电工电子技术课程设计-转速测量显示逻辑电路设计
电子课程设计光电测转速
电子课程设计光电测转速一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解光电测转速的原理，掌握光电测速仪的使用方法，培养学生动手实践能力和团队协作精神。
具体分解为以下三个目标：1.知识目标：使学生了解光电测速的基本原理，理解光电测速仪的构造及工作原理，能运用光电测速仪进行转速测量。
2.技能目标：培养学生运用光电测速仪进行实际操作的能力，提高学生解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光电技术的兴趣，激发学生探索科学奥秘的热情，培养学生的团队协作意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.光电测速原理：介绍光电测速的基本原理，使学生了解光电效应和光的传播速度。
2.光电测速仪的结构和工作原理：讲解光电测速仪的构造，使学生理解光电测速仪的工作原理。
3.光电测速仪的使用方法：介绍光电测速仪的使用步骤，培养学生动手实践能力。
4.转速测量实验：进行转速测量实验，使学生掌握光电测速仪的实际操作方法。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解光电测速原理和光电测速仪的工作原理，使学生掌握基本知识。
2.实验法：进行转速测量实验，培养学生动手实践能力和团队协作精神。
3.讨论法：引导学生针对实验过程中遇到的问题进行讨论，提高学生解决问题的能力。
4.案例分析法：分析实际应用场景中的光电测速问题，培养学生运用知识解决实际问题的能力。
四、教学资源为了保证本节课的教学效果，将准备以下教学资源：1.教材：选用与光电测速相关的教材，为学生提供理论基础。
2.光电测速仪：为学生提供实验设备，便于进行动手实践。
3.多媒体资料：制作课件和实验视频，为学生提供直观的学习材料。
4.实验指导书：提供详细的实验步骤和注意事项，引导学生进行实验操作。
5.网络资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和案例分析。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和基本知识掌握情况。
基于逻辑电路的转速检测系统的设计
基于逻辑电路的转速检测系统的设计作者：邵帅来源：《电子技术与软件工程》2016年第01期简单介绍了一种通过单片机处理转速信号的方法，详细介绍了一种通过逻辑电路检测转速的方法，并对比了两种方法的不同，论述了通过逻辑电路方法设计的转速检测系统的优越性。
【关键词】单片机逻辑电路转速检测转速信号的检测技术被广泛应用于汽车工业、电机拖动、精密加工等领域，对于转速信号进行检测的方法也是层出不穷。
随着单片机技术的不断发展，使用高速度高精度单片机对转速信号进行处理已成为现实，但由于单片机处理信号存在着软件的优化问题，其响应时间与抗干扰性方面的不足经常会影响设备的精确度，而使用逻辑电路的硬件方式实现转速信号的检测与处理可以较好的解决这个问题。
本文给出了一种通过逻辑电路的硬件方式对转速信号进行检测与处理的方法，并对所设计的电路进行了实验，验证了其优越性。
1 转速信号的检测转速作为旋转机械的一个重要参数，在很多运动系统中都要对其进行实时监控与测量，而测量的精度对于整个系统而言又是重中之重。
目前常用的转速信号检测方式主要有两种，分别为光电式和磁电式。
光电式的检测器件主要为光电编码器，其精度较高，抗干扰性较强，但由于其体积较大，成本较高，因此常用在特定场合；磁电式的检测器件主要为磁钢与霍尔开关元件，其具有体积小、使用寿命长、调试方便等特点，用磁钢与霍尔开关元件配合制成传感器，可广泛应用于位移检测、转速检测、计数等方面。
转速检测系统的工作原理如图1所示。
在转动轴的表面嵌入磁钢，当磁钢转过相应位置时，双霍尔开关元件检测到磁场，并将信号传输给信号处理模块，由信号处理模块根据双霍尔开关元件信号的波形和相位来确定轴的转速与转向，最后将处理过的信号传输给上位机进行显示。
2 单片机转速检测系统对于单片机转速检测系统而言，只需将图1中的信号处理模块部分换成单片机即可，如图2所示。
系统中，双霍尔开关元件将检测到的磁场变化信号通过I/O口传输给单片机，由单片机对信号的情况做出相应的判断，判别出轴的转速与转向，最后将信号传输给上位机进行显示。
基于逻辑电路的转速检测系统的设计
基于逻辑电路的转速检测系统的设计随着科技的不断发展，各种电子设备不断出现并得到广泛的应用，特别是在工业自动化领域，电子设备的发展更是迅速。
作为其中的重要组成部分，逻辑电路已经被广泛应用。
基于逻辑电路的转速检测系统是这样一种系统，它通过测量电机转速，对电机进行控制，从而实现自动化生产。
一、转速检测的原理转速检测通常使用霍尔传感器或者光电传感器来进行测量。
