【正文】 置于“反轉(zhuǎn)’位置時，Q2和Q4得到偏流而導(dǎo)通；01和Q3截止。所以Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4截止。(b)所示。因為電機的電流直接通過開關(guān)，容易燒壞開關(guān)接點。電機的方向控制水磁式換流器電機的轉(zhuǎn)動方向，可以用改變電源極性的方法，使電機反轉(zhuǎn)。R3限制Q1的基極電流到安全值。圖 用晶體管控制電機啟停,(b)增強靈敏度(a)的電路，因基極電流需外部驅(qū)動電路。在6V電源時，基極電流不超過52mA。電容C1是消除射頻干擾而外加的。如果輸入端為高電平時，Q1飽和導(dǎo)通，電機中有電流，因此電機起動運轉(zhuǎn)。(a)所示。或者用繼電器的觸點控制。對這種永磁式電機的控制，主要有電機的起?？刂?、方向控制、可變速度控制和速度的穩(wěn)定控制。體積小、重量輕、起動轉(zhuǎn)矩大。電流出現(xiàn)在剛起動的條件。其最大值等于V／Rw(這兒V是電源電壓)。因為負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子有慢下來的傾向，于是反電動勢減少，而使有效電壓增加，反過來又將使轉(zhuǎn)子有快起來的傾向，所以總的效果使速度穩(wěn)定。加于電機的有效電壓，等于外加直流電壓減去反電動勢。永磁式換流器電機的特點：當(dāng)電機負(fù)載固定時，電機轉(zhuǎn)速正比于所加的電源電壓。(b)給出了等效電路。也就是說，直流電壓加在電刷上，經(jīng)換向器加到轉(zhuǎn)子線圈，流過電流而產(chǎn)生磁場，這磁場與定子的固定磁場作用，轉(zhuǎn)子被強迫轉(zhuǎn)動起來。轉(zhuǎn)于是在定子磁場作用下，得到轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來。[1]。只要在它上面加適當(dāng)電壓。通過改進(jìn)已有的電磁式傳感器，設(shè)計一種適于瞬時轉(zhuǎn)速測量的新型傳感器，在旋轉(zhuǎn)機械瞬時狀態(tài)分析中具有一定的實際意義。由于受條紋最小分辨間隔、電路最大計數(shù)頻率等限制，測量精度不能保證，所測轉(zhuǎn)速值和電磁式一樣為兩個計數(shù)脈沖間距的平均值。由于受齒盤加工精度、齒牙最小分辨間隔、電路最大計數(shù)頻率等限制，測量精度不能保證。機械式主要利用離心力原理，通過一個隨軸轉(zhuǎn)動的固定質(zhì)量重錘帶動自由軸套上下運動，根據(jù)不同轉(zhuǎn)速對應(yīng)不同軸套位置獲得測量結(jié)果原理簡單直接，不需額外電器設(shè)備，適用于精度要求不高、接觸式的轉(zhuǎn)速測量場合。 題目研究方法測量轉(zhuǎn)子速度的方法很多，但多數(shù)比較復(fù)雜。1 緒 論 題目背景及目的 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。在本系統(tǒng)設(shè)計中，我們以51單片機為核心控制單元，以紅外對管（或稱光/電，電/光二極管轉(zhuǎn)速是工程上一個常用參數(shù)。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機技術(shù)也有了長足的發(fā)展，目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。智能儀表綜合課程設(shè)計目錄1 緒 論 2 題目背景及目的 2 題目研究方法 22 系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識 3 直流電機的基本知識 3 51單片機的基礎(chǔ)知識 7 LED顯示管 10 傳感器 103 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 14 系統(tǒng)分析 14 設(shè)計思路和方案 16 系統(tǒng)構(gòu)成 174 硬件電路設(shè)計 19 電源電路 19 轉(zhuǎn)速測量電路 19 LED顯示模塊 21 系統(tǒng)硬件設(shè)計 215 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 計時方案的選擇 23 軟件結(jié)構(gòu)劃分 246設(shè)計心得與體會 267參考文獻(xiàn) 260 摘 要單片機又稱單片微控制器（MCU），它把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。各種電機在工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為了能方便的對電機進(jìn)行控制、監(jiān)視、調(diào)速，有必要對電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，從而提高自動化程度。轉(zhuǎn)速測量的方法很多，采用光電開關(guān)管測量轉(zhuǎn)速是較為常用的測量方法。）為傳感器，通過光電傳感器實時采集電機轉(zhuǎn)速并進(jìn)行處理與顯示， 設(shè)計出一個電動機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng),并研究其測量精度、脈沖計數(shù)模塊、計時模塊、,得到了相應(yīng)的技術(shù)參數(shù),、抗干擾能力強、成本低，使用方便。 