【導(dǎo)讀】因此，轉(zhuǎn)速的測(cè)量具有一定的工。本文開發(fā)了基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。選用的磁電傳感器將電機(jī)的。文中首先闡述了該設(shè)計(jì)的總體方案、實(shí)驗(yàn)的步驟，并討論合適的測(cè)量方法。介紹選用的單片機(jī)和LCD顯示等電子元件，并分析電路圖各部分的功能。程序調(diào)試運(yùn)行，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本設(shè)計(jì)主要用單片機(jī)作為控制核心，由磁電傳感器、LCD顯示組成。簡(jiǎn)單，軟件功能完善，具有測(cè)量速度快、精度高、控制可靠、性價(jià)比高等特點(diǎn)。

　　

【正文】 示部分程序分為兩部分：十進(jìn)制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖 27 所示。 除 法 移位次數(shù)→計(jì)數(shù)器 上商 1，減去除數(shù) 被除數(shù)左移一位 上商 0 計(jì)數(shù)器減 1 計(jì)數(shù)器 =0？ 被除數(shù) 除數(shù) Y N N Y 返 回 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 27 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 28 所示： 開 始 返 回 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0FH 相與后送 34H 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 28 顯示程序流程圖 5 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 本轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 M 法進(jìn)行電機(jī)的測(cè)速，硬件電路較簡(jiǎn)單，具有可靠性高，精度高等特點(diǎn)。這種測(cè)量方法 所適用的測(cè)速范圍下面將分析，測(cè)量精度在本設(shè)計(jì)中可以通過設(shè)置和選擇的磁電傳感器加以控制。 測(cè)速范圍 軟件設(shè)計(jì)中，采用的閘門時(shí)間是 1s， T0 的最大計(jì)數(shù)值是 65536，因此，最大的計(jì)數(shù)量應(yīng)該是在 ls 內(nèi)不超過 65535，這樣，即可算出最高計(jì)數(shù)頻率 L。 設(shè)計(jì)數(shù)頻率為 f，其周期為 l/f，計(jì)到 65535 個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，所用時(shí)間為： T=65535*1/f (1)按上述要求：當(dāng) T=1s 時(shí)，為極大值，即： L=65535*l/f 所以 f=65535(Hz) (2)本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，設(shè)采用了 12 個(gè)磁鋼的轉(zhuǎn)盤，即軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn) 生 l2 個(gè)脈沖， 結(jié) 束 開 始 INC R0 ， A=（ R1） （ R1） =P1，（ R1） =A， RL A A+DPTR 賦值給 P0 （ R0）賦值給 A 30H→ R0，表首地址→ DPTR，（ R1） = 0FEH （ R1） =0DFH？ N Y 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 36 頁(yè) 因此，軸實(shí)際輸出頻率為： f=65535/12=5460(Hz)， 折算到轉(zhuǎn)速： n=f*60=327600(r/min) (3)用這種方法可以測(cè)量的轉(zhuǎn)速是很高的。如果這樣的轉(zhuǎn)速仍不能滿足要求，那么還可以采用軟件計(jì)數(shù)器的方法，進(jìn)一步擴(kuò)大其上限，這樣，其上限僅取決于定時(shí) /計(jì)數(shù)器的最大允許輸入頻率，而采用 的晶振，定時(shí) /計(jì)數(shù)器的最大允許頻率約可達(dá)到500KHZ，考慮到測(cè)量的對(duì)象的特性，因此，可以認(rèn)為，采用 M 法進(jìn)行測(cè)量，其上限足夠使用。這種測(cè)速方式的下限理論上也可以很低，但是 當(dāng)轉(zhuǎn)速低到一定程度時(shí)，其誤差已較大，因此，其測(cè)速下限與允許的測(cè)量誤差有關(guān)。 測(cè)量誤差 由轉(zhuǎn)速公式： n= TPm160 給出 因 m1的量化誤差是一個(gè)脈沖，故轉(zhuǎn)速變化： n′= PTPTmPTm 6060160 11 ??? = n+? n （ 51） 其相對(duì)誤差為： 11mnn ???? （ 52） 601 nPTm ? （ 53） nPT 160??? （ 54） ? 相對(duì)誤差 n′加入一個(gè)脈沖后的轉(zhuǎn)速值 ? n轉(zhuǎn)速誤差 由式 54 可知 : nPT 160??? 