrumentation, office automation and other fields have a wide range of applications, and have leave home, from the washing machine, microwave oven to audio, car, can see everywhere of SCM.Therefore, SCM technology development and application level has become a national symbol of the level of industrial development.This paper introduces a high precision measurement system of rotation rate method. The measurement system is of high accuracy, fast sampling speed, wide measuring range and precision of the measurement and the measured speed and other advantages, has broad application prospects.Keywords: measurement of rotation rate; single-chip microcomputer; Reflection type infrared photoelectric sensor目录1 引言 (1)1.1数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2本设计课题的目的和意义 (1)2 转速测量系统的原理 (3)2.1转速测量方法 (3)2.2转速测量原理 (4)3 系统方案提出和论证 (6)3.1 霍尔传感器测量方案 (6)3.2 光电传感器 (7)4 系统硬件设计 (9)4.1转速信号采集 (9)4.2直射式红外光电传感器 (11)4.3电平转换器MAX232CPE介绍 (12)4.4电位器3296 (14)4.5单片机AT89C51介绍 (16)4.6最小系统的设计 (20)4.6.1复位电路 (20)4.6.2 晶振电路 (23)4.6.3 最小系统的仿真 (25)4.7显示部分设计 (25)5 系统软件设计 (29)5.1主程序初始化 (30)5.1.1 定时器的初始化 (30)5.1.2 中断允许控制 (31)5.2程序流程图 (32)致谢 (35)参考文献 (36)附录A系统总电路图 (37)附录B 系统总程序清单 (38)附录C 英文原文 (43)附录D汉语翻译 (47)1 引言1.1 数字式转速测量系统的发展背景随着微型计算机可靠性提高和价格的下降，用单片机测量电机转速已经日趋普遍。

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。

C51单片机在电机转速测量仿真系统中的设计

C51 单片机在电机转速测量仿真系统中的设计单片机电机转速测量系统仿真系统采用单片机中T1 计数器对转速脉冲进行计数。

定时器T1 工作于外部事件计数方式，对转速脉冲计数; T0 工作于定时器方式。

每到1 s 读1 次计数值，此值即为脉冲信号的频率，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、数据处理子程序和显示子程序。

单片机上电后，系统进入准备状态。

首先进行初始化，然后读取脉冲数据进行运算，将转速显示在LCD 上。

需要这款仿真及C 语言程序的爱好者可从文章配图左上角网址上了解。

该单片机电机转速测量系统仿真仿真采用测频法“M法”测量电机转速。

即在一定测量时间T 内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数m1 来测量转速，计算式如下：n=60m/TP，式中：P-为转轴转一周脉冲发生器产生的脉冲数；n-转速单位：（转/分）；T-定时时间单位：（秒）。

在该方法中，测量精度是由于定时时间T 和脉冲不能保证严格同步，以及在T 内能否正好测量外部脉冲的完整的周期，可能产生的1 个脉冲的量化误差。

因此，为了提高测量精度，T 要有足够长的时间。

定时时间可根据测量对象情况预先设置。

设置的时间过长，可以提高精度，但在转速较快的情况下，所计的脉冲数增大（码盘孔数已定情况下），限制了转速测量的量程。

而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。

转速部分软件设计思路：AT89S52 单片机的P3.5 口接收传感器的信号。

电路由显示电路、AT89S52 单片机，单片机时钟电路，复位电路，等组成。

中断服务程序INT0，软件需要解决的是定时器T0 的记数和外部计数器T1 的协调工作。

由于测量的转速范围大，所以低速和高速都要考虑在内，软件工作流程：传感器检测出电机转动一转的脉冲数，由单片机的P3.5 端口送入单片机，由单片机的内部计数器T1 计数，启动计数时，发送一个信号TR0=1，内部定时器T0 开始时，TH0、TL0 设定初值为0。

基于单片机的电机转速测量系统的设计

基于单片机的电机转速测量系统的设计摘要: 为了研制简单可靠的直流电机测速装置，提出了基于单片机和集成芯片设计电机转速测量系统的方案。

介绍了霍尔传感器测速的工作原理，设计了系统的硬件电路和软件。

该系统以AT89S51 单片机为核心，主要包括电源模块、按键模块、转速测量电路模块和显示模块等，通过将脉冲信号送入单片机系统进行计数运算，并将转速测量结果显示在LED上。

