电动机转速测量系统的设计

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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。

电动机转速测量系统的设计毕业设计论文

毕业设计论文(霍尔传感器电机转速测量系统的设计)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

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。

直流电机转速控制系统设计

直流电机转速控制系统设计一、控制系统框架1.检测部分：检测部分主要用于反馈直流电机转速信息。

常用的检测方法有编码器、霍尔元件和反电动势法等。

其中，编码器是一种精度高、稳定性好的转速检测传感器。

它通过感应转子上的编码盘，将转速转换为脉冲信号输出。

2.控制器：控制器是直流电机转速控制系统的核心部分。

它根据检测到的转速信息，与设定的目标转速进行比较，产生控制信号驱动执行器。

常用的控制器有比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。

其中，比例控制器通过调节输出信号的幅值来控制转速；比例积分控制器通过累积误差来产生输出信号；比例微分控制器则通过控制误差变化率来调节输出信号。

3.执行部分：执行部分主要用于控制电机的转速。

常用的执行器有功率晶体管、场效应管和三相半导体开关等。

其中，功率晶体管是最常用的直流电机转速控制器，它通过调节电路中的开关状态来改变电机的转速。

二、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，它通过设定电机的输入电压或电流来控制转速。

缺点是无法对外部干扰和负载变化进行自动调节。

2.闭环控制：闭环控制通过反馈得到的转速信息来调整输入信号，实现对转速的控制。

闭环控制具有精度高、稳定性好的优点，适用于要求较高的转速控制场合。

三、系统参数调节1.参数估计：参数估计是指通过对电机特性进行建模，得到电机参数的估计值。

常用的方法有试验法和辨识法等。

2.参数调节：参数调节是通过对控制器的参数进行优化，以实现准确的转速控制。

常用的调节方法有PID调节和自适应调节等。

四、应用案例总结：本文详细介绍了直流电机转速控制系统的设计。

从控制系统框架、控制策略、系统参数调节和应用案例等方面进行了讲解。

通过合理的设计和调节，可以实现对直流电机转速的精确控制，满足不同场合的需求。

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。

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STM32的直流电动机测速系统设计

的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已经广泛运用于工业控制、机械制造、电力电子等领域。

在现代工业控制领域里，通常需要对电动机的转速进行准确有效的控制，而精确控制的前提是需要对电机转速进行准确的测量，目前对电机转速测量的主要方法有：接触式测量，需要把传感器安装在转轴上，测量不方便；光电非接触式测量，这种测量方法需要电机部分外露，对测量和安装带来极大的不便。

本系统采用非接触式直流电动机转速检测装置，无需对电机本身或内部进行改装固定，只需要在电机外部安装电磁感应探头，利用电机内磁场的变化就可以准确的测量电机的转速。

1 系统方案的设计本系统通过自制的电磁感应传感器采集电动机的转速，采集到的信号通过滤波电路、放大电路、比较电路整形之后，由STM32的计数器获取电机磁场变化频率，进而转化出电机的转速,由STM32处理后通过OLED显示电机的转速值等信息。

测量的线性和精度同样由硬件调试得到，软件作为精度补偿，通过STM32的线性算法和补偿算法来得到相当高的精度。

■1.1 主控器件的选择采用 STM32（STM32F103C8T6）作为核心控制，它具有多功能定时器、功耗低、速度高、稳定性强、性价比高等特点，既可以满足作品要求，同时也简化了外部电路。

具有最高72MHz 的 CPU 工作频率和很强的控制和运算能力，能够实现一些复杂的控制和运算功能，对与实现输出脉冲波有良好的周期精度，满足系统要求。

■1.2 显示屏的选择采用 OLED液晶屏。

此款液晶能使人机交互显得更加人性化，具有可触摸屏，功耗小，体积适中，非常适合于少感器难度大、但是采集精度高、对于任意电机的适用性强）。

传感器的信号随电机内磁场的变化而变化，所以感应电流和转速之间具有线性关系的，且容易通过硬件电路及程序算法进行校正。

（1）采用C型电感型探头（如图1）此传感器使用单一线圈对信号进行采集。

该电路的优点是采集信号的范围更广。

但是，当电机转速低时，电机供电电压低，电机产生的磁场弱，然而电路的噪声是一定的，此时C型探头接收到其他磁极的干扰也会增加，导致信号的信噪比不高，使后续电路的处理难度加大，且容易出现不稳定的触发。

电动机转速的微机测量系统

ｂｈｐＩｙｃｉＮＴＥＬ０８ｎｏａｉｇｈｔｅｅｔｉｅｃｄｒＩｄｓｒｂｓｈｅｌａｉｎｏ８９ａｄｒｔｔｐｏｏｌｃｒｎｏｅ．ｔｅｃｉｅｔｅｒａｉｔｆｎｃｚｏｈｒｗａｅａｄｓｆｗａｅｔｎｎｌｚｓａｄｅａｕｔｓｔｅｓｓｅｐｒｏｍａｃ．ａｄｒｎｏｔｒａｄａａｙｅｎｖｌａｅｈｙｔｍｅｆｒｎｅ
维普资讯
电子工程师
Ｄ．８Ｎｏ４２
．
２０２０
电动机转速的微机测量系统
ＭｉｒｃｍｐｔｒＭｅｓｒｍｅｙｔｍｏＴｅｔＭｏｏｔｔｏｔｃｏｏｕｅａｕｅｎｔＳｓｅｔｓｔｒＲｏａｉｎＲａｅ
Ｋｅｗｏｒｓ：ｉｉｒｏｐｕｅｙｄｃｈｐｍｃｏｃｍｔｒ，ｅｅｔｏｏｔ，ｍｅｓｅｅｔｏｏａｉｎｒｔｌｃｒｍｏｒａｕｒｍｎｆｒｔｔｏａｅ
在工业过程实时控制中，速的检测与控制常转占很大比重，对系统的稳态误差及动态响应性能它
兰州＿业高等专科学校电气工程系（州７０５）Ｔ－兰３００
张秀香
【摘要】阐述了一种利用ＩＥ０８单片机和旋转式光电编码器构成的数字宴时ＮＴＩ９８

