一种基于单片机的电机转速检测仪设计【毕业论文】.doc

1、（2011届）毕业设计题目一种基于单片机的电机转速检测仪设计姓名专业电子信息工程班级学号指导教师导师职称年月日I基于单片机的电机转速检测仪设计摘要简述了一种基于C52单片机基础之上来实现对电机转速检测的方法本次设计基于光电传感器来完成速度的检测，其中硬件系统包括脉冲信号的产生，脉冲信号的处理和显示模块，以及用C语言编程，使用KEIL和PROTEUS进行编译、调试和仿真。该方法具有结构简单，精确度高，稳定性好等诸多优点，而且还保证了转速测量的精确度，具有较为良好的实时稳定性，因而在很多领域都得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。关键词转速测量、单片机、光电传感器、电机、脉冲。IIBASEDONM

2、ICROCONTROLLERSPEEDDETECTORDESIGNABSTRACTITSINTRODUCEDAWAYTOMESUREMOTORSPEEDFORBASEINGONC52MICROCONTROLLERTHISDESIGNCPROGRAMMINGLANGUAGEUSEDBYKEILANDPROTEUS,COMPILATION,DEBUGGINGANDSIMULATIONTHISMETHODHASSIMPLESTRUCTURE,HIGHPRECISION,GOODSTABILITY,ANDMANYOTHERADVANTAGES,WHILEGUARANTEEDTHESPEEDMEASUR

3、EMENTACCURACY,ANDRELATIVELYGOOUSEDFORTHEPHOTOELECTRICSENSORSTOCOMPLETESPEEDDETECTION,WHILEHARDWARESYSTEMINCLUDETHEPULSESIGNALCRAEATING,THEPULSESIGNALPROCESSINGANDTHEDISPLAYMODULE,ANDTHEDREALTIMESTABILITY,SOITSWIDELYUSEDINMANYAREAS,THEREISGOODDEVELOPMENTPROSPECTONITKEYWORDSSPEEDMEASUREMENT,MICROCONTR

4、OLLER，PHOTOELECTRICSENSORS,MOTOR,PULSEIII目录摘要IABSTRACTII1绪论111课题的概述112课题的意义112课题研究的主要内容114课题研究的主要内容12系统设计方案221系统的总体设计框图222系统方案的选择223转速测量的方法43测量的实际步骤531转速信号采集532转速控制系统734显示部分1035通过定时/计数测速124系统软件设计1341转速测量程序设计思路1742电机控制1843LED显示185程序调试196测试与分析207结论22参考文献23致谢25附录26附录A系统总电路图26附录B系统总程序清单26一种基于单片机的电机转速检测仪

5、设计11绪论11课题的概述在日常生活中，我们经常会遇到很多需要用到测量转速的场合。比如在电动机、机床主轴、发动机等旋转设备的试验、运转过程中就常常会需要用到显示转速的情况。目前测速的首要前提是解决采样的问题。当使用模拟技术来制作测速表的时候，我们常使用测速发电机的方法将测速发电机的转轴和待测轴相连接，测速发电机的电压的高低直接反映了转速的高低。为了能够高精确地测量转速，就需要保证测量的实时性，即需要测得转速的瞬时值。因此，对于转速的测量具有十分重要的意义。12研究的主要内容1、具体地研究转速测量的方法周期（T）法，频率（M）法，以及2种测量方法的具体计算方式并分析其优劣，理解转速测量的原理。2

6、、构建系统总体设计框图，构建硬件系统，用C语言编程完成软件系统。3、使用KEILUVISION4和PROTEUS7PROFESSIONAL进行编译，调试和仿真。4、根据设计的要求设置各控制字，并且使用C语言来编程，对计数和定时来进行同步，并采用数码管动态显示来显示转速。毕业设计22系统设计方案21系统的总体设计框图本次设计主要是利用AT89C52单片机和传感器来设计的。通过传感器来采集脉冲信号，并且通过定时/计数的算法，最后将转速数值通过LED实时显示。此次设计利用单片机进行信号处理，利用传感器采集信号，并使用KEILUVISION4和PROTEUS7PROFESSIONAL进行编译，调试和仿