运行试验表明，系统结构简单，工作稳定可靠，满足电机的测速要求。

关键词: 霍尔传感器; 电机; 测速系统; 单片机引言近年来，随着电力电子技术、计算机技术和微控制技术的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已广泛运用于机械制造、电力、冶金等领域。

由于伺服驱动系统不断朝着数字化智能化方向发展，因此转速的控制成为在工业测控系统实现的关键环节。

而如何测量电机的转速以实现对转速的高精度控制。

成为电机应用的一个突出问题之一［1］。

目前常用的转速测量方法有测速发电机测速法和光电码盘测速法等。

他们各有优点和缺点，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，但由于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，但体积大，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可以做成种传感器，广泛应用于位移测量、转速测量以及计数等方面［4］。

1 霍尔元件测速原理霍尔元件作为一种转速测量系统的传感器，它有体积小、重量轻、安装方便等优点，该传感器是利用霍效应原理工作的: 一个金属或半导体薄片置于磁场中，当薄片通以电流I 时，在薄片的两侧面上就会产生一个微量的霍尔电压UH，如果改变磁场的强度，霍尔电压的大小亦随之改变［5 － 6］。

当磁场消失时，霍尔电压变为零。

霍尔效应式转速传感器输出的信号是矩形脉冲信号，很适合于数字控制系统。

用公式表示为UH = KH·I·B ( 1)式中: KH为霍尔器件的灵敏度系数; I 为控制电流; B 为磁感应强度。

基于51单片机测电机转速的设计

基于51单片机测电机转速的设计[摘要]：本课题设计了一种基于单片机的电子测速仪，测速仪以89C51为数据处理主控芯片。

测速仪的主要组成部分：霍尔传感器、以89C51芯片为核心的密码锁的数据处理与控制电路、输出显示电路。

另外系统还有LED报警灯，单片机复位电路等。

测速电路的关键问题是物理信号到电信号的转换，以及脉冲的产生、报警与复位。

同时该测速仪具有低能耗、体积小、使用方便，非接触等优点，具有很强的使用价值[关键词]：单片机；测速仪51 singlechip design of measurement of motor speed based onAbstract：This project is to design a kind of electronic measurement instrument based on single chip microcomputer, velocimetry using 89C51 as main control chip data processing.Main components: Holzer velocimetry sensors, taking the 89C51 chip as the corecryptographic data processing and control circuit, the lock output display circuit.Another system and LED warning lamp, microprocessor reset circuit etc.. The keyproblem of conversion speed measuring circuit is a physical signal to electrical signal,and the pulse generation, alarm and reset. At the same time, the instrument has theadvantages of low energy consumption, small volume, convenient use, non - contactand other advantages, has the very strong use valueKeywords：MCU; velocimetry目录第一章绪论 (3)1.1测速仪的背景与分类 (3)1.2测速仪的运用于发展 (3)1.3本设计的意义与要求.................................................. .1 第二章单片机测速仪的主要元件介绍.. (2)2.1单片机89c51的介绍 (2)2.2 霍尔元件的介绍 (5)2.3比较器LM393的介绍............................................................................. (6)第三章基于单片机测速的工作概述以及原理分析 (9)3.1基于单片机测速的工作概述 (9)3.2系统硬件总电路图............................................................................. .. (9)3.3检测电路模块............................................................................. (9)3.4复位电路模块 (10)3.5晶振电路模块 (11)3.6电源电路模块 (11)3.7显示电路模块............................................................................. (12)3.8报警电路模块............................................................................. (12)第四章单片机测速系统组成 (13)4.1转速测量系统原理框图 (13)4.2系统软件框图 (13)第五章系统软件设计 (14)5.1系统流程序 (14)5.1.1系统主程序流程图............................................................................. (14)5.1.2测速程序流............................................................................. . (15)5.1.3 显示流程图............................................................................. (16)5.2程序............................................................................. . (21)第六章单片机测速电路实物运行 (22)6.1实物整体图......................................................... .226.2 测速显示 (23)6.2.1转速显示............................................................................. (23)6.2.2低速报警显............................................................................. . (24)6.2.3高速报警显示............................................................................. (25)小结............................................................................. ............................................................................... . (26)致谢 (27)附录一单片机测速PCB原理图............................................................................. . (28)附录二单片机测速元器件清单............................................................................. .. (29)参考文献............................................................................. ............................................................................... . (30)第一章绪论1.1测速仪的分类目前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。

