基于51单片机的电动机测速表设计

基于51单片机的电动机测速表设计

摘要

本文介绍了采用光电传感器实施电机转速测量的方法、基本原理，完成了一种基于AT89C51单片机平台的电动机测速表的软硬件设计。硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块，采用C语言编程，该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

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。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，因此转速的测量具有重要的意义。

关键词：转速测量；单片机；光电传感器；电机；脉冲

Abstract

This paper introduces adopting photoelectric sensor measurement method for implementing the motor speed and the basic principle, completed the design of the software and hardware of a motor based on AT89C51 platform speedometer . Hardware systems includs the pulse signal generation, pulse signal processing and display module, using C language programming,for this method is simple, high precision, stability good points .

In engineering practice, often encounter a variety of situations need to measure speed, such as engines, motors, winches, machine tool spindles and other rotating equipment, testing, operation and control, often need time-sharing or continuous measurement and display of their speed and instantaneous speed. To speed, we must first resolve the sampling problem. Production speed in the use table-mode technology, the methods used tachometer generator, the generator is about speed and sensed axle shaft connected to the generator speed reflects the speed high and low voltage level. In order to accurately measure speed, but also to ensure real-time measurement, requires instantaneous speed can be measured approach. Therefore, the measurement speed is significant .

Keywords : speed measurement；SCM；Photoelectric sensors；Motor；pulse

目录

摘要........................................................................................................................................................... I Abstract.................................................................................................................................................. II 1 概述 . (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 (2)

2.1 转速测量方法 (2)

2.2 转速测量原理 (3)

3系统方案提出和论证 (5)

4 系统硬件设计 (7)

4.1 转速信号采集 (7)

4.2 转速信号处理电路设计 (9)

4.3 单片机AT89C51介绍 (10)

4.4 最小系统的设计 (13)

4.4.1复位电路 (13)

4.4.2 晶振电路 (16)

4.4.3 最小系统的仿真 (17)

4.5 显示部分设计 (18)

5 系统软件设计 (22)

5.1 主程序初始化 (22)

5.2 主程序流程图程序流程图 (24)

总结 (26)

参考文献 (27)

致谢 (28)

附录A 系统总电路图...................................... 错误!未定义书签。附录B 系统总程序清单 (29)

1 概述

1.1 数字式转速测量系统的发展背景

目前国内外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。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。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器,也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等,还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式,光电式测速系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用,使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、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。

1.2 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。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。

这次设计内容包含知识全面,对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍,在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题,单片机部分的内容,显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集、处理,显示发面的实际工作能力。