电机转速控制系统的设计与优化

电机转速控制系统的设计与优化1. 引言电机转速控制系统是工业自动化领域中常见的控制系统之一，它在许多应用领域中发挥着重要的作用。

本文将针对电机转速控制系统的设计与优化展开讨论，介绍系统的结构和原理，并通过实例演示如何对系统进行优化，以实现更精确、可靠的转速控制。

2. 电机转速控制系统的结构电机转速控制系统主要由三个部分组成：信号采集与处理模块、控制算法模块和执行器模块。

2.1 信号采集与处理模块信号采集与处理模块主要负责采集电机转速的反馈信号，并将其转换为数字信号进行处理。

常用的方式包括使用光电编码器、霍尔效应传感器等。

在采集到转速信号后，还需要进行滤波和放大处理，以保证信号的精确性和稳定性。

2.2 控制算法模块控制算法模块根据采集到的转速信号和设定的目标转速，计算出电机的控制信号。

常用的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制等。

这些算法可以通过PID控制器来实现，以调节控制信号的大小和频率，使得电机能够精确地达到设定的转速。

2.3 执行器模块执行器模块负责将控制算法模块计算得到的控制信号转化为电机的输入，以实现转速控制。

常用的执行器包括驱动器、调速器等。

驱动器能够将控制信号转换为电机的电源输入，通过调整电压和电流来控制电机转速。

调速器则通过调整电机的机械负载、电机的励磁方式等来实现转速的控制。

3. 电机转速控制系统的优化为了提高电机转速控制系统的精确性和可靠性，可以从以下几个方面对系统进行优化。

3.1 传感器的选择与校准传感器是电机转速控制系统中关键的组成部分，因此选择合适的传感器十分重要。

对于不同的电机类型和应用场景，需要根据其特点选择合适的传感器，并进行准确的校准。

一般可以采用定子绕组法、霍尔效应校准法等方法对传感器进行校准，以提高转速信号的准确性。

3.2 控制算法的优化控制算法对于电机转速控制系统的性能影响较大，因此对其进行优化可以进一步提高系统的控制精度。

在实际应用中，可以结合实时数据进行在线调整，改善控制算法的响应速度和稳定性。

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pid算法的直流电机转速控制系统的设计

基于pid算法的直流电机转速控制系统的设计基于PID算法的直流电机转速控制系统是现代控制系统的一个重要组成部分。

其主要功能是通过调节电机的电压和电流来控制电机的转速，以达到所需的转速控制效果。

本文将介绍如何设计PID算法控制系统，以实现直流电机的转速控制。

首先，我们需要了解PID算法的基本原理。

PID算法是一种基于反馈控制的方法，它通过对系统的误差进行测量和反馈控制，不断调整输出信号以达到所需的控制效果。

PID算法的核心就是三个控制参数：比例系数、积分系数和微分系数。

我们需要通过试验的方法来调整这些参数以达到最佳的控制效果。

接下来，我们就可以开展PID算法直流电机转速控制系统的设计。

首先，我们需要确定系统的控制目标和工作条件，包括期望转速范围、电机额定电压和电流等参数。

接着，我们需要选择合适的线性二次调节器，并通过MATLAB软件进行参数调整和仿真测试。

在参数调整和仿真测试过程中，需要进行多次试验，找到最佳的控制参数，以达到最理想的转速控制效果。

同时，还需要在系统设计过程中，考虑到一些实际应用中可能出现的问题，如电网失电、电机负载变化等因素，保证控制系统的稳定性和可靠性。

最后，我们需要对设计的PID算法直流电机转速控制系统进行实际测试和验证。

通过实现所设计的控制系统，并进行各项测试和实验，验证其控制效果和性能是否满足所需的要求和标准。

综上所述，基于PID算法的直流电机转速控制是一个相对复杂的系统设计工作，需要掌握一定的控制理论和实践经验。

通过认真的系统设计、参数调整和测试验证，可以实现一个高效、可靠的直流电机转速控制系统。

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。

电动机转速测量与控制实验装置设计

本文用霍尔元件作为检测元件，图２所示为如装有磁极的转速信号盘，速信号盘由非磁材料制转
成，磁极数量为六十个，磁极为螺丝状，拧在信号盘上进行固定，极的半径为１５磁．ｍｍ，信号盘的半径为５ｍｍ，５磁极中心距盘的边为４５．ｍｍ，转轴的半径为１ｍｍ，２每相邻两个磁极的极性相反，样在转盘这
１９
图３示为霍尔元件安装的模型图，所
单片机是本实验装置的控制核心，时也是数同据处理的地方，因此，片机的正常接入和工作至关单
重要。图６单片机的晶振选择１．５２如１０９ＭＨＺ，电容
量装置是通过单片机对由霍尔集成元件采集的脉冲信号进行计数，然后对所得数据进行内部程序计算处理后，到电动机的转速，得并送ＬＤ显示的。同时，还具有超速报警功能，实现高低转速值的测Ｅ它能
量。
为３ｐ晶振结合单片机内部的电路，生单片机０Ｆ，产
所必须的时钟频率，片机的一切指令的执行都是单
建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，
那单片机的运行速度也就越快。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。本装置装有一个反相器，

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。