基于单片机的直流电机转速测量与显示(DOC)

目录绪论 (2)第1章参数计算与设备选型 (3)1.1控制芯片 (3)1.2测速发电机 (4)1.3模数转化器件——ADC0809 (6)第2章系统设计 (9)2.1 系统方框图 (9)2.2 硬件设计 (10)2.2.1 直流测速发电机 (10)2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10)2.2.3 数码管 (11)2.2.4 综合接线图 (11)2.3 软件设计 (12)2.3.1 程序设计思路说明 (12)2.3.2 总程序控制流程图 (13)2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14)2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15)第3章结论 (18)参考文献 (19)绪论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电机，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。

与之而来的问题是，如何更好地控制电机，对于不同的场合，对电机的控制要求是不同的，但大部分都会涉及到直流电机的转速测量，从而利用转速来实施对直流电机的控制。

直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标，在各个应用场合都有重要的研究价值，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等，转速是其他大部分技术参数的计算来源，因此，准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。

目前，对直流电动机的速度检测方法很多，从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。

模拟检测：即利用测速电机作为发电机，通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向，采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线，直观，但也有很多不足，比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。

数字检测技术：即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。

如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆，最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开，且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度，用于判断电机的转速，最内环只有一个黑条纹，用作定位脉冲或者是复位脉冲，利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速，具体的又可分为M法，T法和M\T法。

基于单片机实现的数字转速表的设计

目录一、前言二、系统工作原理三、总体设计1、设计方案2、硬件任务及结构框图3、软件任务及模块图4、各模块说明5、内存空间分配四、结束语五、程序清单六、附录系统原理图七、参考资料八、课程设计评分表前言单片机课程是已们实践性很强的专业技术课程，初学者只有通过大量的编程、实验、调试、设计制作等一系列的实践环节的训练，才能真正理解单片机软件及硬件设计和调试技巧，才能灵活的运用单片机的各条指令系统和各种开发调试工具，设计出高效、可靠、低功耗、体积更小的单片机应用系统，充分体现单片机的嵌入式应用特色。

要进行单片机的开发、实验及课程设计等，必须有一套软硬件开发工具，这样可以省下许多宝贵的时间及精力，提高工作效率。

单片机是计算机家族的一个重要分支，它具有体积小、价格低、面向控制的特点，适用于各种工业控制、仪器仪表装置，在人类生产和生活的各个领域都有极为广泛的应用。

近年来，微型计算机的发展速度足以让世人惊叹，以计算机为主导的信息技术作为一种崭新的生产力，正在向社会的各个领域渗透，也使机电一体化的进程大大加快。

机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。

可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。

机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。

智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。

就目前而言，单片机的发展势头依然不减，各种型号和功能更强的单片机和超级接口芯片不断出现，进一步向高层次发展的重要标志就是构成多机系统和分布式网络。

世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增，到本世纪初已达30亿片，而我国的年需求量也超过了亿片的数量，这表明单片机有着广阔的应用前景。

本课程主要针对目前我国早期应用比较广泛的“MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。

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。

基于单片机的转速测试系统

基于单片机的转速测试系统介绍了一种利用89C51型单片机技术实现高精度转速测量系统的方法。

这种测量系统具有数据准确、精度高、体积小、使用方便等优点，具有广阔的应用前景。

标签：转速测量系统;单片机;光电传感器1 转速测试的原理伴随着现代化的生产规模不断地扩大，基于单片机转速测量系统在工业和民用领域中都有很高的使用价值。

国内外的各类转速测量系统都朝着高智能化、高精度化、小型化的方面发展。

在智能化的转速测量系统中可以对转速进行自动高精度测量，大大的提高了实用价值。

转速测试系统的原理是测量旋转中的转子所产生的周期脉冲信號频率。

主要有测周期法、测频率法和测频测周期法三种：①测周期法（T法）测周期法转速通过两脉冲信号产生的间隔宽度决定（脉冲宽度用TP来表示），假设用来采集数据的叶片有N片，那么测量的时间是每转的1/N。