两种测量方式各有优缺点，根据具体的应用场景选择不同的传感器，以达到最优的效果。
1. 霍尔传感器原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。
它可以测量磁场强度并将其转化为电压值。
在转速检测中，霍尔传感器通常被放置在电机的旋转轴上，当旋转的磁铁通过传感器时，会产生一个磁场变化，从而产生一个电压值。
经过适当的放大、滤波和处理，可以得到电机的转速。
2. 光电传感器原理光电传感器是一种基于光电效应的传感器。
它可以将光线的变化转化为电压信号。
在转速检测中，光电传感器通常被放置在电机的传动轴上，当旋转的圆盘或铁齿通过传感器时，会遮挡或透过光线，从而产生一个电压信号。
通过适当的处理，可以得到电机的转速。
二、逻辑电路的设计逻辑电路主要用于对测量的电信号进行处理和控制。
转速检测系统中，逻辑电路的设计要根据具体的应用场景进行选择。
1. 基于单片机的逻辑电路设计单片机是一种常见的逻辑电路，它可以对电信号进行处理和控制。
在转速检测中，单片机可以通过读取传感器的电压信号，并进行适当的处理，得到电机的转速。
控制电机的速度可以通过单片机输出控制信号，调整电机转速。
单片机的优点是设计灵活，可以根据具体的应用场景进行选择，但是需要进行编程。
2. 基于逻辑门的逻辑电路设计逻辑门是逻辑电路的基本组成部分，可以方便地实现布尔运算。
在转速检测中，逻辑门可以通过布尔运算，对测量的电信号进行处理和控制。
例如，可以使用或门将多个传感器的信号进行合并，得到更为准确的转速值。
逻辑门的优点是成本较低，不需要编程，但是不如单片机设计灵活。
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。
课程设计基于单片机的直流电机测速调速及显示系统设计
基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计课程设计报告题目：基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计摘要本文要紧研究了利用Quick51系列单片机操纵PWM信号从而实现对直流电机转速进行操纵的方式。
单片机具有体积小、功能强、本钱低、应用面普遍等优势，能够说，智能操纵与自动操纵的核心确实是单片机。
目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。
学习单片机的最有效方式确实是理论与实践并重，本文用8051单片机自制了一个采纳了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，而且对PWM信号的原理、产生方式和如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调剂，从而操纵其输入信号波形等均作了详细的论述。
还对直流电机的速度进行了测量和显示。
关键词：单片机、PWM、调速、测速、显示系统目录摘要 (1)目录 (2)第一章概述 (3)1.1概述 (3)Quick51的技术简介和进展前景 (3)1.2.1 SmartSOPC与Quick51 (3)1.2.2 Quick51特性 (4)第二章整体方案设计 (5)8051单片机简介 (6)PWM信号发生电路设计 (12)2.2.1 P WM的大体原理 (12)128*64液晶显示 (13)第三章硬件设计与连接 (13)传感器电路设计 (13)信号处置电路设计 (16)存储器电路设计 (17)I2C总线概述 (17)存储器电路 (18)显示电路设计 (18)PWM信号发生电路设计 (19)第四章软件设计 (20)系统软件总流程图 (20)程序清单 (21)答辩问题 (22)第一章概述1.1概述本文要紧研究了利用Quick51系列单片机，通过PWM方式操纵直流电机调速的方式。
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其成效大体相同。
PWM操纵技术确实是以该结论为理论基础，使输出端取得一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按必然的规那么对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
转速表的电路设计
$ 点火脉冲的分离
低压点火脉冲信号 是 从 点 火 线 圈 低 压 侧 两 个 端 子 取 得 ，其波形为振荡衰减波，只有第一个波峰 （幅 的 （见图 & ） 值 为 &!"7&$"8 ） 才 是 点 火 脉 冲 ， 经 降 压 、 调 压 、 整 流 和 电压比较四部分将它分离出来。 降 压 变 压 器 9& 的 选 取 为 !!"8 6 &(8 、 !:。 降 压 后 ， 信号经分压电阻 ;&& 、可调电位器 ;&" 和 桥 式 整 流 送 至 电 压比较器。在此将脉动直流信号电压与基准电压相比较， 。 将高于基准电压的点火脉冲信号输出 （见图 ! ） 电 压 比 较 器 选 用 2<$$.= 。 它 与 同 等 价 位 的 集 成 运 放
