单片机无接触测速系统的设计

1、微电机无接触测速系统的设计【摘要】：介绍了基于单片机AT89C51构成的微电机无接触测速系统的组成原理及设计思想，详细叙述了系统的硬件构成和软件设计方法。实验表明：该系统具有较好的性能。关键字:单片机；微电机；测速；LCD显示【Abstract】：Based on AT89C51 constitute a microcontroller minimotor speed non-contact system and principles of design, described in detail the system hardware and software design. Experime

2、nts show that: the system has good performance. Key words：microcontroller；minimotor；survey speed；displayed by LCD 一. 引 言 随着电力电子技术和现代控制技术的飞速发展，对微电机的测速和控制技术的要求越来越高。目前，国内外常用的电机测速方法有离心式转速表测速法、测速发电机测速法、频闪光测速法和霍尔元件测速法等。由于微电机的输出功率较小。采用离心式转速表测速或测速发电机测量转速时，测量仪表与电机同轴连接增加了电机的阻力转矩，这样会给测量结果带来较大的误差，严重时，微电机还可能带不动这

3、些测量仪表。本课题的研究主要是采用了红外闪光测速和光电编码盘等无接触测速方法，系统采用以单片机AT89C51为核心控制的微电机测速系统。设计中运用了光电码盘和红外技术，测速不受白光的干扰，这样也提高了系统测速的精度和可靠性。二系统的总体设计该测速系统采用了单片机AT89C51的控制来实现测量、计算、显示、控制和人机交互通讯等。图1为微电机无接触测速系统的方框图。AT89C51编码电路路路电机键 盘LCM1602电机驱动模块 图1 微电机无接触测速系统的方框图图中AT89C51通过微电机的光电码盘和红外传感器获得实时的编码信息，然后进行数据处理，输出测速信号由LCD显示电机的转速；通过按键的操作

4、控制使电机实现正转、反转及停转；电机还可实现调速的功能。三. 系统的硬件设计微电机无接触测速系统的硬件设计，考虑到系统的抗干扰能力，简化硬件结构及提高系统的精度和可靠性，设计中采用了闪光测速、光电编码盘、红外技术及以单片机AT89C51为核心的控制电路。如图2所示。图2 AT89C51组成的微电机无接触测速电路。单片机AT89C51具有4KB的FLASH和两个16位定时/计数器，时钟频率可达24MHz,T0作为计数器可用于转速脉冲计数，T1用作定时器。该电路简单可靠、实用方便，由于采用了低功耗器件，因而非常适用于便携式智能测速仪表使用。所用转速传感器为光电编码盘和红外发射/接收管。光电编码盘被

5、设计成黑白相间的扇形条纹，粘贴于电机的转轴上，编码盘前放置一对红外发射和红外接收管，编码盘和红外发射/接受管构成了测速传感器。这样，随着电机的旋转，编码盘也一起转动，接收管就会输出一系列的电脉冲信号。该信号经过LM339集成运放整形后送入AT89C51的计数器T0端。T1作为定时器，定时时间为1S，设1S内T0接收到的脉冲数为N，则电机转速的计算公式为： N=60*N/K r/min式中K为编码盘上黑条纹（或白条纹）的数目。1. 计数电路计数电路如图3所示。由红外发射管D1红外光照射在微电机转轴的编码盘上，红外接收管Q1接收到编码盘上发射回来的红外光，由Q1输出脉冲信号，该脉冲信号经过LM33

6、9集成运放整形后送入AT89C51的T0端，由AT89C51进行信号处理。 图3 计数电路2. 电机驱动电路电机驱动电路如图4所示。 图4 电机驱动电路工作原理简述如下： (1)当P1.1=“0”,P1.2=“1”时： 则Q3导通 Q2截止； Q5截止 Q4导通于是电流流经电机的路径为：Vcc Q3 电机 D5 Q4地，电机正转。(2)当P1.1=“1”,P1.2=“0”时： 则Q5导通 Q4截止； Q3截止 Q2导通于是电流流经电机的路径为：Vcc Q5 电机 D4 Q2地，电机反转。3. 转速显示电路转速显示电路如图5所示。 图5 转速显示电路 转速显示采用LCM1602液晶显示模块，由A

7、T89C51经过数据处理后经P0口输出显示信号直接驱动LCM1602进行电机转速的显示。 四软件设计微电机无接触测速系统的软件由主程序、键盘扫描子程序、显示刷新子程序和测速中断主程序，如图6所示。图6 系统主程序、键盘扫描子程序、显示刷新子程序和测速中断主程序五结束语 本微电机无接触测速系统的设计，采用了光电编码盘和红外闪光测速技术，基于单片机为核心的控制，使系统达到无接触测速设计的要求，并提高了系统的测速精度和可靠性。该系统不仅可用于微型电机的测速，而且还可用于大型电机的测速，具有广泛的应用前景。 参考文献1 邹丽新、翁桂荣.单片微型计算机原理M.苏州：苏州大学出版社，20012 余永权、汪

8、明慧、黄英.单片机在控制系统中的应用M.北京：电子工业出版社，20033 黄贤武、郑筱霞.传感器原理与应用M.成都：电子科技大学出版社，2003指导老师点评 微电机无接触测速系统采用了较先进的光电编码和红外闪光测速技术，并基于单片机AT89C51为核心控制技术对微电机进行测速，系统达到了无接触测速的要求，这样使系统的测速精度和可靠性得到很大的提高，通过单片机的控制，使电机的转速直接在液晶显示屏上显示，非常直观，精度可达0.5r/min。该系统不仅适用于各种微电机的测速，而且还可用于大型电机的测速，是一种较新的测速方法，具有广泛的应用前景。该课题小组的同学们具有较扎实的专业基础知识，自从开始进行该课题的研究以后，能认真听取老师的指导，查阅了大量的有关该课题的参考资料和文献，进行电路的初步设计；认真学习了有关单片机基础知识和编