TP通过定时器测得，时钟脉冲计数通过定时器计数获得，在TP内计数值若为M1，那么计算公式为：P是转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲fc是硬件产生的时钟脉冲频率，单位用HZ来表示N为转速，单位：r/minM1为时钟脉冲影响T法测量额精度误差有两个因素：两脉冲的上升沿触发时间不一样，计数和定时不一致。

这种方法在测量低转速时精度很高，随着速度的不断增加，T法的测量准度也随着降低。

②测频法（M法）测量脉冲发生器所产生的脉冲数m1来测量转速在时间T内完成。

测量精度由于定时时间T和脉冲不能保证同步，以及在T内不能测量外部脉冲的完整周期，捕捉脉冲信号的能力变差。

T要足够的长，才能确保测量结果的准确性。

③测频测周期法测频测周期法即综合了T法和M法，分别对高、低转速测量。

通过测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的脉冲信号来确定转速。

为确保在不同转速的测量准确性，要保证对两种不同脉冲信号进行同步测量。

2 单片机转速测量系统的主要原理单片机转速测量系统在实际应用中，大多数情况下都会被视线安装在相应的设备上，通过对不同类型的传感器产生脉冲信号，这样才能实现对电机的转速的测量。

参考基于51单片机的电机转速测量与显示系统

摘要单片机又称单片微控制器（MCU），它把一个计算机系统集成到一个芯片上。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

随着电子技术的迅猛发展，单片机技术也有了长足的发展，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

各种电机在工业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。

转速是工程上一个常用参数。

转速测量的方法很多，采用光电开关管测量转速是较为常用的测量方法。

在本系统设计中，我们以51单片机为核心控制单元，以红外对管（或称光/电，电/光二极管）为传感器，通过光电传感器实时采集电机转速并进行处理与显示，设计出一个电动机转速测量系统,并研究其测量精度、测量范围及响应速度.程序设计部分分为初始化模块、脉冲计数模块、计时模块、参数调整模块和显示模块.最后通过试验测试,得到了相应的技术参数,并对转速测量系统的误差进行了分析.要求设计的系统稳定可靠、抗干扰能力强、成本低，使用方便。

关键词：计算机应用，单片机，直流电机，转速注:本设计题目来源于自选AbstractSingle-chip, also known as single-chip microcontroller (MCU), it is a computer system integrated into a chip. It’s small size, light weight, cheap, for the learning, application and development of facilities provided. With the rapid development of electronic technology, single-chip technology has grown by leaps and bounds, the current single-chip microcomputer to infiltrate all areas of our lives, which is very difficult to find the area of almost no traces of single-chip, the missile's navigation devices, aircraft a variety of instrument control, computer network communications and data transmission, industrial automation, real-time process control and data processing, are widely used in a variety of smart IC card, limousine civilian security systems, video recorders, cameras, all Automatic washing machine control, as well as program-controlled toys, electronic pet, etc., which are inseparable from the single-chip microcomputer.A variety of motor is widely used in industry, in order to facilitate the conduct of motor control, monitoring, speed control, it is necessary to measure motor speed, thereby enhancing the degree of automation. Speed is a commonly used engineering parameters. A lot of speed measurement using photoelectric switch speed measurement is more commonly used measurement method.During the system design, we have 51 single-chip microcomputer as the core control unit, to infrared on the tube (or light / electricity, electricity / light emitting diode) for the sensor, photoelectric sensor, through real-time acquisition and processing motor speed and display , design a motor speed measurement system, and study the measurement accuracy, measuring range and response speed. programming initialization part is divided into modules, pulse counting module, timing module, parameter adjustment module and display module. Finally, the pilot test, by the corresponding technical parameters of the speed measurement system error is analyzed. the requirements of the system is stable and reliable, anti-interference ability, low cost and easy to use.Key words: Computer applications，Single-chip microcomputer，DC motor，Speed目录1绪论 (1)1.1题目背景及目的 (1)1.2题目研究方法 (1)2系统设计基础知识 (2)2.1直流电机的基本知识 (2)2.1.1 直流电机的工作原理 (2)2.1.2 电机的起／停控制 (3)2.1.3 电机的方向控制 (3)2.1.4 电机的速度控制 (4)2.251单片机的基础知识 (5)3系统总体方案设计 (13)3.1系统分析 (13)3.1.1 电机转速的测量 (13)3.1.2 电机转速的处理 (15)3.1.3 电机转速的显示 (15)3.2设计思路和方案 (15)3.3系统构成 (16)3.3.1 原理框图 (17)4硬件电路设计 (18)4.1电源电路 (18)4.2转速测量电路 (18)4.3LED显示模块 (20)4.4系统硬件设计 (20)5系统软件设计 (22)5.1计时方案的选择 (22)5.2软件结构划分 (23)5.2.1 计时模块 (23)5.2.2 转速计算模块 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)1 绪论1.1 题目背景及目的目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