#& 为极限最大值，取 )#& 为极限最小值。
（上接第 &% 页） 作电流。选取 ’$ 为 #""!。此时电流为： ，在其额定范围内。 !( （" ##)"*&)"*+ ） , #""(+*! （-.） 当门电路输出低电平时， " ## 通过 ’% 、 ’# 产生向门电 路 中 的 反 向 灌 电 流 。 因 而 耦 合 电 阻 不 能 选 取 过 大 ， 使 /& 的 基 极 电 压 $% 大 于 导 通 电 压 ， 造 成 /& 导 通 失 控 。 选 取
这样加快了 /* 截止、 /0 导通的 过 程 ， 使 电 路 迅 速 进 入 暂 稳 态 。 其 维 持 时 间 由 电 容 3’ 充 电 时 间 决 定 。 随 着 电 容 3’ 的 充 电 ， 4# 逐 渐 下 降 ， 当 降 至 门 槛 电 压 时 ， /0 截 止 ， 4* 变 为 高 电 平 ， 4$ 变 为 低 电 平 。 同 时 ， 由 于 4* 的 高电平反馈到 /* 的输入端，使 /* 导通，从而引起如下的 正反馈：
直流机转速显示课程设计
直流机转速显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流电机的基本工作原理，掌握转速与电枢电流的关系。
2. 学生能够描述并解释转速显示电路的组成及工作原理。
3. 学生能够运用物理公式和电路知识分析直流机转速与输出特性的关系。
技能目标：1. 学生通过实践操作，掌握使用转速传感器和显示仪表进行数据读取和记录的技能。
2. 学生能够设计简单的转速显示电路，并进行正确的电路连接和调试。
3. 学生能够运用数据分析方法，对直流机的转速数据进行处理，得出科学的结论。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心，形成主动探索科学问题的态度。
2. 学生通过小组合作，培养团队合作精神和问题解决的社交能力。
3. 学生通过学习直流电机在现代工业中的应用，增强对技术应用于社会发展的认识，提高社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为高二年级物理电学部分的实践探究课，侧重于理论联系实际，提升学生的动手能力和科学探究能力。
学生特点：高二年级学生对电学知识有一定的理论基础，对实践操作有较高的兴趣和好奇心。
教学要求：结合学生特点，课程注重理论与实践的结合，强调学生在动手实践中学习，鼓励学生通过自主探究和合作交流获得知识，旨在提高学生的知识应用能力和科学素养。
通过具体的学习成果的分解，为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本节教学内容围绕直流机转速显示的主题，依据课程目标，选择以下内容进行教学：1. 直流电机工作原理回顾：引导学生复习直流电机的工作原理，特别强调转速与电枢电流的关系。
2. 转速显示电路组成及原理：介绍转速传感器的种类及其工作原理，讲解显示仪表的连接和操作方法。
3. 实践操作部分：a. 演示转速传感器与显示仪表的连接方法。
b. 学生分组进行转速显示电路的搭建和调试。
c. 指导学生进行数据读取和记录，分析转速与电枢电流之间的关系。
4. 数据分析与处理：教授学生运用数据分析方法，对实验数据进行处理，引导学生发现并解释转速与输出特性的规律。
转速检测仪的设计制作
转速检测仪的设计制作一、总体方案设计1、设计思路（1）利用光电开关管做电机转速的信号采样元件，在电机的转轴上安装一个圆片,圆片转动一圈即光电管截止一次，出现一次高电平,利用此信号作为计数脉冲。
（2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，每10秒钟对计数器进行一次清零，电路实行10秒更新一次。
（3）对于脉冲记数，分测周和测频两种方式。
测周电路的测量精度主要受电路系统中脉冲产生电路的影响，对于低频率信号，其精度较高。
测频电路对正负信号差比较敏感，对于低频率信号的测量误差较大，但是本电路仍然采用测频方式，原因是本电路对于马达电机转速精度要求较低，本电路还可升级为频率计使用，而测频方式对高频的精度还是很高的。
（4）显示电路采用静态显示方法，由于静态显示易于制作和调试，原理也较简单，所需元器件易于购买。
（5）时钟电路是整个电路的关键，它是整个电路有效工作的核心.其基本思路是：采用555定时电路，提供10秒钟的闸门时间,求得高精度的时钟需求。