7、真。系统总体设计如图21所示图21系统总体设计图各部分模块的功能传感器用来采集脉冲信号。单片机对接收到的信号进行处理后送LED显示。电机驱动驱动电机，使其运转。LED显示显示转数的瞬时值。应用由于基于单片机测量电机转速的系统具有精确度高，测得的数据实时性强，而且易于操作等特点。目前已经广泛的应用于各个领域中。22系统方案的选择转速测量方案的选择上需要考虑到传感器的结构、安装以及环境、测速的范围等等方面的要求；还需要考虑到二次仪表的要求，除了显示方面还要有通讯、远传等方面的要求。本设计具体考虑了两种方案，但是经过各方面的综合考虑，最终采用了光电式传感器方案。传感器单片机LED显示电机驱动一种基于

8、单片机的电机转速检测仪设计3方案一霍尔传感器测量方案霍尔传感器依据霍尔效应制作的一种磁场传感器，它的核心元件是由霍尔效应的原理所制成的霍尔元件。在半导体的薄片的两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上，就会产生一个电势差为UH的霍尔电压。根据霍尔效应，使用半导体材料所制成的元件就叫做霍尔元件。它对磁场非常的敏感、而且具有结构简单、频率响应宽、体积小、输出电压变化大以及使用寿命长等诸多的优点，因此，在测量、自动化、计算机等领域得到了广泛的应用。霍尔传感器元件如图22所示图22霍尔传感器传感器的定子上有2个互相垂直的绕组A和B,在绕组的中心

9、线上粘有霍尔片HA和HB，转子为永久磁钢，霍尔元件HA和HB的激励电机分别和绕组的A和B相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。缺点采用霍尔传感器的方案在测速之时在信号采样的时候，会出现采样不精确的情况。因为它是靠磁感应才采集脉冲的，所以会由于使用时间长了出现磁性变小，故而影响脉冲的采样精度。方案二光电传感器方案如图33所示即为整个测量系统的组成框图。从图中可知，转速信号通过光电传感器采集，具体操作为事先在转子上做一个光电标记，将转子的表面拭擦干净之后，再用黑漆或者黑色的胶布全部涂黑，之后再将一块反光的材料贴在它的上面作为光电标记，再将光电传感器（光电头）固定在正对光电标记的适当位置。光电

10、头采用的是低功耗、高亮度的LCD,光源为可靠性很高的可见红光，使用红光，可以在不分黑夜还是白天的场合使用，因为即使背景光的强度有大范围的改变都不会影响到接收的效果。光电头包含有前置电路输出05V的脉冲信号。把它接到89C52单片机的相应的管脚上，并通过89C52内部定时/计数器T0、T1及相应的程序设计，组成数字式转速测量系统。测量系统的组成毕业设计4框图如图23所示。图23测量系统的组成框图优点采用光电传感器测速的方案具有采样精确高，速度快，范围广等诸多特点。综上所述，光电传感器测速的方案比霍尔传感器的测速方案更为适合本次设计。23转速测量的方法目前按照理论方法的不同先后产生过以下几种方法模

11、拟测速法、同步测速法、计数测速法。其中计数测速法还可以分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。1由于基于单片机和光电传感器组成的转速测量系统测量的精度较高，因此。选用这种方法来测量，它的原理就是电子式定时计数法。转速的测量测量因为转子旋转而产生的周期脉冲信号的频率。测量频率的方法1、测频率法M在一定的时间间隔T内，计数被测信号重复变化的次数N，那么，被测信号的频率FX就可以表示为TNFX/（24）2、测周期法T在规定的一个周期之内，计数时钟的脉冲数MO，那么，被测信号的频率FX就可以表示为MOFCFX/，其中CF是时钟脉冲信号的频率。（25）一种基于单片机的电机转速检测仪设计53、多周期测频法

12、在规定的1M个周期之内，计数时钟脉冲数1M，从而得到被测信号的频率FX，那么FX就可以表示为21FCMMFX，其中1M由测量准确度来确定。（26）测量的精确度主要由两项误差来决定时基误差和量化1误差。当时基误差小于量化的1误差一个或者两个数量级时，这时测量的准确度主要由量化1误差来确定。测频率法测量的相对误差为10011001NER测量误差值实际测量值27当被测信号的频率越大，N越大，ER1就越小，所以测频率法适合用于高转速或高频率信号的情况。测周期法测量的相对误差为100011002MMER测量误差值实际测量值28对于给定的时钟脉冲FC，当被测信号的频率越低，M0越大，ER2就会越小，故而测

