1、 1 题 目 ： 电机转速测量系统 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 年 月 日 2 目录： 1、 摘要 -3 2、 系统结构 -3 3、获取脉冲信号的方法 -4 3、 1 霍尔传感器 -4 3、 2 光电传感器 -5 3 3 光电编码器 -6 4、硬件连接图及原理 -6 5、实验程序及分析 -8 6仿真 -15 7、 PROTEL DXP 原理图 -16 8、 PCB 图 -16 9、硬件调试结果与分析 -17 10、谢词 -17 11、参考文献 -18 3 1.摘要 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计
2、测速仪表具有很重要的意义。 要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，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。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 2.系统结构 本文主要针对电机的转速进行测 量，然后用数码管把电机的转速显示出来！ 本装置主要有两部分构成。 1 光电测速部分。 2 测得的脉冲处理处理和显示 部分 ！ 光电测速部分主要由光电传感器构成！脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正， 由单片机的
3、 T1 口输入，经 80C51处理后显示输出电机的转速 下面我们来了解一下光电测速部分！ 4 。 3、脉冲信号的获得 可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。下面逐一进行分析。 3 1 霍尔传感器 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有 CS3020、 CS3040 等，这种传感器是一个 3 端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（ OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图 1 所示是 CS3020 的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是 Vcc，地，输出。 此主题相关图片如下： 1.jpg 图 1 CS3
4、020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，5 就有信号输出，转轴旋转时， 就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。 这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 3.2光电传感器 光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。以透射式为例，如图 2所示，当不透光
5、的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。 为此，可以制作一个遮光叶片如图 3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。 图 2 光电传 感器的原理图 此主题相关图片如下： 3.jpg 6 图 3 遮光叶片 3.3光电编码器 光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。如图 4所示，是某光电编码器的外形。 此主题相关图片如下：
6、4.jpg 图 4 成品光电编码器 这次课设我选的是光电传感器，采用穿透法测量电机转速。光电传感器的原理上面有详细的介绍。 当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图 3所示，安装在转轴上，7 当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。 这里我们才用转 10 个孔的方式！ 在一分钟的时间内，假如产生了 10000脉冲，则电机的转速就为 1000r/min. 4、硬件连接 测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频 率测量的一些原则同样适用于测速。 通常，可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进
7、行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在 1 误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。 这里为简化讨论，仅采用计数法来进行测试。 8 如上图： 因为光电传感器不好仿真，这里我们采用了 555芯片构成一个施密特触发器 ， 由 光电传感器得到的脉冲由 2， 5脚输入，经 3 脚输出接到单片机的 T1（ P3.5） .。经 89C51 编程处理后由 P1 口输出
8、通过数码管显示出转速！ 5、 实验程序及分析 测量转速，使用 光电 传感器，被 测电机带动纸片旋转，我们在纸片上开了 10 小孔，电机每旋转一周就会产生 10 个脉冲， 产生12 个脉冲，要求将转速值（转 /分）显示在数码管上。 实验程序如下： #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long 9 #define LED_DAT P1 sbit LED_SEG0 = P03; sbit LED_SEG1 = P02; sbit LED_SEG2 = P01; sb
9、it LED_SEG3 = P00; /sbit pin_SpeedSenser = P35; /光电 传感器信号接在 T1 上 #define TIME_CYLC 100 /12M 晶振，定时器 10ms 中断一次 我们 1秒 计算一次转速 / 1000ms/10ms = 100 #define PLUS_PER 10 /码盘的齿数 ，这里假定码盘上有 10 个齿，即传感器检测到 10个脉冲，认为 1圈 #define K 100.0 /校准系数 unsigned char code table= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x
10、6f; uchar data Disbuf4;/ 显示缓冲区 uint Tcounter = 0; /时间计数器 bit Flag_Fresh = 0; / 刷新标志 bit Flag_clac = 0; /计算转速标志 10 bit Flag_Err = 0; /超量程标志 /在数码管上显示一个四位数 void DisplayFresh(); /计算转速，并把结果放入数码管缓冲区 void ClacSpeed(); /初始化定时器 T0 void init_timer0(); /初始化定时器 T1 void init_timer1(); /延时函数 void Delay(uint ms); void it_timer0() interrupt 1 /* interrupt address is 0x000b */ TF0 = 0; /d 定时器 T0 用于数码管的动态刷新 / TH0 = 0xC0; /* init values */ TL0 = 0x00; Flag_Fresh = 1; Tcounter+; if(TcounterTIME_CYLC) Flag_clac = 1;/周期到，该 重新计算转速了
