文档介绍：电气控制综合课程设计
基于单片机的转速测量
教学院系
电气信息工程学院
完成日期
2011
年
1
月
6
日
摘要
在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合,例如在发动机,电动机,卷扬机,机床主轴等旋转设备的实验、运转、和控制中常需要测量和显示其转速。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,智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构。
本文介绍了一种基于单片机平台,采用霍尔传感器实施电机转速测量的方法,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理和显示模块,并采用C语言编程,结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计。
关键词: 转速;单片机;霍尔元件
目录
1绪论 1
1
设计目的 1
1
2整体方案设计 2
2
2
3 硬件设计 4
4
6
51单片机结构 7
9
12
12
13
4 软件设计 14
14
14
14
16
5结束语 17
实习心得 17
谢词 18
参考文献 18
1绪论
目前国内外测量电机转速的方法很多,按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器,也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等,,采用霍尔传感器来采集脉冲信号,通过片外计数器进行脉冲计数,硬件电路具有制作简单、成本低的特点,软件设计程序简单,整个系统稳定性好、测速精度高能较好地满足工业生产中对电机转速测量的要求。
设计目的
设计一个转速测量仪,能实时地显示当前点击轴的转速,能设置最高转速和最低转速并显示当前设置的转速,当实际转速高于设定的最高转速和低于最低转速时能产生报警,具有复位按钮。
在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速,首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时,常用测速发电机的方法,即将测速发电机的转轴与待测轴相连,测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。
2整体方案设计
信号的采集用霍尔传感器,转速信盘由非磁材料制成,磁极数量为六十个,磁极为螺丝状,拧在信号盘上进行固定,每相邻两个磁极的极性相反,这样在转盘转动时,霍尔元件内就可以形成矩形脉冲信号。再对脉冲进行整型形成标准的脉冲信号,将整形后的脉冲信号输入单片机。利用单片机的计数、定时功能对脉冲信号进行分析,得到当前的转速。在4位LED灯上显示当前的实时转速,并且显示最高转速或者最低转速,如果电机的实时转速高于设定的最高转速或者低于设定的最低转速,就会报警。
报警
电机
数码管显示
霍尔传感器
单片机
整形器件
从功能的需求考虑,整个单片机系统需包括以下模块:传感器信号输入、转速设置输入、复位输入、显示驱动、转速显示和报警模块。。
显示驱动
转速显示
51单片机
传感器
转速设置
报警
复位
系统框图
如下图所示:面板共采用8个数码管,分成2排。第一排显示当前的转速,第二排用于显示当前设置的转速极限。一个高速报警灯和一个低速报警灯。一个电源开关,一个复位按钮。4个设置转速的按钮。
控制面板
下面就按钮功能作详细说明:按下“H”按钮时显示设置的转速上限,此时按下“+”和“—”按钮对当前显示数值进行更改。这样依次设置需要的转速上限,最后一位设置完后再按一次“H”按钮恢复全部显示,此时显示值为刚设置好的值。同