13、周期法适合用于低转速或低频率信号的情况。多周期测频法测量的相对误差为100211003MMER测量误差值实际测量值（29综上所诉，当被测脉冲信号的周期数M1越大，M2就越大，测量的精度就越高。它适用于高或低频信号（高或低转速的信号的测量。但是随着精度和频率的提高，采样的周期将会大大的延长，并且判断M1也会导致延长采样的周期，不适合实时测量。根据以上的论述，考虑到实际的应用中需要测量的转速范围一般都会很宽，上述的转速测量方法难以满足测量的要求，因此研究高精度的转速测量方法需同时适用于高或低转速信号的测量，不仅具有重要的理论的意义，也是实际地生产中的需求。本次设计采用较为先进的测频率法（M）。毕业

14、设计63测量的实际步骤31转速信号采集长期的转速测量系统一般采用下述方法事先在轴上安装一个60齿的测速齿盘，然后再通过变磁阻式或电涡流式传感器获得一转60倍的转速脉冲，之后再通过测频法来测量转速。18临时性的转速测量系统一般采用下述方法采用光电传感器采集信号，通过转轴上预先黏贴的标记获得一转一齿的脉冲信号，随后再通过电子倍频器和测频法来测量转速。不论长期还是临时的转速测量系统，都可以通过单片机来实现通过传感器测得脉冲信号，随后再通过单片机在单位时间内对脉冲信号进行定时/计数处理，再经过计算获得转速值。即/MTNN（31）N转速。单位转/分钟N采样时间内的脉冲个数。T采样时间。单位分钟M每旋转一

15、周所产生的脉冲个数通常指测速码盘的齿数。如果M60，那么1秒内脉冲个数N就是转速N，即260/160/M/NNXNTN，通常M为60。（32）对于转速的波动较快或要求动态特性好并且精度高的转速测量系统，调节周期往往很短，所以采样周期要取得很小，可是会导致脉冲当量升高，从而使得整个系统测量的精确度降低，难以满足测量的要求。提高采样速率可以考虑减小采样时间T，而T的减小会导致采集到的脉冲数值N降低，使得脉冲当量每个脉冲所代表的转速升高，从而使得测量的精度变差13。我们可以考虑通过增加测速码盘的齿数来提高测量的精度，但是码盘齿数的增加会受到加工工艺的限制，同时它也会使得转速测量的脉冲频率变大，而且频

16、率的变大，会受到传感器最高工作频率的限制。综上所诉的诸多因素限制了常规的智能转速测量方法的使用范围。而采用本设计可在保证采样的精度的同时，提高采样的速率，充分发挥单片机智能测速方法的优越性及灵活性。采用光电传感器来采集信号把旋转轴的转速变成相应的频率的脉冲信号，然后再通过测量电路计算出频率，通过频率值就可以知道所测的转速的大小。该测量方案具有以下特点传感器结构简单、可靠性好、测量精确度高。它是当前转速测量最常用的的方法之一。（1）光电传感器是应用非常广泛的一种传感器，它有各种各样的形式，如一种基于单片机的电机转速检测仪设计7透射式、反射式等等。它的基本原理当发射管上的光照射到接收管之时，接收管

17、就会导通，反之就会断开。以透射式为例，当不透光的物体挡住了发射和接收之间的间隙之时，开关就会断开，否则就会打开。因此可以制作一个遮光叶片（如图42所示），并把它安装在转轴之上，当扇叶经过之时，就会产生脉冲信号。当叶片数目较多之时，旋转一周就可以获得多个脉冲信号。（2）信号的输入原理图如图33所示图33信号输入原理图当电机转动，挡板挡住光线时输出的信号为5V，R1的值为47K，对应的逻辑电平为1，若挡板未遮住光线，输出信号为0V，对应的逻辑电平为0，把信号输出，就可以实现信号的输入。32转速控制系统采用测量实际的电机转速比测量模拟脉冲发射器能更好的反应出测量的精确度和灵活度，而且能更准确的反应测