--基于单片机的电机转速测量与显示系统设计

基于单片机的电机转速测量与显示系统设计张哲煜1，李玉杰2（1.北京工业大学电子信息与控制工程学院北京 100124；2.北京印刷学院高端印刷装备信号与信息处理北京市重点实验室，北京,102600）摘要：针对当前工业控制领域中的电机转速显示，提出了一种基于AT89C2051单片机的全数字式转速显示系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。

该系统通过硬件实现了电机转速采集、信息处理以及速度显示的架构；通过软件实现了计时、脉冲计数、转速计算以及转速显示的功能。

实验结果表明，系统结构简单，工作稳定可靠，达到了设计要求。

关键词：单片机；转速；编码器；电机中图分类号:TN79 文献标识码:ADesign of motor speed measurement and display system based onsingle chip microcomputerZhang Zheyu1,Li Yujie 2(1.electronic information & Control Engineering College,Beijing,1001242.Key Laboratory of Beijing City, city, city, city, Key Laboratory of high-end printing equipment andinformation processing, Beijing Institute of Graphic Communication,Beijing,102600)Abstract：In view of the current industrial control in the field of motor speed display,a full digital speed display system based on AT89C2051 microcontroller design scheme,and complete the system hardware and software design.The system realizes the structure of the motor speed,information processing and speed display through the hardware,and the function of the time, the pulse counting,the speed and the speed of the display are realized by the software.The experimental results show that the system is simple and reliable, and can meet the design requirements.Keywords：single chip microcomputer;speed;encoder;motor近年来，电机转速的测量在工业控制和民用电器领域中得到了较高的关注，尤其是在精确度和易于实现方面。