2．原理框图转速测试仪由取样电路、定时电路、计数电路和译码显示电路构成.其基本原理框图如下图所示:二、设计原理分析1、 信号的拾取电路如图所示该电路的核心是由光电开关官组成,当电动机禁止时,光电开关管导通,输出为低电平;当电动机转动时,圆片挡住发射管发出的光线,使接收管截止,输出为高电平脉冲,我们可以将此脉冲作为计数脉冲,送入计数器的脉冲输入端.2.定时电路本定时电路由NE555芯片构成,它是整个电路的核心, NE555定时电路的组成如下;NE555逻辑电路图555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比器、一个基本R-S 触发器、一个作为放电通路的管子及输出驱动电路组成.5 6 7 81 2 3 4555引脚图555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下:1脚—USS,接地脚2脚—TL,低电平触发端3脚—Q,电路的输出端4脚—/R D,复位端，低电平有效5脚—V_C,电压控制端6脚—TH,阈值输入端7脚—DIS，放电端8脚—V555功能当输入端R为低电平时，不管别的输入端为何种情况，输出为低电平,CMOS管工作。
直流电机的转速检测及电路设计
摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。
直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。
系统主要功能是：AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示，外部装有蜂鸣器电路，在超速或低俗过低都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示，从实用角度看，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。
本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统，要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示，转速数据显示精度要达到转速个位数，有转速高、低限报警提示。
本设计使用6V直流电机。
将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算出转速，调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量，LED显示部分主要是把转速显示出来，显示范围在0-3000r/min之间。
本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，效率高，电路简单，使用也比较广泛，测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。
从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。
关键词：单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图A/D 和D/A转换器目录摘要 (2)第一章：引言 (5)第二章：系统功能分析 (7)2.1 系统功能概述 (7)2.2 系统要求及主要内容 (7)2.3 系统技术指标 (7)第三章：系统总体设计 (8)3.1 硬件电路设计思路 (8)3.2 软件设计思路 (9)第四章：硬件电路设计 (8)4.1 单片机描述 (12)4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12)4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13)4.2 外围电路设计 (14)4.2.1时钟电路 (14)4.2.2复位电路 (14)4.2.3测速电路 (15)4.2.4报警电路 (16)4.2.5显示电路 (16)4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18)第五章：软件电路设计 (20)第六章：系统调试 (23)6.1 硬件调试 (23)6.2 软件调试 (24)6.3 综合调试 (24)6.4 故障分析与解决方案 (24)6.4.1 故障出现情况 (24)6.4.2 解决方案 (25)第七章：结论 (30)参考文献 (31)致谢 (28)附录 (29)第一章引言电子技术的高速发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入到一个新的阶段。
基于霍尔传感器的转速测量电路的设计课程设计
TXD串口输出
P3.5
T1外部计数器输入
P3.2
外部中断0
P3.6
允许外部写入引脚
P3.3
外部中断1
P3.7
允许外部读取引脚
2.2.2时钟电路
图5为单片机地时钟单元电路，晶振采用12MHz，C1和C2均为22pF地陶瓷电容.51单片机会对时钟电路进行12分频，给单片机提供机器时钟.时钟电路是单片机地心脏，它控制着单片机地工作节奏.单片机就是通过复杂地时序电路完成不同地指令功能地.