各種電機在工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為了能方便的對電機進(jìn)行控制、監(jiān)視、調(diào)速，有必要對電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，從而提高自動化程度。目前，測量轉(zhuǎn)速的方法主要有四種：機械式、電磁式、光電式和激光式。電磁式系統(tǒng)由電磁傳感器和安裝在軸上的齒盤組成，主軸轉(zhuǎn)動帶動齒盤旋轉(zhuǎn)，齒牙通過傳感器時引起電路磁阻變化，經(jīng)過放大整形后形成脈沖，通過脈沖得到轉(zhuǎn)速值。光電式結(jié)構(gòu)類似于電磁式結(jié)構(gòu)，把旋轉(zhuǎn)齒盤換作光電編碼盤或黑白相間的反射條紋，把電磁傳感器換作光電接收器，通過對反射回來的光脈沖信號計數(shù)得到測量結(jié)果。激光測速技術(shù)(LDV)是一種正在發(fā)展中的測速技術(shù)，通過激光多普勒效應(yīng)獲得轉(zhuǎn)動體的瞬時角速度，理論上具有很高的瞬時轉(zhuǎn)速測量精度，但目前實際產(chǎn)品精度不夠高，并且價格昂貴，在實際使用上受到限制。2 系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識 直流電機的基本知識直流電機的工作原理永磁式直流電機是應(yīng)用很廣泛的一種。電機就轉(zhuǎn)動。工作原理圖：圖 直流電機的符號和等效電路這種電機由定子、轉(zhuǎn)子、換向器(又稱整流子)、電刷等組成，定子用作產(chǎn)生磁場。換向器及時改變了電流方向，使轉(zhuǎn)子能連續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。當(dāng)它轉(zhuǎn)動時，由于磁場的相互作用，也將產(chǎn)生反電動勢，它的大小正比于轉(zhuǎn)子的速度，方向和所加的直流電壓相反。Rw代表轉(zhuǎn)子繞組的總電阻，E代表與速度相關(guān)的反電動勢。當(dāng)電機直流電源固定時，電機的工作電流正比于轉(zhuǎn)予負(fù)載的大小。因此當(dāng)用固定電壓驅(qū)動電機時，電機的速度趨向于自穩(wěn)定。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，反電動勢為零，電機電流最大。最大轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向，可由電機上所加電壓的極性來控制。由于具備上述的那些特點，所以在醫(yī)療器械、小型機床、電子儀器、計算機、氣象探空儀、探礦測井、電動工具、家用電器及電子玩具等各個方面，都得到廣泛的應(yīng)用。 電機的起／停控制電機的起／?？刂?，最簡單最原始的方法是在電機與電源之間，加一機械開關(guān)?，F(xiàn)在比較流行的方法，是用開關(guān)晶體管來代替機械開關(guān)，無觸點、無火花干擾，速度快。當(dāng)輸入端為低電平時，開關(guān)晶體管Q1截止，電機無電流而處于停止?fàn)顟B(tài)。圖中二極管D1和D2是保護(hù)二極管，防止反電動勢損壞晶體管。R1基極限流電阻，限制Q1的基極電流。在這種情況下，Q1提供電機的最大電流為1A左右。如果再增加一級緩沖放大，(b)的電路，驅(qū)動電流減少到2mA。其他元件作用與(a)圖中相同。如果用正、負(fù)雙極性電源，可用一個單刀進(jìn)行轉(zhuǎn)換，(a)所示。所以可以改用功率開關(guān)晶體管來代替機械開關(guān)，就可以克服上述缺點。圖 電機方向控制電路工作原理：當(dāng)開關(guān)SW1置于“正轉(zhuǎn)”位時，Q1和Q3的基極加上偏流；Q2和Q4的偏置電路被斷開。電流從V＋→Q3發(fā)射極→Q3集電極→電機正端→電機負(fù)端→地形成回路，此時電機正轉(zhuǎn)。電流從電源地端→電機負(fù)端→電機正端→Q4集電極→Q4發(fā)射極→電源負(fù)端形成回路，故電機電源與上述情況相反，因此電機反轉(zhuǎn)。(b)電路中SW1要轉(zhuǎn)接正、負(fù)電源。為了克服這個缺點，(c)的電路加以改進(jìn)。在這個電路中，SW1置于“正轉(zhuǎn)”位置時，Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4截止。電機的速度控制直流電機的轉(zhuǎn)速與所加的電壓有效值成正比。這種電路的特點是：在中速和高速時，速度的控制和自動調(diào)節(jié)的性能很好。用開關(guān)方式或脈寬調(diào)制，可以獲得非常好的速度控制性能。這個波形經(jīng)過Q1和Q2送到電機，電機上的電壓有效值是隨RV1的調(diào)節(jié)而變化的(總的周期是50HZ)。因此在整個調(diào)速范圍內(nèi)；性能都非常好。速度控制的程度，正比于所加電壓的有效值。雖然單片機只是一個芯片，但從組成和功能上看，它已具有了微機系統(tǒng)的含義，又稱微型處理部件MCU（Micro Controller Unit）,單片機商品名稱為微控制器單元。根據(jù)單片機能夠一次處理的數(shù)據(jù)的寬度（二進(jìn)制位數(shù)），單片機分為1位機、4位機、8位機、16位機、32位機。MCS51系列單片機已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)部包含如下功能部件： 一個 8位的中央處理器CPU，完成運算和控制功能； 一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，外接石英晶體和微調(diào)電容需外接，為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許