18、量转速的情况，而L298N元件能驱动电机运转的同时还能简易的控制电机的转速，故而本次设计采用L298元件为驱动电机的芯片。L298N的内部包含了4通道的逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动芯片，它内含了二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可以驱动46V、2A以下的电机。其实物如图34所示毕业设计8图34实物图L298有两路电源分别为逻辑电源和动力电源6V为逻辑电源，12V为动力电源。J4接入逻辑电源，J6接入动力电源，J1与J2分别为单片机控制两个电机的输入端，J3与J5分别与两个电极的正负极相连。因为我们使用的电机是线圈式的，当从运行状态突然转换到停止状

19、态以及从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，所以需要在在电路中加入二极管，用以产生反向电流之时进行泄流处理，以保护芯片的安全。下表是L298N功能逻辑图（图35）。IN1IN2ENA电机状态XX0停止101正转011反转000停止110停止图35L298N功能逻辑图IN3，IN4的逻辑图与表1相同。由表1可知当ENA为低电平时，输入的电平对电机控制起到作用，当ENA为高电平时，输入的电平为一高一低，电机状态为正或反转。同为低电平时电机就停止，同为高电平时电机亦停止。在对直流电动机电压的控制和驱动中，L298N在使用上具体可以分为两种方式线性放大驱动方式和开关驱动方式。当使用在

20、线性放大驱动方式时，半导体的功率器件工作在线性区。优点控制原理较简单，输出的波动小，线性较好，对邻近的电路干扰较小。开关驱动的方式是使半导体的功率器件工作在开关状态，通过脉调制（PWM）一种基于单片机的电机转速检测仪设计9来控制电动机的电压，从而实现电动机转速的控制。当开关管的驱动信号为高电平时，开关管就导通，直流电动机电枢绕组两端有电压U。T1秒之后，驱动信号就变为低电平，开关管会截止，电动机电枢两端电压为0。T2秒后，驱动信号重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。占空比表示了在一个周期T之内开关管导通的时间和周期的比值。占空比的变化范围为10占空比。当电源电压U不变时，输出电压的平均

21、值U取决于占空的大小，改变占空比的大笑就等于改变了输出电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调速。在PWM调速时，占空比D是非常重要的参数。改变占空比的方法有定宽调频法、调宽调频法和定频调宽法等。常用的定频调宽法为同时改变T1和T2，但周期T（或频率）保持不变。L298电路连接原理图如图36所示图36L298电路连接原理图用L298驱动直流减速电机的电路。引脚P10和P11可用于PWM控制，可实现加减速、正反转、开启/停止等动作。在这里，本设计设置的初始值为P101，P110（即IN10，IN21，ENA0），电机处于停止状态，当按下电机启动/关闭按键时，P1101（即IN1

22、0，IN21，ENA1），电机开始启动；再次按下启动/关闭按键，就会初始化，电机停止转动。当按下加按键时，电机会相应的加快转速；相反的当按下减按键时，电机降低转速。毕业设计1033显示部分设计1、许多的电子数码产品都用跳动的数字来显示数据，其实数码管显示的数码，都是由八个发光二极管而构成的。每段上再加上合适的电压就会点亮。LED数码有2种共阳和共阴。把LED发光二极管的正极全部接到一起而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的就叫共阴的，那么应用的时候这个引脚就分别的接VCC和GND。再把许多个数码管组装在一起就成了多位的数码管了。实物如图37图37数码管共阳型（图38）就是八个发光管的正极都连在一起

23、，作为一个引脚。AG段用来显示数字，符的笔画，（DP显示小数点），每一段控制AGDP的亮与暗。内部结构图38共阳型LCD共阴型（图39）七个发光管的负极都连在一起，作为一个引脚。AG段用于来显示数字，字符的笔画（DP显示小数点），每一段控制AGDP的亮与暗。内部结构一种基于单片机的电机转速检测仪设计11图39共阴型LCD如果要数码管正常显示，就需要使用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而才能显示出数字。根据数码管的驱动方式的不同，可以分成静态式和动态式两类。静态显示驱动静态驱动也称为直流驱动。静态驱动指的是各个数码管的段码都通过单片机的I/O端口来进行驱动。静态驱动的优点编程简单、显示亮度高。

24、缺点占用I/O端口多。动态显示驱动数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式之一。动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“A，B，C，D，E，F，G，DP”的同名端连接在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线来控制。当单片机输出字形码的时候，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管来显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，因此我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就会显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时来轮流控制各个数码管的的COM端，就能使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管