图2单片机主控电路
2.2 STC89C52单片机介绍
国芯微电子公司生产地STC89C52单片机是为一个8位通用地微处理器[2]，采用工业标准地51内核，工作电压为5V，在低端地微控制器领域，这个单片机地性能非常好.采用CHMOS制作工艺制作，功耗很低.芯片内部集成了一个可反复擦写10万次地只读存储器ROM和一个升具有256个字节地随机存储器RAM.随机存储器（RAM器件）采用标准MCS-52指令系统并且兼容MCS-51指令系统.单片机片内部还集成了一个通用地8位中央处理器与一个FLASH存储单元，还有定时器、串口中断、外部中断等外设资源.AT89C52单片机这些优点使其得大多数设计者地青睐，为许多嵌入式控制电路提供了一种灵活、实用、经济实惠地设计模式.其引脚图，机驱动电路
本系统采用型号为RF-300FA地直流电机，额定供电电压为5.9V，在本系统中采用5V供电.由于电机直接由电源供电，不是采用单片机单片机端口驱动，所以无需在添加驱动电路，即可适用于系统应用.J6是直流电机接口，电位器PR3为10K，通过调节电位器可改变通过电机地电流，从而控制电机地转速，实现无极调速.
18、19引脚分别是时钟电路地输出端、输入端，一般通过22pF地瓷片电容接地，为单片机提供时钟新信号，相当于这个系统地心脏.
电机转速测量系统设计(光电传感器)课程设计报告
《传感器原理与应用》课程设计1、题目：电机转速测量系统设计（光电转速传感器）院校：专业：姓名：学号：班级：指导老师：二0一六年六月目录第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书 (4)1.1总要求 (4)1.2总任务 (4)1.3设计题目 (4)1.4设计内容 (4)1.5设计进度或计划 (4)1.6设计说明书包括的主要内容 (4)第二章系统介绍 (6)第三章系统设计方案 (6)3.1方案的设计与选择 (6)3.1.1 转速测量的方法 (6)3.1.2 整体控制方式 (8)3.1.3 传感器模块 (8)3.2 方案描述 (10)第四章系统理论分析与计算 (11)4.1 信号采集电路的分析 (11)4.2 电机转速的计算 (12)第五章硬件电路设计 (12)5.1 单片机模块 (12)5.1.1 STC89C52单片机简介 (13)5.1.2 时钟电路 (15)5.1.3 复位电路 (16)5.2 显示电路 (16)6.1 系统总体设计 (18)6.2 中断子程序设计 (19)6.3 定时子程序设计 (20)6.4 显示子程序设计 (21)第七章测试方案 (22)7.1 电路调试 (22)7.2 软件调试 (22)第八章心得体会 (25)参考文献 (25)附录 (28)附录一电路仿真图 (28)附录二程序清单 (28)附录三实物图 (37)第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书1.1总要求课设题目尽量侧重于传感器检测模块设计，主要是绘制系统原理图、制作传感部分前端电路、实验调试及分析、撰写实验报告等。
电路图：传感检测/接口电路/控制电路、单片机检测系统电路（若题目要求，则应加上）。
程序：主程序、部分子程序（若题目要求，则应加上）。
说明书：按规范撰写。
1.2总任务针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。
1.3设计题目电机转速测量系统设计1.4设计内容实现全部要求的实物功能，性能稳定，外形美观。
转速测量显示逻辑电路的设计
数字电路课程设计姓名:学号:专业班级:指导老师:时间:数字电子技术课程设计任务书班级：姓名：指导教师： 2012年03月06日教研室主任签字：年月日目录概述 (4)第1章总体方案设计硬件电路设计 (5)软件电路设计 (5)第2章硬件单元电路设计.2.1传感器的选型 (5)2.2 单片机最小系统设计 (7)2. 3 显示电路设计 (9)第3章软件设计3.1 主程序初始化 (12)3.2 主程序流程图程序流程图 (13)参考文献 (14)附录 (15)概 述智能化转速测量可以对转速进行测量，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。
本系统主要由传感器，单片机AT89C51构成。
可以对大范围转速进行测量，测量的转速精度高，实现对电机转速的测量。
单片机的英文名称是Micro Controller unit,缩写为MCU ，又称为微控制器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。
它具有功能强、体积小、可靠性高、应用简单灵活，因而使用非常广泛，有力地推动各行业的技术发展和更新换代。
第一章 总体设计方案1.1 硬件电路设计思路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，设计出系统的原理框图、电路原理图。
89C51单片机通过INT0输入传感器的脉冲信号，P0口P2口接LED 动态显示。
转速测量部分的硬件设计思路：本次设计单片机部分的硬件框图如 图2－1所示。
