电机转速仪设计

1、基于单片机的电机转速仪设计任务书设计目的与要求（1）显示：采用数码管显示电动机的实时转速。（2）实现2台以上电机的转速实时监测和显示。（3）增加速度上下限检测报警功能。（4）可以设定速度的上下限。设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出；（6）系统的总体设计、安装和调试。编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4 .答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark20 o Current

2、Document 1引言1 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 2总体设计方案12.1设计思路12.2设计方框图2 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3设计原理分析23.1信号采集电路的设计2霍尔传感器2转速测量原理23.2控制电路的设计3复位电路33.2.2.晶振电路43.3报警电路53.4显示电路5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 4总结与体会6附录一系统电路PCB图7附录二系统电路原理图8附录三系统总程序9电机转速仪课程设计摘要：转速是电器

3、运行过程中的一个重要监测量，目前国内外常用的转速测量方法有离心 式转速表测速法、闪光测速法、对射式测速法和霍尔元件测速法等。直流电机转速测量仪 特别针对高转速的电机，准确测量直 流电机的转速、电压、电流、功率等参数。具有 测量速度快，精度高，使用方便，轻巧美观等 优点。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。关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51 ； LCD液晶显示1引言转速是各类电器运行中的一个重要物理量，如何准确、快速而又方便地 测量转速，极为重要。转速是工程中应用非常广泛的一个

4、参数，其测量方法较多, 而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，目前这种测量方法已不 能适应现代科技发展的要求。随着大规模及超大规模集成电路的发展，使得全数 字测量仪器越来越普及，其转速测量仪器也可以用全数字化处理。在测量范围和 测量精度方面都有很大提高。因此，本次设计的目的是：对各种测量转速的方法 加以分析，针对不同的应用环境，利用AT89C51系列单片机设计一种全数字化 测速仪器，并从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因，为 今后的实际使用提供参考。本设计以单片机为中心，设计全数字化测速仪器，其 次该转速测量仪器由于采用全数字化结构。在现代化生活中，转速测量仪器的

5、研 究是一个非常有意义的课题。2总体设计方案2.1设计思路该设计须由信号采集，信号处理，单片机计算，数码显示构成。2.2设计方框图3设计原理分析3.1信号采集电路的设计霍尔传感器A04E霍尔元件和磁钢管脚图转速测量原理本系统采用89C51中的into中断对转速脉冲计数。定时器T0工作于定时 方式，工作于方式1。每到1s读一次外部中断旅计数值，此值即为脉冲信号 的频率，根据直流电机转速计算公式可计算出电机的转速。当直流电机通过传动部分带圆盘旋转时，霍尔传感器根据圆盘上得磁片获得 一系列脉冲信号。这些脉冲信号通过单片机系统定时/计数器INT0计数，定时器 T0定时。定时器T0完成100次溢出中断的

6、时间T除以测得的脉冲数m，经过 单位换算，就可以算得直流电机旋转的速度。直流电机转速计算公式：n=60m/(N1TN)(rpm)其中：n为直流电机转速,N为栅格数，N1为T0中断次数，m为IN3在规定时 间内测得的脉冲数，T为定时器T0定时溢出时间。3.2控制电路的设计这次设计采用的是89c51单片机，用p0 口作为4位一体数码管的信号输入 端，以p2 口后位作为位选信号输入端，以T0作为定时器，以T1作为计数器。 这样设计可以充分利用89s51的定时计数功能，使其一边定时，一边计数。复位电路MCS-51单片机复位电路是指单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都 需要先复位，其作用是使CPU和

7、系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并 从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不 能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以 防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。在这次设计中我采 用上电自动复位电路。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC = 0000H ,这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM 为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容

8、,21个特殊功能寄存 器复位后的状态为确定值(表1 )。说明：中符号*为随机状态：表1寄存器复位后状态表特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUF不定IP*00000BSCON00HIE0*00000BPCON0*BPSW = 00H，表明选寄存器0组为工作寄存器组；SP = 07H，表明堆栈指 针指向片内RAM 07H字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入 的内容写入到08H单元中；Po-P3 = FFH，表明已向各端口

9、线写入1，此时，各 端口既可用于输入又可用于输出。IP = xxx00000B，表明各个中断源处于低优 先级；IE = 0 xx00000B，表明各个中断均被关断；系统复位是任何微机系统 执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24 个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待， 直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电 平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。51单片机在系 统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，至于内部RAM内部的

10、 数据则不变。3.2.2.晶振电路晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并 联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低 分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚 XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元 件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和 C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严 格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快 速性和温度的稳

11、定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应 尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30pF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和 电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳 定和可靠地工作。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联 电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。图1控制电路原理图3.3报警电路本设计采软件处理报警，利用有源蜂鸣器进行报警输出，采用直流供电。当 所测速度超过获低于所预设的速度时，数据口相应拉高电平，报警输出。（也可 采用发光二级管报警电路，如过需要报警，则只需将相应位置1，当参数判断完毕后，再看报警模型单元ALARM

12、的内容是否与预设一样，如不一样，则发光报警） 报警电路硬件连接见图5。图2蜂鸣器电路连接图3.4显示部分1602字符型LCD与单片机相连VCCLCD! LCD1602|R1310kLCD 1602 U 3 m 寸 5 9 二 sM 3臼凹 CC 也 CC2C A 卫田 / 口口口口口口口CM cn 寸图3 LCD显示原理图4总结与体会经过本次实习，我深刻体会到了单片机功能的强大，也进行了大量的实践操 作，经历了未来可以真正用到工作中的东西。采用单片机技术来实现转速的测量，可以提高转速的测量，可以提高转速测 量的精确度，并且加快了采样的速率，具有较好的实时性。这也体现了我们实习 的目的，开阔了我

13、们的眼界。基于单片机的测速仪的设计，让我学到很多东西，有很多知识都是书本上没 有的，必须经过查找与讨论才能得到结果。所以这次设计也提高了我们的学习能 力。通过这次单片机实习，我也发现了我的许多不足，我们已经大三了，而现在 的能力还远远不够，在专业上没有强有力的专长，我感到了就业与各方面的压力， 所以我明白了必须抓住每次学习机会，毕竟我们的大学学习生活已过去一大半。在此也感谢耐心教导我们的老师，是他们的帮助才换来我们的进步。本次实 习采取了小组制，也感谢我的搭档，使我也明白了团队力量才是强大的。参考文献康华光电子技术基础（模拟部分）第五版M.高等教育出版社，2005康华光电子技术基础（数字部分）

14、第五版M.高等教育出版社，2005Altium Designer8.0中文版电路设计标准教程.清华大学出版社徐君鹏单片机实验指导书.附录Z091031图4系统电路PCB图附录二图5系统电路原理图附录三#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint mm=1234;uchar code table=0 xc0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,;delay(uint m) uint i,j;for(i=m;i0;i-)for(j=60;j0;

15、j-);xian_shi() uchar qian,bei,shi,ge;uint jj;jj=mm;jj*=20;/jj+=1;qian=jj/1000;bei=jj%1000/100;shi=jj%100/10;ge=jj%10;P2=0 x10;P0=tableqian;delay(1);/P2=0;P2=0 x20;P0=tablebei;delay(1);/P2=0;P2=0 x40;P0=tableshi; delay(1);/P2=0;P2=0 x80;P0=tablege;delay(1);/P2=0;timer_init() 定时器计数器初始化函数(EA=1;ET0=1;ET1 = 1;TMOD=0X51;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;TH1=0;TL1=0;TR0=1;TR1 = 1;main()(timer_init();P0=0;开始数码管不显示while(1)(xian_shi();dela