25、的点亮时间为12MS，因为人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时的点亮，但只要扫描速度足够的快，给人的印象就是一组稳定显示的数据，不会有闪烁的感觉，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，并且功耗更加的低。本次设计使用共阳的4位8段数码管动态显示，在显示数字时，要求相应的段码是低电平，数码管的段码连P0口，位选信号由P1口提供。（2）动态显示仿真（图310）毕业设计12图310动态显示仿真图34通过T0/T1测速当开启定时计数时，来一次外部下降沿中断，计数器就会加1，通过对定时/计数器的定时与计数，再经过单片机的计算即可测算出转速。（1）定时器

26、的初始化AT89C52有两个定时/计数器T0和T1，每个定时器/计数器均可以设置成16位，也可以设置成13位进行定时或计数。计数功能对T0或T1外来的脉冲进行计数处理。14（1）定时/计数器T1本设计中，T1被用于计数，为了能使计数量越大，以便于能较大范围的测量，因此T1选定工作方式1（16位计数方式），本设计使用外部控制端和TR0来进行计数的启动/停止。这样设计有利于高精度的测量转速，而且电路也较为简单。（2）定时计数器T0本设计中，T0被数码管显示及形成闸门信号。由于本设计使用4位数码管用，当动态显示时，这里选择T1的定时时间为50MS。在确定了定时/计数器T0的定时时间之后，就要确定定时

27、初值，本设计使用的晶振为12MH，刚好是一个周期即等于1US，因此，只要定时20次就可以了2。因为T1是向上计数的，因此，需要把数据化为16进制数的形式，并且分别送入T1的高8位和低8位。TR1和TR0分别用来对T1和T0的开启/关闭其中TR1由系统开启时，直接就置位，打开T1，开始定时，经过运行判断之后，再打开RT0。一种基于单片机的电机转速检测仪设计13定时器T0每50秒中断一次，用以进行数码管的显示和每秒读取计数器T1里面的数值。（3）单片机中各中断源的允许和屏蔽具体是由内部中断允许寄存器IE的各个位来控制的。本次设计中通过对EA的设置实现对中断允许总控制位进行屏蔽和开放操作。对ET1和

28、ET0的设置可分别对定时/计数器T1和T0进行中断操作，对于ET0的设置可控制定时计数器T0的中断操作。通过对IT0和EX0的设置实现对外部中断的控制。毕业设计144系统软件设计在硬件电路设计完成之后，进行的是软件设计部分。首先需要解决的是本系统对软件的需求，然后再对软件进行总体的设计，包括程序的总体设计和对程序的模块化设计。按整体功能可划分为许多个模块单独设计、编程、调试，之后再将各个模块组合后进行调试，完成完整的软件模块。根据本次设计的要求，单片机的任务是内部进行计数和定时，在计算出速度之后送LED进行显示。软件编程是通过C语言来完成的，这要求我们掌握C语言，而且还要熟练AT89C52单片

29、机。41转速测量程序设计思路（1）转速测量程序流程如图41图41转速测量程序流程图当单片机开始运行时，系统进行初始化处理，当接收到外部下降沿中断信号时，定时/计数器T0开始计数，当来一个外部下降沿中断计数加1，每次计初始化是否有外部中断信号开启T1，T0读出T0显示转速（COUNT0/T1）T1开始计数，判断T0是否溢出一种基于单片机的电机转速检测仪设计15数50MS，通过连续计时20次即实现了定时1S，测得转的圈数，判断计数器是否溢出，若计数器溢出，若计数器溢出，则读出T0的数值，并经过单片机转换成转速进行显示。当测量完成时，对系统做初始化处理，使其再次循环计数脉冲信号。本次设计的晶振频率为

30、12M，机器周期约等于1US。因为定时/计数器工作时，最多为16位，故而最多可置常数为FFFFH65535，也就是说最大的定时时间为65535US，也就是65MS，为于测量的便利，本次设计定时50MS，通过再循环20次即可。因为50000C350H，所以补码为3CB0H所以要使其产生50MS定时T0初值应设置为3CB0H。通过精确定时50MS，测量该段时间内的转）（MS50/0COUNTN，然后再乘以20即为0COUNT20MS50/0COUNT）（N，就可得到了电机每秒的转速值。（2）部分源程序INCLUDE/INCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUN

31、SIGNEDCHARUNSIGNEDCHARCODEDIS0XC0,0XF9,0XA4,/共阳字码0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XFFUCHARCOUNT0,/T0计数COUNT1,/T1计数ZUAN,/当前转速WEI,/显示位选BUF4/显示缓冲BITONOFF/启停标志VOIDKEYVOIDUCHARKKP2SWITCHKCASE0X0EIFPWM1PWM/减BREAK毕业设计16CASE0X0BP1_0P1_0/正/反BREAKCASE0X07ONOFFONOFF/启/停IFONOFFTR11ET11/启动T1，并且允许其中断ELSEP1_10T

32、R10ET10/关闭电机并，停止T0，并不允许其中断BREAKWHILEK0X0FKP2DISPLAY/等待按键释放VOIDINITTIMERVOIDTMOD0X11/设置T0的工作模式TH00X3C/装入定时器TO的初值TL00XB0TH10XF8/装入计数器T1的初值TL10X30VOIDMAINVOIDINITTIMERIT01EX01/打开外部下降沿中断EA1/打开总中断WHILE1DISPLAYKEY/键盘扫描/T0测速计数/VOIDINT0VOIDINTERRUPT0一种基于单片机的电机转速检测仪设计17TR01ET01/启动T0，并且允许其中断ZUAN/T0测速计时/VOIDTI

33、MER0VOIDINTERRUPT1TH00X3CTL00XB0COUNT0IFCOUNT050IT00EX00BUF1ZUAN/100LED显示位数的设置BUF2ZUAN100/10BUF3BZUANCOUNT00IT01EX01为数码管能够显示出来，需将二进制转换为十进制，在将十进制转换为非压缩BCD码后，才能调用查表程序，最后送显示。42电机控制部分区别于其他控制电机的最大特点是它是靠通过输入脉冲信号来进行控制的，也就是说电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。电机的驱动电路依据控制信号工作，而控制信号由单片机输出（1）电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，电

34、机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。（2）控制电机的速度如果给电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对电机进行调速。电机控制流程如图42毕业设计18图42电机控制流程对P10和P11的设置可控制电机的开启/关闭。对于加速减速可以通过PWM占空比来实现。本设计设置的初始值为P101，P110（即IN10，IN21，ENA0），电机处于停止状态。PWM为占空比设置的初始值为10，ONOFF为开启/关闭。当按下电机开启/关闭按键时，P1101（即IN10，IN21，ENA1），电机开始启动。再次按下启动/

35、关闭按键，就会初始化，电机停止转动。当电机运转时，若PWM1（设置PWM自减），按下减速按键时，电机转速就会降低。设置P10开关是否按下电机运转加速键是否按下减速键是否按下电机变换转向转速加快转速减慢开关是否按下电机停止转动正反转是否按下一种基于单片机的电机转速检测仪设计19口的高低电频可控制电机的正反转。ONOFF的设置当开启时，启动定时/计数器使其正常运转，当停止时P11口置低电平，定时/计数器停止运转当COUNT1（T1计数）0时，P111，电机开始元转，定时/计数器T1开始正常工作；当COUNT1PWM时，P100电机停止转动，定时/计数器1停止运作。当COUNT120时，COUNT1

36、作清零处理。43LED显示部分动态显示的优点可以不用或者使用一片译码芯片，能够简化电路，降低成本，特别是在显示位数较多的时候，这种优势更加的明显；而且软件译码的模式还可以将译码模式通过编程随意设置，灵活性强。故而，本次设计采用动态译码器。LED动态显示流程如图43图43LED动态显示流程图本次设计采用4位数码管但是第四位用于显示转速的正负，故而转数数值的显示仅有3位，可显示最高位数为999。通过对计数T0的数据处理BUF1ZUAN/100；BUF2ZUAN100/10；BUF3ZUAN，可实现LED动态显示，使其按次序依个十百显示转数值。本设计的P00P07用来控制数码管的段码，P14P17用