图1单片机部分硬件框图1.2 软件设计思路软件需要解决的是定时器1的记数和定时器0的计时设定、由于测量的转速范围大，所以低速和高速都要考虑在内，关键在于一个四字节除三字节程序的实现。
显示部分、需要有一个二进制到十进制的转化程序，以及转换成非压缩BCD 的程序后、才能进行调用查表程序送到显示。
软件工作流程：传感器利用磁电效应产生一周期脉冲向单片机的定时器1（P3.1）口发送一个脉冲信号，定时器0工作在内部定时，TH0、TL0设定初值为50um，作为除数的低两字节，利用软件记数器、定时器0作为时间信号。
转速测量显示逻辑电路设计
题目____转速测量显示逻辑电路设计______ 班级_ ____________________学号__________________姓名_____________________指导__________________时间_________________电工电子技术课程设计任务书目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、信号拾取与整形（整形电路）. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a3、计数电路（计数器）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b4、锁存电路（锁存器）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c5、译码显示电路（译码器、显示电路）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f8、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i1、总体方案与原理说明1.1 设计思路根据任务和要求，我选择的是直射型测量方式。
课程设计方案电动机测速及显示
摘要在工程实践中,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实验、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。
要测速，首先要解决是采样问题。
在使用模技术制作测速表时，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。
为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。
因此转速的测试具有重要的意义。
关键词：电动机单片机传感器目录1 概述································· (3)1.1 本课题设计的目的和意义 (3)1.2 数字式转速测量系统的发展背景 (3)2 单片机································· (4)2.1 单片机AT89C51介绍 (4)3 系统方案提出和论证<传感器的选择） (8)3.1 方案一霍尔传感器测量方案 (8)3.2 方案二光电传感器 (9)4 转速测量系统的原理································· (11)4.1 转速测量方法 (11)4.2 转速测量原理 (12)5 系统硬件设计································· (14)5.1 转速信号采集 (14)5.2 转速信号处理电路设计 (16)5.3 最小系统的设计 (18)5.3.1 复位电路<图4.8） (18)5.3.2 晶振电路 (21)5.3.3 最小系统的仿真 (22)6 显示部分设计 (23)7 系统软件设计································· (26)7.1 主程序初始化 (26)7.2 主程序流程图程序流程图 (27)总结································· (29)致谢 (30)参考文献 (31)1.概述1.1 本设计课题的目的和意义在工程实践中,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实验、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。
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。
