單片機(jī)課程設(shè)計--單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)(已修改)
2025-01-28 10:50 本頁面
【正文】 湖 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 課 題：單片機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng) 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級：測控三班 學(xué) 號：1003030310 姓 名：李暑洲 指導(dǎo)老師：康煜華 時 間： 目 錄一 . 概述 1 . 數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的發(fā)展背景 2 . 本設(shè)計課題的目的與意義二 . 轉(zhuǎn)速測量原理三 . 方案的選擇四 . 硬件電路的設(shè)計1 . 單片機(jī)AT89C51的介紹 2 . 復(fù)位電路3 . 晶振電路 4 . 顯示部分設(shè)計五 . 軟件設(shè)計六 . 總結(jié)七 . 附錄1 . 系統(tǒng)總電路圖2 . 系統(tǒng)總程序 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計一 . 概述1 . 數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的發(fā)展背景目前國內(nèi)外測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過模擬測速法(如離心式轉(zhuǎn)速表、用電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者電機(jī)電樞電動勢計算所得)、同步測速法(如機(jī)械式或閃光式頻閃測速儀)以及計數(shù)測速法。計數(shù)測速法又可分為機(jī)械式定時計數(shù)法和電子式定時計數(shù)法。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測多采用測速發(fā)電機(jī)或光電數(shù)字脈沖編碼器，也有采用電磁式(利用電磁感應(yīng)原理或可變磁阻的霍爾元件等)、電容式(對高頻振蕩進(jìn)行幅值調(diào)制或頻率調(diào)制)等，還有一些特殊的測速器是利用置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的放射性材料來發(fā)生脈沖信號．其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)．加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD 器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而采用光電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度高、采樣速度快、測量范圍寬和測量精度與被測轉(zhuǎn)速無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。2 . 本設(shè)計課題的目的和意義
在工程實(shí)踐中,經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合, 例如在發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中,常需要分時或連續(xù)測量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時轉(zhuǎn)速。要測速，首先要解決是采樣問題。在使用模技術(shù)制作測速表時，常用測速發(fā)電機(jī)的方法，即將測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測軸相連，測速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。為了能精確地測量轉(zhuǎn)速外,還要保證測量的實(shí)時性,要求能測得瞬時轉(zhuǎn)速方法。因此轉(zhuǎn)速的測試具有重要的意義。
這次設(shè)計內(nèi)容包含知識全面，對傳感器測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同的方法及原理設(shè)計有較多介紹，在測量系統(tǒng)中能學(xué)到關(guān)于測量轉(zhuǎn)速的傳感器采樣問題，單片機(jī)部分的內(nèi)容，顯示部分等各個模塊的通信和聯(lián)調(diào)。全面了解單片機(jī)和信號放大的具體內(nèi)容。進(jìn)一步鍛煉我們在信號采集，處理，顯示發(fā)面的實(shí)際工作能力。二 . 轉(zhuǎn)速測量原理 一般的轉(zhuǎn)速長期測量系統(tǒng)是預(yù)先在軸上安裝一個有60 齒的測速齒盤,用變磁阻式或電渦流式傳感器獲得一轉(zhuǎn)60 倍轉(zhuǎn)速脈沖,再用測頻的辦法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量。而臨時性轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng),多采用光電傳感器,從轉(zhuǎn)軸上預(yù)先粘貼的一個標(biāo)志上獲得一轉(zhuǎn)一個轉(zhuǎn)速脈沖,隨后利用電子倍頻器和測頻方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量。不論長期或臨時轉(zhuǎn)速測量,都可以在微處理器的參與下,通過測量轉(zhuǎn)軸上預(yù)留的一轉(zhuǎn)一齒的鑒相信號或光電信號的周期,換算出轉(zhuǎn)軸的頻率或轉(zhuǎn)速。即通過速度傳感器,將轉(zhuǎn)速信號變?yōu)殡娒}沖,利用微機(jī)在單位時間內(nèi)對脈沖進(jìn)行計數(shù),再經(jīng)過軟件計算獲得轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。即:n=N/ (mT) (1)◆n ———轉(zhuǎn)速、單位:轉(zhuǎn)/ 分鐘。◆N ———采樣時間內(nèi)所計脈沖個數(shù)?！鬞———采樣時間、單位:分鐘。◆m ———每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)(通常指測速碼盤的齒數(shù)) 。如果m=60, 那么1 秒鐘內(nèi)脈沖個數(shù)N就是轉(zhuǎn)速n, 即:n=N/ (mT) =N/60 1/60=N (2)◆通常m為60。在對轉(zhuǎn)速波動較快系統(tǒng)或要求動態(tài)特性好而精度高的轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)周期一般很短,相應(yīng)的采樣周期需取得很小,使得脈沖當(dāng)量增高,從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)測量精度降低,難以滿足測控要求。提高采樣速率通常就要減小采樣時間T, 而T 的減小會使采到的脈沖數(shù)值N 下降,導(dǎo)致脈沖當(dāng)量(每個脈沖所代表的轉(zhuǎn)速) 增高,從而使得測量精度變得粗糙。通過增加測速碼盤的齒數(shù)可以提高精度,但是碼盤齒數(shù)的增加會受到加工工藝的限制,同時會使轉(zhuǎn)速測量脈沖的頻率增高,頻率的提升又會受到傳感器中光電器或磁敏器或磁電器件最高工作頻率的限制。凡此種種因素限制了常規(guī)智能轉(zhuǎn)速測量方法的使用范
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