【基于单片机的转速测量系统的总体方案设计案例2300字】

基于单片机的转速测量系统的总体方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16427基于单片机的转速测量系统的总体方案设计案例 1135131.1系统总体设计要求 158231.2系统模块结构论证 19841.2.1显示模块的论证和选择 1195341.2.2转速传感器模块的论证和选择 1106511.2.3电源模块的论证和选择 2317051.2.4单片机的模块论证与选择 2235811.2.5计数器模块的论证和选择 2138361.2.6蓝牙模块的选择 3309721.3转速测量方法的论证 3系统总体设计要求若是把永磁体按照一定的坐标有规律的布置在电动机的待测转轴上，当永磁体经过霍尔传感器的时候，单片机会测到从霍尔传感器传出的脉冲信号。通过脉冲信号的分布就可以测出待测转速的电动机的转速了。系统模块结构论证显示模块的论证和选择方案一：若采取共阳极数码管显示器作为本课程设计的显示核心模块。共阳极数码管作为数字显示的编程和工作原理简单，并且网上可以参考的资料相对较多，价格便宜，节能环保，多个数码管在拼接显示程序设计也较为方便。方案二：若采用了LCD的小显示器作为本次课程设计的显示核心模块。LCD显示核心模块相对体积较大，并且成本较高，而智能化转速测量仪只需要显示当前转速，LCD有些大材小用。因此，在关于使用什么显示模块的论证以及选择中，选择第一个方案。转速传感器模块的论证和选择方案一：采纳霍尔元件传感器的霍尔传感器就是霍尔片，这个种类的元器件我们可以根据形态简单分类为直插型与贴片型。因为我们很少使用贴片型，选择型号为3144的霍尔片作为将转速转换为数字脉冲的核心。这个型号的霍尔片占用空间小、装配方便，经常被当作测速等的传感器，和一般生活中带有磁性的钢片就能联合使用，而且价格也很便宜一般价位在2元-3元之间。方案二：采纳光电式传感器。光电式传感器的价位相对较高，而且产生脉冲的性能相对霍尔传感器较弱，测量精度相对霍尔传感器也较为不精。对传感器的应用环境也相对严格，更容易受到其他元件的干扰。一般价位在8元-10元之间。从性能和价格方面两方面考虑，我选择方案一。电源模块的论证和选择方案一：选择干电池或者锂电池等电池配合电源的稳压的模块来作为本课程设计的电源模块。这个方案不仅性能好，而且稳定性高，但是成本过高，不选择。方案二：大部分方案集成厂商推荐的方案是220V/50hz的电源通过变压器等模块转接为5V直流电源作为电源模块。该方案因为包含降压模块等，成本和便携性还是不足以满足要求。方案三：市面上有很多方法或者解决方案是USB转DC口来为本设计的电源，通过USB适配器提供的的5V直流电源为本设计提供电源。方案三的电源模块选择相对其他两种，便携性较高，且更容易取得电源，简单易行，而且通过随身携带的移动电源等来进行供电，通用性更高。故选择方案三。单片机的模块论证与选择方案一：可以假设采取精美的STM32系列的单片机作为本次课程设计智能化转速测量仪的控制中心和处理器。STM32单片机的性能强，容量大，功能丰富，市场上出售的话大概在15元左右方案二：如果选用相对经典的51系列的单片机作为本次课程设计智能化转速测量仪的控制中心和处理器。51单片机的性能相对孱弱，容量也较小，但是价格低廉是STM32单片机的一半，智能化转速测量仪的程序设计也相对简单，51系列的单片机足够应付这个简单的程序。方案二所选择单片机拥有性能和价格都能满足本次课程设计的要求，同时网络中可以找到的教程相对STM32的单片机丰富，故选择方案二作为本次智能化转速测量仪的课程设计的单片机最为合适。计数器模块的论证和选择采取片内和片外两种计数器的两个方案。片外的计数器所采用的方案是用上8253等片外的特用的用来准确的稳定计时器来进行安妥的脉冲进行计数。单片机在运行的同时会准确的控制8253计数器，当读取到8253进行到预设定的数值的时候，读取数据，得到进行计数计时器等操作。而片内的计时器是指，单片机内部的计时器，来完成脉冲的等等的计时计数等过程。在片内的计数器相比片外的计数器的优点有很多，首先就是把成本拉的很低，多一个元器件就是多一笔消费。可以在这个小小且精致的单片机中就可以实现的功能没必要多花费一笔资金去选择8253计数器。单片机内部的计数器在接收到每一个来自外面的传感器的信号脉冲。每到一个脉冲将会产生一个T1的计数，在T0产生的100ms中断完成后，T1的中断溢出次数就是所需要计的脉冲数。REF_Ref71832615\r\h[4]很明显，因为单片机的内部空间比较小，容易造成数据的溢出，所以需要将计数器T的默认值我设置成零，并且及时设置进位等操作，并及时初始化。蓝牙模块的选择市面上有很多的蓝牙模块可以选择，但是大部分都是需要经过对应蓝牙模块的协议，才能正确传送我们的转速数据到上位机之中。在这里我们选择了HC-05蓝牙模块，作为本次智能化转速测量仪的输出数据的串口，而且HC-05蓝牙模块传输数据的时候，可以直接忽略蓝牙通讯时候需要的内部协议，直接就能将需要的数据发送到对应的APP之中，就可以当作一个无线串口使用，如果有需要就可以在不用改变整体硬件的设计，将蓝牙模块直接替换成串口模块。转速测量方法的论证我们都知道如果要去测量脉冲，那么方法有很多。主要有M法或T法以及MPT法。我们在这个智能化转速测量仪器的设计中，选择了M法作为测量转速的主要方法。因为在我们的系统设计中，转速是在规定时间的。我们可以把能让基于霍尔效应工作的传感器在发生脉冲的带磁性的小钢片贴在转轴的上面。然后转轴与这个带磁性的小钢片一同转起来，就可以让基于霍尔工作的传感器接收到脉冲了。不过只贴一片会导致转轴旋转时不稳定，引起震动，这是十分危险的。只要在对称的位置上面贴上一篇完全相同的小磁片，让这个转轴的震动大幅度的减少，如REF_Ref7171