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电工电子课程设计—速测量显示逻辑电路设计题目 ___转速测量显示电路___________________ 班级 ____09材成（2）班_____________________学号______________________姓名_____ ________________________指导_____徐老师_________________________时间_____2011-06-20_______________________景德镇陶瓷学院电工电子课程设计—转速测量显示逻辑电路设计电工电子技术课程设计任务书电工电子课程设计—转速测量显示逻辑电路设计目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、光电传感转换电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93、遮断式光电测量方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (19)1、总体方案与原理说明转速测量，在工韭控制领域和入们日常生活中经常遇到。
例如，在工厂里。
测量电机每分钟的、转速、自行车里程测速计、心率计以及汽车时速的测量等都属于这一范畴。
转速测量的方法有：∙F/V转换电子类转速测量仪表，由转速传感器和表头（显示器）组成。
目前常用的转速传感器，大多输出脉冲信号，只要通过频率电流转换就能与电压电流输入型的指针表和数字表匹配，或直接送PLC;频率电流转换的方法有阻容积分法、电荷泵法和专用集成电路法，前两种方法在磁电转速表中也有运用。
专用集成电路大都数是阻容积分法、电荷泵法的综合。
目前常用的专用集成电路，有LM331、AD 654和VF32等,转换精度在0.1%以上；但在低频时，这种转换就无能为力。
采用单片机或FPGA，做F/D和D/A转换，转换精度在0.5~0.05%之间，量程从0~2Hz 到0~20KHz，频率低于10Hz时反映时间也变长。
关于F/V转换，请参考相应芯片介绍和应用资料，本文不做赘述。
∙频率运算在显示精度、可靠性、成本和使用灵活性上有一定要求时，就可直接采用脉冲频率运算型转速表。
频率运算方法，有定时计数法（测频法）、定数计时法（测周法）和同步计数计时法。
定时计数法（测频法）在测量上有±１的误差，低速时误差较大；定数计时法（测周法）也有±１个时间单位的误差，在高速时，误差也很大。
同步计数计时法综合了上述两种方法的优点，在整个测量范围都达到了很高的精度，万分之五以上的测量转速仪表基本都是这种方法。
下面以XJP-10B为例，介绍定时计数法（测频法）、定数计时法（测周法）和同步计数计时法。
早期的XJP-10B转速数字显示仪，采用CMOS数字集成电路。
其原理可用如下三个框图表示：框图一测频原理框图一告诉我们，被测信号通过放大整形进入加法计数器；晶体振荡器的频率信号通过分频产生秒（或分钟）信号，在计数显示控制器中生成寄存脉冲和清零脉冲。
寄存脉冲将加法计数器的BCD码送入寄存器，通过译码驱动，LED数码管显示一秒（或分钟）内的计数值，直到下一次寄存脉冲的到来；紧接着清零，进行下一轮计数、寄存（译码显示）；如此，不间断测频。
如果我们考察一下这些信号的时序，不难发觉这种定时计数测量方法的缺陷是：被计数脉冲有多一或少一的误差。
如果被测频率为10000Hz,多一或少一的误差，相对来讲只不过万分之一；如果被测频率为2Hz,多一或少一的误差，相对来讲就达到了百分之五十，不难看出频率越低，误差越大，而且还有一点，把一秒变成一分钟，误差就变小了。
低频时，如不延长采样时间，要提高精度就要采用测周的方法，框图二正是说明这种方法。
框图二测周原理将框图二与框图一进行比较，我们不难发觉：上述二者的差别在于晶体振荡器与被测信号的位置作了互换，象是代数上的分子分母的颠倒，也正是物理上的频率和周期互为倒数，细心的读者可以体会到，学科之间的内在联系无处不在。
测周的误差：与测频相似，是多一个或少一个晶体振荡器脉冲，也就是多一个或少一个时基脉冲，晶体振荡器脉冲频率准确度越高误差越小，晶体振荡器脉冲频率越高误差也越小，被测频率越高误差越大；因此测量高频时，对被测信号进行分频，确实是提高测周精度的好方法。
在周期过长时，还可通过计数器，借助计时器来测量转速。
下面的框图表示了计数器的工作原理。
框图三计数器原理现在我们可以看出，XJP-10B转速数字显示仪，在CMOS数字集成电路的条件下，已是一款十分完备的转速测量工具，这台仪器的设计者是田同裕先生，与之同期的类似产品还有XJP-02A转速数字显示仪（设计者童敏杰先生，改进者姓名略）。
早期的XJP-10B转速数字显示仪，在今天看来有哪些不足呢？周期和频率都不能等同转速，频率与转速存在倍数关系，通过时基频率的分频（采样时间的倍乘），基本满足了大都数用户的需要，测周则需要用户自己换算成转速。
在今天的电子技术条件下，解决这些问题用单片机或FPGA都比较方便。
那么今天的设计者怎样设计新的XJP-10B转速数字显示仪呢？下面仍然以XJP-10B转速数字显示仪为例，介绍同步计数计时法。
同步计数计时法同步计数计时法，是随着单片机的普及而得到普及运用。
同步计数计时法是怎样综合前两种方法的优点的呢？我们还是用时序来分析。
定时计数时序时序图一时序图二时序图一：计时和计数脉冲不同步；时序图二：计时和计数脉冲同步。
但不管计时和计数脉冲同步与否，都有多一少一的误差。
同理，定数计时也有多一少一的误差。
当定时器与被测脉冲同步计数时，为避免被测脉冲计数多一少一的误差，将定时作延时调整，等待被测脉冲计数完整；与此同时，取时间基准脉冲计数值。