這里 T=1s， P=12，如果我們?cè)O(shè)定： ? =％，那么可以計(jì)算出， n=60/=5000 時(shí)，可以滿足此要求，當(dāng) n 小于 5000 時(shí)，誤差將超出允許范圍之外。實(shí)際測(cè)量工作中，如果測(cè)量范圍超過這個(gè)范圍，可以加一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器，編寫 T0 的中斷程序，在中斷程序中對(duì)軟件計(jì)數(shù)器加 1，這樣，可以把計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)大 256 倍。除了被測(cè)量量的一些系數(shù)（如：碼點(diǎn)數(shù)）會(huì)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量產(chǎn)生影響外， 閘門時(shí)間也是一個(gè)重要的因素，本程序中僅提供了一個(gè) l s 固定的閘門時(shí)間，實(shí)際工程中，可根據(jù)需要，靈活地選擇閘門時(shí)間，兼顧動(dòng)態(tài)、性能等各方面的要求，以取得最好的效果。 從以上的分析可以看到，使用 M 法測(cè)量速度，電路和程序均較為簡(jiǎn)單，且 可以在一定的條件下滿足精度的要求。當(dāng)然，如果要制作全量程專用測(cè)速計(jì)， 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 36 頁(yè) 這樣的電路還是無法完全滿足需要，此時(shí)，就要用到其他的一些方法。 測(cè)量分析 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安裝如圖 29 所示： 圖 29 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安裝圖 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安裝： 1） 首先取下支架，將磁電傳感器安裝在支架上，磁電傳感器的測(cè)頭向 下，以便于測(cè)頭與轉(zhuǎn)盤上的磁鋼相對(duì)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，測(cè)頭能測(cè)量磁鋼的運(yùn)轉(zhuǎn) 2） 按照安裝圖，實(shí)驗(yàn)架接入 5—20V 的可控電壓，當(dāng)輸入的電壓不同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也不同 3） 單片機(jī)的安裝如圖，單片機(jī)上有四根引出線，其中兩根是供電線，和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的5V 電壓相連接；另外兩根紅色黑色線連接磁電傳感器的對(duì)應(yīng)的紅色黑色線。作用是把磁電傳感器采集的電壓信號(hào)經(jīng)過放大整形電路輸入單片機(jī) 4） 磁電傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過放大整形電路送入單片機(jī)， STC12C5A60S2 單片機(jī)對(duì)整形的方波進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，然后通過計(jì)算公式， LCD 液晶顯示屏顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)實(shí) 驗(yàn)室固有的磁電傳感器，以及設(shè)計(jì)的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)方案，我們可以測(cè)量輸入的電壓和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，如表 1 所示： 表 1 電壓和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的對(duì)應(yīng)表 電壓 V 6 8 10 12 14 16 18 20 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) /秒 10 15 21 26 31 36 40 43 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 36 頁(yè) 輸入的電壓和電機(jī)的轉(zhuǎn)速入圖 30 所示，基本成正比關(guān)系。 圖 30 電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖 故障分析與解決方案 故障出現(xiàn)情況： 1）單片機(jī)的中斷服務(wù)程序不能執(zhí)行，不管是定時(shí)中斷還是外部中斷； 2）中斷執(zhí)行低速情況也就是軟件記數(shù)功能不對(duì)； 3）測(cè)得的轉(zhuǎn)速不 準(zhǔn)確，而且在波形頻率變化下顯示轉(zhuǎn)速卻不變 4）單片機(jī)顯示部分無法工作，顯示不穩(wěn)定； 5）信號(hào)發(fā)生器模擬轉(zhuǎn)速測(cè)量正確，接電機(jī)不穩(wěn)定 解決方案： （ 1）首先檢查程序中的開頭，中斷入口地址，發(fā)現(xiàn)中斷定時(shí) 0的地址寫成中斷定時(shí)1的入口地址了。