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基于单片机的电机转速测量系统设计-学士学位论文.doc
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基于单片机的电机转速测量系统设计-学士学位论文.doc
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- I -
学士学位论文
基于单片机的电机转速测速系统的设计
摘要
在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,测量转速的方法分
为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件,得到的信号是模
拟量。数字式通常采用光电编码器,霍尔元件等为检测元件,得到的信号是脉
冲信号。随着微型计算机的广泛应用,特别是高性能价格比的单片机的出现,
转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用 AT89C51 单片机控制的智能化转速测量仪。电机在运行过程
中,需要对其进行监控,转速是一个必不可少的一个参数。本系统就是对电机
转速进行测量,并可以和 PC 机进行通信,显示电机的转速,并观察电机运行的
基本状况。
本设计主要用 AT89C51 作为控制核心,由霍尔传感器、LED 数码显像管、
HIN232CPE 电平转换、及 RS232 构成。详细介绍了单片机的测量转速系统及 PC
机与单片机之间的串行通讯。充分发挥了单片机的性能。本文重点是测量速度
并显示在 5 位 LED 数码管上。
其优点硬件是电路简单,软件功能完善,测量速度快、精度高、控制系统
可靠,性价比较高等特点。
关键词 MSC-51(单片机);转速;传感器
- II -
[89 C51 based on the speed measurement system in
the design]
Abstract
In the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the
rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the
simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the
fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity.
Digital usually uses the electro-optical encoder, the Hall part and so on is the detecting
element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microcomputer's
widespread application, specially high performance price compared to monolithic
integrated circuit's appearance, the tachometric survey uses generally take the
monolithic integrated circuit as the core digital measuring technique I graduated from
the Design of the issue is control of the intelligent use of SCM speed measuring
instrument. The system is the motor speed measurement, and PC and can
communicate that the motor speed, and to observe the motor running the basic
situation.
The main design AT89C51 control as the core, by the Hall sensor, LED digital
CRT, HIN232CPE-level conversion, and a RS232. Detailed measurements of the
speed of the SCM system and PC and the serial communication between the
microcontroller. Give full play to the performance of the SCM. This paper is to
measure the speed and displayed in five LED digital pipe.
The advantage of a simple hardware and software capabilities improve,
measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on.
Keywords SC-51(One-chip computer);sensor;Tachometer
- III -
目录
摘要……...............................................................................................................I
Abstract................................................................................................................II
第 1 章 绪论 ........................................................................................................5
1.1 课题背景 ...................................................................................................5
1.2 国内外发展水平 .......................................................................................5
1.3 单片机测控系统 .......................................................................................6
1.4 转速测量在国民经济中的应用 ...............................................................7
1.5 几种常见的转速测量方法 .......................................................................8
1.6 主要内容 ...................................................................................................9
第 2 章 硬件电路设计 ......................................................................................10
2.1 系统总体功能概述 .................................................................................10
2.2 硬件电路设计 .........................................................................................11
2.3 单片机模块 .............................................................................................11
2.3.1 处理执行元件 ..................................................................................12
2.3.2 时钟电路 ..........................................................................................16
2.3.3 复位电路 ..........................................................................................16
2.3.4 显示电路 ..........................................................................................17
2.4 霍尔传感器简介 .....................................................................................20
2.4.1 霍尔器件概述 ..................................................................................20
2.4.2 霍尔传感器的应用 ..........................................................................21
2.4.3 AH41 霍尔开关 ................................................................................21
2.5 发送模块 .................................................................................................22
2.6 本章小结 .................................................................................................25
第 3 章 软件设计 ..............................................................................................26
3.1 单片机转速程序设计级思路过程 .........................................................26
3.1.1 单片机程序设计思路 ......................................................................26
3.1.2 单片机转速计算程序 ......................................................................27
3.1.3 二-十进制转换程序 ........................................................................27
3.2 程序设计 .................................................................................................30
3.3 本章小结 .................................................................................................31
第 4 章 系统调试 ..............................................................................................32
4.1 硬件调试 .................................................................................................32
4.2 软件调试 ................................................................................................32
4.3 综合调试 .................................................................................................34
4.4 故障分析与解决方案 .............................................................................34
4.5 本章小结 .................................................................................................35
- IV -
结论 ....................................................................................................................36
致谢 ....................................................................................................................37
参考文献 ............................................................................................................38
附录 ....................................................................................................................39
附录 1 电路原理图 .......................................................................................39
附录 2 元器件清单 .......................................................................................40
- V -
第1章 绪论
1.1 课题背景
转速是工程中应用非常广泛的一个参数,其测量方法较多,而模拟量的采
集和模拟处理一直是转速测量的主要方法,这种测量方法已不能适应现代科技
发展的要求,在测量范围和测量精度上,已不能满足大多数系统的使用。随着
大规模及超大规模集成电路技术的发展,数字系统测量得到普遍应用,特别是
单片机对脉冲数字信号的强大处理能力,使得全数字测量系统越来越普及,其
转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的
提高。因此,本课题的目的是:对各种测量转速的基本方法予以分析,针对不
同的应用环境,利用 80C51 系列单片机设计一种全数字化测速系统,从提高测
量精度的角度出发,分析讨论其产生误差的可能原因,为今后的实际使用提供
借鉴。并从实际硬件电路出发,分析电路工作原理和软件流程,根据仿真情况
提出修改方案和解决办法。
课题以单片机为中心,设计的全数字化测量转速系统,在工业控制和民用电
器中都有较高使用价值。其可以应用于工业控制中的某一部分,如数控车床的
电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多
场合。如车辆的里程表、车速表等。其次该转速测量系统由于采用全数字化结
构,因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接,实行远程管理和控制,进
一步提高现代化水平。并且,几乎不需做很大改变直接就能作为单独的使用产
品。总之,转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。
1.2 国内外发展水平
数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制
造工艺上。在这几方面,较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前,用户
对单片机的需要越来越多,但是,要求也越来越高。下面分别就这四个方面说
明单片机的技术进步状况。
单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括一般常用的电路,
例如:定时器,比较器,A/D 转换器,D /A 转换器,串行通信接口,Watchdog
电路,LCD 控制器等。
有的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块
CAN。例如,Infineon 公司的 C 505C,C515C,C167CR,C167CS-32FM,81C90;
Motorola 公司的 68HC08AZ 系列等。特别是在单片机 C167CS-32FM 中,内部还
含有 2 个 CAN。因此,这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制,系统较
为复杂时,构成一个控制网络十分有用。
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