【正文】 狀態(tài)，提高電機(jī)工作效率有很大的幫助，該課題主要是對電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況提出修改方案和解決辦法。 以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。 其優(yōu)點(diǎn)硬 件是電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價(jià)格比的單片機(jī)的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測量方法。 霍爾傳感器測量電路設(shè)計(jì) ................................................ 5 霍爾傳感器原理 ..................................................... 5 開關(guān)型霍爾傳感器 ................................................... 5 信號處理電路設(shè)計(jì) ...................................................... 7 顯示 電路設(shè)計(jì) .......................................................... 8 LCD1602 簡介 ....................................................... 8 LCD 顯示電路 ....................................................... 8 按鍵電路設(shè)計(jì) .......................................................... 9 蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................................... 10 第四章 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 11 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 ......................................................... 11 系統(tǒng)開發(fā)語言 ......................................................... 11 軟件總體設(shè)計(jì) ......................................................... 12 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................ 13 Protues 仿真 .......................................................... 13 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 ......................................................... 14 結(jié)論 ....................................................................... 15 致謝 ....................................................................... 16 參考文獻(xiàn) ................................................................... 17 附錄 ....................................................................... 18 附錄 1 ................................................................... 18 附錄 2 .................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 I 摘 要 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，測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。 本文介紹了電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用的方法，給出了基于單片機(jī) AT89C51 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字： MSC51（單片機(jī)）； 轉(zhuǎn)速； 傳感器 II 前言 I 課題研究的目的和意義 轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測量方法較多，傳統(tǒng)的測速方法一般以測速發(fā)電機(jī)為主要檢測元件，得到的是模擬量，這種測量技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和測量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。它的研究結(jié)果可以用于我們的實(shí)際生活中，一方面它可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進(jìn)行控制的許多場合，如車輛的里程表、車速表等。 II 轉(zhuǎn)速測量的研究 轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動力機(jī)械性能測試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯恿C(jī)械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來確定的，例如壓縮機(jī)的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機(jī)的輸出功率等等，而且動力機(jī)械的振動、管道氣流脈動、 各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。 TXl?260n? 式 (21) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù) lX 的計(jì)算見式（ 22）。因此，為了提高測量精度， T 要有足夠長的時(shí)間。 測周期法（“ T 法”） 轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度 PT 來決定。 PPT60n? 式（ 24） 即： 260n Pmfc? 式（ 25） 式中 P—— 表示為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)； cf —— 表示 硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率：單位（ Hz）； 2 n —— 表示 轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； 2m —— 表示 時(shí)基脈沖。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用的方法 通過分析可知， M法適合于高速測量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會越大。電機(jī)測速原理是 在非磁材料的圓盤邊上粘貼兩塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，磁鋼經(jīng)過霍爾傳感器正前方，改變了磁通密度，電機(jī)每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出兩個(gè)脈沖，隨著轉(zhuǎn)盤的不斷轉(zhuǎn)動，就不斷產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)放大整形電路后送入單片機(jī)處理，轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)脈沖，脈沖信號的頻率與轉(zhuǎn)動速度成正比，根據(jù)單位時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，就可獲得被測電機(jī)轉(zhuǎn)速。處理器采用 AT89C51 單片機(jī)，負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊的工作。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用 30pf 的電容，晶振的頻率采用 12MHZ,時(shí)鐘電路在本系統(tǒng)中采用并聯(lián)方式，最后連接在單片機(jī)的 18 腳和 19腳，其電路圖見圖 31。在時(shí)鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得 RST端出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。電源電路圖見圖 33. 圖 33 電源電路圖 當(dāng)開關(guān) S1 按下時(shí)，二極管綠燈亮，此時(shí)電源電路接通，各模塊可以開始正常工作?；魻栯妱?Uh=KhIB(其中 Kh為霍爾元件靈敏度，它與所用的材料及幾何尺寸有關(guān) )。 它的性能參數(shù)為： 輸入電壓： 。 工作溫度： 4085攝氏度； 它內(nèi)部 由穩(wěn)壓器 A、硅霍爾片 B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器 D和 OC門輸出 E五部分組成，如圖 35 所示．從輸入端 1輸入電壓 Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器 A穩(wěn)壓后加在硅霍爾片 B 的兩端，以提供恒定不變的工作電流．在垂直于霍爾片的感應(yīng)面方向施加磁場，產(chǎn)生霍爾電勢差 Vw，該信號經(jīng)差分放大器 c 放大后送至施密特觸發(fā)器 D整形．當(dāng)磁場達(dá)到“工作點(diǎn)”(即 Bop)，見圖 36，觸發(fā)器 D輸出高電壓 (相對于地電位 )，使三極管 E 導(dǎo)通，輸出端 V。這樣 2次高低電位變換，使霍爾傳感器完成了 1次開關(guān)動作。 該設(shè)計(jì)在信號處理電路中選用 LM358進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 38 LM358 管腳圖 LM358的特性 (Features): 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 低輸入偏流 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 二極管 DS6 作為一個(gè)指示信號。字符型 LCD1602 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14腳的 LCD完全一樣。 工作電流 :()； 第 2腳： VDD 接 5V正電源。當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 16腳：背光源負(fù)極。當(dāng)按鍵數(shù)量較少時(shí)，用獨(dú) 立鍵盤較合適。 P1的 8條 I/O口線分為 4條行線和 4條列線 ， ， ， 按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。 蜂鳴器發(fā)聲原理：電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它， 單片機(jī) IO 引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。若測得的轉(zhuǎn)速值高于所設(shè)計(jì)的高速值時(shí)，則發(fā)光二極管 DS5亮。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、 20MB 以上空閑的硬盤空間、 Win9 NT、 Win20 WinXP 等操作系統(tǒng)。 C 語言具有良好的模塊化，容易閱讀和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。很多處理器支持 C編譯器，這意味著對新的處理器也能很快上手，而不必知道處理器的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這使得用 C 語言編寫的程序比匯編程序有更好的可移植性。 軟件總體框圖見圖 42。蜂鳴器程序主要完成報(bào)警功能。此外， Proteus 還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。 由于在虛擬仿真電路圖中，沒有電機(jī)及傳感器， 在 Proteus 軟件里仿真的效果圖如下所示： 14 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 調(diào)試結(jié)果，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期各個(gè)功能： （ 1）在 LCD 液晶顯示器上實(shí)時(shí)顯示測得的轉(zhuǎn)速值。 本畢業(yè)課題是電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下功能： ，輸出信號經(jīng)信號調(diào)理后，通過單片機(jī)對