基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)方案(編輯修改稿)
2025-06-08 23:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)速方面具有體積小、性能強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，越來越受到企業(yè)用戶的青睞。所以我要對(duì)測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的硬件和編程進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出一種以單片機(jī)為主的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，保證了測量精度【11】。 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集在設(shè)計(jì)中采用光電傳感器采集信號(hào)，這種傳感器是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用測量電路測出頻率，由頻率值就可知道所側(cè)轉(zhuǎn)速值。這種測量方法具有簡單、可靠、測量精度高的特點(diǎn)【12】。是目前常用的一種測量轉(zhuǎn)速的方法。，由于紅外光不可見，無法用肉眼識(shí)別發(fā)光信號(hào)是否在工作，故將紅外線的輸出回路串接了一個(gè)普通光電二極管作為判別光源發(fā)生回路是否為通路。所選用的紅外二極管IR3401，在正向工作電流為20mA時(shí),—,—,電流為1020Ma。轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓幅度在0—，由此可見，紅外線接收三極管的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的電壓很微弱(一般為量級(jí))，需要進(jìn)行信號(hào)處理。 轉(zhuǎn)速測量傳感器電路圖，它的工作原理：從光源發(fā)出的光通過測速齒盤上的齒槽照射到光電元件上，使光電元件感光。測速齒盤上有30個(gè)齒槽，當(dāng)測速齒槽旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件就能感受與開孔數(shù)相等次數(shù)的光次數(shù)【13】。測速齒盤裝在發(fā)射光源(紅外線發(fā)光二極管)與接收光源的裝置(紅外線接收二極管)之間,紅外線發(fā)光二極管(規(guī)格IR3401)負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào),紅外線接收三極管(規(guī)格3DU12)負(fù)責(zé)接收發(fā)出的光信號(hào),產(chǎn)生電信號(hào),每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒,光的明暗變化經(jīng)歷了一個(gè)正弦周期,即產(chǎn)生了正弦脈沖電信號(hào)。 ，基本的原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí)，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷【14】。在這里我們選擇的傳感器型號(hào)為SZGB3（單向）。光電傳感器的特點(diǎn)和主要性能介紹：特點(diǎn)：1)供單向計(jì)數(shù)器使用，測量轉(zhuǎn)速和線速度. 2)采用密封結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定. 3）光源用紅外發(fā)光管，功耗小，壽命長. 4) SZGB3, 20電源電壓為12V DC 性能：，使用時(shí)通過連軸節(jié)與被測轉(zhuǎn)軸連接，當(dāng) 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，將轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，供二次儀表計(jì)數(shù)使用。1） 輸出脈沖數(shù)：60脈沖（每一轉(zhuǎn)）2） 輸出信號(hào)幅值：50r/min時(shí)300mV3） 測速范圍:505000r/min4) 使用時(shí)間:可連續(xù)使用,使用中勿需加潤滑油5) 工作環(huán)境:溫度10～40℃,相對(duì)濕度≤85%無腐蝕性氣體 傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)電路，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而測出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 AT89C51整形驅(qū)動(dòng)LM324 傳感器LED數(shù)碼管 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖 本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用高性能集成四運(yùn)放LM324來進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。 高性能集成四運(yùn)放LM324具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。電路采用兩級(jí)放大電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，防止信號(hào)脈沖太小以至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影響。，LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反。Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖 ： 引腳圖 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。它有40個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有20個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第2腳、第3腳……第40腳。在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“”。1．主要特性：◆與MCS51 兼容 ◆4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ◆壽命：1000寫/擦循環(huán)◆數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年◆全靜態(tài)工作：0Hz24Hz◆內(nèi)部程序存儲(chǔ)器◆128*8位內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器◆4個(gè)8位并行I/O口◆兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器◆5個(gè)中斷源 ◆全雙工串行口◆片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說明： ●VCC：供電電壓， ●GND:接地。 ●輸入/輸出口線：～ P0口8位雙向口線 ～ P1口8位雙向口線 ～ P2口8位雙向口線 ～ P3口8位雙向口線 ●RST：復(fù)位信號(hào) ●ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)?！馪SEN：外部程序讀選通信號(hào)。●EA/VPP：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)?！馲TAL1，XTAL2：外接晶體輸入輸出引線端。3．振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。4．芯片擦除：在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。并且單片機(jī)是整個(gè)測量系統(tǒng)的主要部分，擔(dān)負(fù)對(duì)
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