基于单片机的转速测量系统的设计

1 绪论1.1 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。

应用系统如图1.1所示，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[1]。

图1.1 单片机典型应用系统对于数字量（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。

1.2 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。

1.2.1 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。

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计

基于单片机控制的步进电机调速系统的设计步进电机是一种常用的电机类型，它通常用来实现精确定位和控制运动。

步进电机的控制需要一个精确的调速系统来确保稳定的运行和准确的位置控制。

本文将基于单片机控制的步进电机调速系统进行设计。

首先，我们需要选择合适的硬件以及编程平台。

本设计选择使用Arduino Uno作为单片机控制器，它具有易用性和强大的控制功能。

步进电机选择了NEMA 17型号，它具有较高的分辨率和扭矩输出。

接下来，进行电路设计与连接。

将步进电机的四个线圈连接到单片机的GPIO引脚上，并使用电流驱动模块控制电机的供电。

通过连接外部电源，电流驱动器将为步进电机提供稳定的电流，以确保电机能够正常工作。

在编程方面，首先需要编写初始化代码，配置单片机的GPIO引脚以及串口通信功能。

然后，可以使用Arduino提供的步进电机库来控制电机的旋转。

该库提供了简单的命令来控制步进电机的转动方向和转速。

为了设计调速系统，我们可以使用一个旋转编码器来实时监测电机的转速。

旋转编码器将会测量电机的转动次数，从而计算出电机的转速。

在单片机的程序中，我们可以设置一个目标转速，并根据旋转编码器的数据来调整电机的驱动频率。

为了实现平滑的调速过程，我们可以使用PID控制算法来调整电机的驱动频率。

PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，它可以根据目标值和实际值之间的差异来调整控制信号。

通过不断地比较电机的实际速度与目标速度，PID控制算法可以动态地调整电机的驱动频率，以达到稳定的调速效果。

最后，我们可以设计一个用户界面来设置目标速度和监控电机的运行状态。

通过串口通信功能，单片机可以与上位机进行数据交互，用户可以通过上位机发送指令来设置目标速度，并且可以实时监测电机的转速和运行状态。

总结起来，基于单片机控制的步进电机调速系统设计需要进行硬件选择与连接、软件编程以及用户界面设计。

通过合理地选择硬件和软件方案，以及使用PID控制算法，我们可以实现一个稳定且准确的步进电机调速系统。

单片机转速测量程序

#include <reg52.h> sbit LED=P3^2; sbit FAL=P1^7;//HZ 输出计数标准，调节此处调整大小 sbit KEY_A=P1^0;//定义按键 sbit KEY_B=P1^1;//定义按键 sbit KEY_C=P1^2;//定义按键 sbit KEY_D=P1^3;//定义按键
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*/

探究基于单片机的电机转速测量系统的设计

探究基于单片机的电机转速测量系统的设计李振【摘要】构建在单片机基础之上的电机体系可被调控，测定各时段内的电机转速。

单片机设定了内在的核心，可以测定旋转速率、调控这样的转速，系统还配有电机驱动。

在芯片驱动下，传感器凸显了精准的转速，数值被显示于数码管。

控制转速依托于PWM特有的波形，系统设计含有搭配的软硬件。

单片机架构内的测量转速整合了多模块，提升了综合的测量水准。

设计了测定电机转速必备的单片机系统，它有着内在的稳定构架，很易调控各流程内的转速。

【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】2页(P31-31,32)【关键词】单片机;电机转速测量;系统设计【作者】李振【作者单位】阜阳技师学院安徽阜阳 236000【正文语种】中文【文章摘要】构建在单片机基础之上的电机体系可被调控，测定各时段内的电机转速。

单片机设定了内在的核心，可以测定旋转速率、调控这样的转速，系统还配有电机驱动。

在芯片驱动下，传感器凸显了精准的转速，数值被显示于数码管。

控制转速依托于PWM特有的波形，系统设计含有搭配的软硬件。

单片机架构内的测量转速整合了多模块，提升了综合的测量水准。

设计了测定电机转速必备的单片机系统，它有着内在的稳定构架，很易调控各流程内的转速。

单片机；电机转速测量；系统设计常规生产不可脱离电机，它被看成必备的构件。

在各类电机中，直流电机拥有优良的制动特性，调速更为平滑。

若设定了较高水准的调速要求，则适宜选取这样的直流电机。

伴随技术进展，微控技术提升了原有的水准，伺服驱动也增添了智能化。

如何妥善去调控转速，是工控范畴内的凸显难题。

测定旋转着的电机速率，便于后续的电机调控。

搜集各时段的脉冲信号要借助于霍尔传感器，经由处理可得的信号被传递至单片机。

这样一来，就测得了更为精准的实时转速，构建测量电路。

传感器可用作测定转速，安设了霍尔构件。

这种传感器本体的自重较轻，携带及安装也变得更便捷。

依循霍尔效应来驱动传感器，采纳了如下流程：磁场增添了半导体薄片或内在的金属片，电流添加了双侧薄片额外的电压。

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摘要测速是工农业生产中经常遇到的问题，使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。

要测速，首先要解决是采样的问题。

在使用模拟技术制作测速表时，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。

使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。

只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。

系统结构本文主要针对电机的转速进行测量，然后用数码管把电机的转速显示出来。

装置主要有两部分构成。

1光电测速部分。

2测得的脉冲处理处理和显示部分。

光电测速部分主要由光电传感器构成。

脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正，由单片机的T1口输入，经80C51处理后显示输出电机的转速。

脉冲信号的获得可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。

下面逐一进行分析。

霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。

如图所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。

S3020外形图传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。

如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。

在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。

这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。

光电传感器光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。

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。