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號(hào)加入有關(guān)系。在前面還沒有解決的時(shí)候，我們暫時(shí)用信號(hào)發(fā)生器來代替外部中斷 9的輸入，由于中斷執(zhí)行與否我們沒法看到，可以用設(shè)置中斷點(diǎn)的方法或者利用示波器，在中斷服務(wù)程序中重新編寫一些程序觀察單片機(jī)的某一輸出口的波形變換或者中斷程序中讓數(shù)碼管點(diǎn)亮等直觀可以看 到的方法來檢查中斷的執(zhí)行情況； （ 2）中斷服務(wù)程序中程序設(shè)計(jì)有問題，要先讀去反映轉(zhuǎn)速的 TH0， TL0，再去清 0，軟件記數(shù)的高字節(jié) VTT應(yīng)該在定時(shí)中斷 0中的服務(wù)程序中自增的同時(shí)清 TH0， TL0，在外部中斷程序中要讀取三字節(jié)的記數(shù)值后同時(shí)清三個(gè)記數(shù)器，再?gòu)闹袛喾祷兀? （ 3）在確定轉(zhuǎn)速計(jì)算程序的正確性的 條件下出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)確，就是在調(diào)用轉(zhuǎn)換程序時(shí)出現(xiàn)了問題，觀察程序時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)用子程序是傳送的參數(shù)不對(duì)，在用寄存器 R的時(shí)候出現(xiàn)了重復(fù)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)了混亂。在波形頻率改變而轉(zhuǎn)速不改變由于在調(diào)用顯示程序時(shí)候在調(diào)用 之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時(shí)進(jìn)行計(jì)算了。 （ 4）由于顯示部分的程序是動(dòng)態(tài)顯示，是一位一位的顯示，在位選信號(hào)這里出現(xiàn)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 36 頁(yè) 了問題，在左移的時(shí)候出現(xiàn)問題，以及顯示完一個(gè)字型后調(diào)用的延時(shí)時(shí)間不合理導(dǎo)致顯示不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，改變時(shí)間到 1毫秒左右就差不多對(duì)了。 （ 5）后來在接信號(hào)發(fā)生器時(shí)候要是接正弦波時(shí)候一樣發(fā)生不穩(wěn)定跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，由此可以推測(cè)，在傳感器輸入的信號(hào)不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在磁電傳感器信號(hào)輸出端接濾波電容以及一個(gè) 10K的上拉電阻就可以解決問題了。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 36 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 范立成 ,付永華 .磁電阻傳感元件的性能及應(yīng)用 [J].傳感器技術(shù) ,1987,21 [2] 陳慧余 ,馬書炳 ,羅有泉 ,劉明成 ,李志超 .磁電阻式傳感器及其應(yīng)用 [J].物理 ,1994,10 [3] 沈海平 .用于全自動(dòng)平衡機(jī)的差動(dòng)動(dòng)磁鐵型磁電速度傳感器研究 [D].浙江大學(xué) ,2020 [4] 鄭延才 .一種磁電式傳感器在測(cè)速中的應(yīng)用 [J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 ,1986,6 [5] 于炳亮 .電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法研究 [J].山東科學(xué) ,2020,5 [6] 姚偉鵬 ,韓黨群 ,王天鵬 .基于單片機(jī)無 線電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng) [J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào) ,2020,1 [7] 周紅軍 .實(shí)驗(yàn)室電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量及監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2020,1 [8] 潘偉峰 .基于虛擬儀器技術(shù)的異步電機(jī)運(yùn)行工況測(cè)試系統(tǒng)的研制 [D].重慶大學(xué) ,2020 [9] . 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