这样脉冲计数N为零误差，时间基准脉冲计数T有多一少一的误差。
当时间基准脉冲源（晶振）误差小于十万分之一时，误差源主要是时间基准脉冲计数多一少一引起。
同步计数计时时序图频率f=N/T,假定定时为1秒，时间基准脉冲周期为100μS,T=10000+ΔTf=N/(10000+ΔT),误差Δf/f=[N/(10000+ΔT)-N/(10000+ΔT±1)]/[N/(10000+ΔT)]=1-(10000+ΔT±1)/(10000+ΔT)=±1/(10000+ΔT)可见误差小于万分之一，随着晶振频率的提高误差减小。
当采用单片机进行计数和运算时，还有中断不及时引起的误差。
关于误差的分析本文不再做深入探讨。
频率与转速的关系：f=P*v/60f表示频率，P表示每旋转一周产生的脉冲个数，v表示转速亦即每分钟旋转的转数。
T=1/f新的XJP-10B转速数字显示仪，由于采用了单片机技术，和同步计数计时法，使得测频、测速、测周、计数变得精确，而且非常简单；只要轻触仪表面板控制键，就能在4种功能间切换。
由于系数可任意设置，使得仪表与传感器配套，不受输出脉冲数的限制。
并且该仪表还有扩展的RS232接口，能与配套的虚拟仪表动态显示频率、转速（速度）、和计数值。
2、光电传感转换电路光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛. 由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器.模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式,漫反射式,遮光式(光束阻档)三大类.所谓透射式是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部份被吸收后,透射光投射到光电元件上;所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上;所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份,使投射刭光电元件上的光通量改变,改变的程度与被测物体在光路位置有关.光电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化.早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备,发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上.在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源.这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形.LED(发光二极管)最早出现在19世纪60年代,现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管作为指示灯来用.LED就是一种半导体元件,其电气性能与普通二极管相同,不同之处在于当给LED通电流时,它会发光.由于LED是固态的,所以它能延长传感器的使用寿命.因而使用LED的光电传感器能被做得更小,且比白炽灯传感器更可靠.不像白炽灯那样,LED抗震动抗冲击,并且没有灯丝.另外,LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分.(激光二极管除外,它与普通LED的原理相同,但能产生几倍的光能,并能达到更远的检测距离).LED能发射人眼看不到的红外光,也能发射可见的绿光,黄光,红光,蓝光,蓝绿光或白光.如图2-23-1.光电管是利用外光电效应制成的光电元件,其外形和结构如图1所示,半圆筒形金属片制成的阴极K和位于阴极轴心的金属丝制成的阳极A封装在抽成真空的玻壳内,当入射光照射在阴极上时,单个光子就把它的全部能量传递给阴极材料中的一个自由电子,从而使自由电子的能量增加h.当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A时,它就可以克服金属表面束缚而逸出,形成电子发射.这种电子称为光电子,光电子逸出金属表面后的初始动能为(1/2)m. 式中,m为电子质量;为电子逸出的初速度.由上式可知,要使光电子逸出阴极表面的必要条件是h>A.由于不同材料具有不同的逸出功,因此对每一种阴极材料,入射光都有一个确定的频率限,当入射光的频率低于此频率限时,不论光强多大,都不会产生光电子发射,此频率限称为"红限".相应的波长λK为式中,c为光速;A 为逸出功.光电管正常工作时,阳极电位高于阴极,如图2所示.在人射光频率大于"红限"的前提下,从阴极表面逸出的光电子被具有正电位的阳极所吸引,在光电管内形成空间电子流,称为光电流.此时若光强增大,轰击阴极的光子数增多,单位时间内发射的光电子数也就增多,光电流变大.在图2所示的电路中,电流IФ和电阻只RL上的电压降U0就和光强成函数关系,从而实现光电转换.如图1-17所示：3、遮断式光电测量方案遮断式光电测量方案如图3 所示。