37、来控制位码。当按下开启按键电机开始运转时，COUNT0（T0计数）开始正常计数，当COUNT050时，定时/计数器0开始清零重新开始计数。设置数码管的段码和位码，在段码和位码的共同作用下，激活数码管从而显示所需的数字。实现原理通过程序将工业设备运行的参数转译成可以将其显示在LED显示器上的数值。为了在LED显示器上显示某个字符，必须在它的8位段选线上加上相应的电平组合，即一个8位数据，这个数据就叫该字符的段选码。数据处理设置段选和位选，对数码管需要显示的数组按个十百进行处理接受数据，数码管动态显示毕业设计20显示原理向LED显示段码数据口发送第一个8位数据，同时发送位码数据，此时P0口为低电平

38、其他位为高电平，因此数码管显示该数码；延时一段时间，发送第二个数据，此时相应位码为低电平，其他位为高电平；依次类推，对各显示器进行扫描，显示器分时工作，实际上每次只有一个显示器显示，但视觉暂留现象，感觉显示器是同时显示。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。本次设计采用的是每次定时20MS，通过连续定时50次，就等于定时了1秒。一种基于单片机的电机转速检测仪设计215程序调试1、建立源文件打开KEIL软件新建PROJECT，并保存为TEXT。2、建立工程文件新建文本编辑，并

39、且保存为TEXTC，并导入TEXTC文件。3、建立HEX文件，打开TARGETOPTIONS，在这里选择晶振频率为12M，并把生成可执行文件HEX打上勾。4、调试单机REBUILD，相关的信息出现在编译窗口（图51），若提示无语法错误，再进行仿真。图515、仿真打开PROTEUS画好对应的电路图，单机DEBUG，选择USEROMOTEDEBUGGERMONITOR实现KEIL和PROTEUS的联合调试。单机仿真开关EXECUTE，即可进行联调仿真（图52）。图52仿真结果毕业设计226测试与分析仿真结果，如图61图61按下启/停键键后当按下加速按键时转速增加，如图62图62按下加速键后当按下减

40、速按键式转速减小，如图63图63按下减速键后当按下正反转时，变换转速方向，如图64一种基于单片机的电机转速检测仪设计23图64按下正/反键后当按下启/停，可实现对电机的开启与关闭，如图65图65再次按下启/停键后本次设计的仿真结果表明该设计能较为精确的实时显示转速的数值。而且电路较为简单，制作成本低。本系统可实现的技术指标分析采用M法测速，电路和程序都较为简单，而且能较为精确的实现对转速的实时测量，而且适用的范围和精确度可通过对程序数据的修改或传感器的选择而加以控制。本次设计在误差允许的范围内基本达到了设计目标。由于M法存在1误差，由于闸门启/闭和信号不同步造成计数的时候会导致某一次计数多记一

41、个数或者少记一个数，这是由于M法的固有缺陷引起的。由于本系统采用的是对外来的计数采用软件打开的方式，所以，定时和计数会存在不同步的问题，会相差指令一个周期及一个脉冲的误差，这就会给转速产生一定的误差。转速的定时时间的长、短，可根据实际情况自行确立和调整。毕业设计247结论由于本系统采用的是对外来的计数采用软件打开的方式所以产生的误差会较大，可以用硬件加速的方法来降低，如加一个D触发器，在外部计数开始时开始定时，当关闭时，利用回复信号停止定时器工作，采取这样的措施实时性高。而且开启/关闭还能够防止误触发和抗干扰，但是却增加了硬件电路的复杂程度。还可以使用外部中断的方式来同步定时和计数。本次设计进

42、行了全面的程序设计显示程序，中断程序和初始化程序。上述操作全部在KEIL软件上进行。通过在KEIL软件进行编译、调试，生成可执行文件HEX文件，再通过ISIS7PROFESSIONAL写入芯片中，进行仿真和调试。充分利用了C52单片机内部再带的2个16位定时/计数器。在测量的方法上采用较为实用的M法，保证了在高转速时的测量精度，应用范围广，还可以通过扩展进行二次开发。基于单片机和传感器来实现对转速的检测，不但测得的数据精确度高，而且保证了转速的实时性，加快了采样的速率。本设计介绍的转速检测的方案适用于高/低转速的测量，并且测量的精确度和转速无关。而且设计简便，成本低廉。基于其有上述的诸多有点，

43、故而具有广阔的应用空间。由于基于单片机的转速测量系统，具有硬件电路简单、程序简单、运算速度快、测速的范围广、抗干扰性能好等等的诸多有点。一种基于单片机的电机转速检测仪设计25参考文献1高苇电机转速测量系统黑龙江黑龙江炼金研究所，2009，（06）2汤向恒电机转速的电子测量长沙国防科技大学，2002，（01）3肖斌高精确度数字式转速测量技术的研究J华北航天工业学院学报,2002,03274何立民单片机应用技术选编北京北京航空航天大学出版社，1997，105姜云云，王击一种新型电机转速测量方法的研究长沙长沙航空职业技术学院，20096任子真,王桂珠,温静馨,任小蕾广告牌大屏幕数字显示系统的研制J沈

44、阳化工学院学报,1999,03357隋涛,王晓明,陈荣单片机串行口复用电路J山东科技大学学报自然科学版,2002,04798张军AT89C51单片机在数控车床切削力测量中的应用J微计算机信息,2005,169129徐惠民、安德宁单片微型计算机原理接口与应用第1版北京北京邮电大学出版社，199610战同令轧钢机中的单片机转速测量系统J仪器仪表与分析监测,1994,02151811何超英电子数字式转速测量系统的测试分析J苏州丝绸工学院学报,1998,02232612李玲,马志才应用AT89C51单片机监测火车上衡计量J本溪冶金高等专科学校学报,2001,04121513吴金戌8051单片机实践与应

45、用北京清华大学出版社，200212战同令轧钢机中的单片机转速测量系统J仪器仪表与分析监测,1994,023513何超英电子数字式转速测量系统的测试分析J苏州丝绸工学院学报,1998,027914张有德单片微机原理、应用与实验上海复旦大学出版社，1997，815王治刚单片机应用技术与实训北京清华大学出版社，200416蔡国武，刘祚时，梅传根基于C8051F310单片机的直流电机实时转速监控系统设计微电机2010417邵显涛，陈明，李俊基于霍尔传感器电机转速的单片机测量国外电子测量技术2008（10）18于丙亮电机转速测量方法的研究J山东科学，2005（05）5819郭慧，吴讯单片机C语言程序设计

46、完全手册电子工业出版社，200820曾建唐工程实践指导机械工业出版社，2008（01）毕业设计26附录附录A系统总电路图一种基于单片机的电机转速检测仪设计27附录B系统总程序清单INCLUDE/INCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARSBITP1_0P10SBITP1_1P11SBITL1P14SBITL2P15SBITL3P16SBITL4P17UNSIGNEDCHARCODEDIS0XC0,0XF9,0XA4,/共阳字码0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XFFUCHARPWM,/占空比COU

47、NT0,/T0计数COUNT1,/T1计数ZUAN,/当前转速WEI,/显示位选BUF4/显示缓冲BITONOFF/启停标志VOIDDELAYVOID/延时UNSIGNEDCHARA,BFORB133B0BFORA6A0AVOIDDISPLAYVOID/LED显示IFP1_0P00XFF毕业设计28ELSEP00XBFL10DELAYL11P0DISBUF1L20DELAYL21P0DISBUF2L30DELAYL31P0DISBUF3L40DELAYL41VOIDKEYVOIDUCHARKKP2SWITCHKCASE0X0EIFPWM1PWM/减BREAKCASE0X0BP1_0P1_0/正

48、/反BREAKCASE0X07ONOFFONOFF/启/停IFONOFFTR11ET11ELSEP1_10TR10ET10BREAKWHILEK0X0FKP2DISPLAY/等待按键释放一种基于单片机的电机转速检测仪设计29VOIDINITTIMERVOIDTMOD0X11TH00X3CTL00XB0TH10XF8TL10X30VOIDMAINVOIDP1_10PWM10INITTIMERIT01EX01EA1WHILE1DISPLAYKEY/INT0测速计数/VOIDINT0VOIDINTERRUPT0TR01ET01ZUAN/T0测速计时/毕业设计30VOIDTIMER0VOIDINTERRUPT1TH00X3CTL00XB0COUNT0IFCOUNT050IT00EX00BUF1ZUAN/100BUF2ZUAN100/10BUF3BZUANCOUNT00IT01EX01/PWM调速控制/VOIDTIMER1VOIDINTERRUPT3TH10XF8TL10X30IFPWMIFCOUNT10P1_11IFCOUNT1PWMP1_10COUNT1IFCOUNT120COUNT10