电机转速测量系统设计讲解.doc

《测控系统原理与设计》 课程设计 姓名： 学号： 课程设计题： 电机转速测量系统设计 指导老师： 目 录 1 设计任务书 1 2 设计题目 2 3 系统介绍 2 4 系统设计方案 2 4.1方案论证与选择 3 4.1.1 转速测量的方法 3 4.1.2 整体控制方式 3 4.1.3 传感器模块 3 4.1.4 显示模块 4 4.2 方案描述 5 5 系统理论分析与计算 5 5.1 信号采集电路的分析 5 5.2 电机转速的计算 6 6 硬件电路设计 7 6.1 单片机模块 7 6.1.1 STC89C52单片机简介 7 6.1.2 时钟电路 8 6.1.3 复位电路 9 6.2 显示电路 9 7 软件设计 10 7.1 系统总体设计 10 7.2 中断子程序设计 11 7.3 定时子程序设计 11 7.4 显示子程序设计 12 8 测试方案 12 8.1 电路调试 12 8.1 软件调试 12 9 心得体会 13 10 参考文献 15 11 附录 16 附录一 电路仿真图 16 附录二 程序清单 16 附录三 电路图 22 附录四 实物图 23 1 设计任务 总要求 能够独立进行系统方案的设计及论证，设计合理的接口电路电路，以及合理选择元器件，设计接口程序控制算法程序，并且进行有关精度分析与讨论总任务 针对总要求进行原理及方案论证、系统设计、接口电路设计调试、程序设计、精度分析等工作。 设计题目 四、设计内容1)用光电发射接受元件设计电机转速测量系统 (2)设计发射电路与接受电路，与微机接口电路 (3)将整个检测系统进行相关实验室调试，并进行分析与相关计算等 设计进度1、准备及查阅资料 （一天） 2、方案设计及论证（总体方案、硬件及软件方案） （二天） （14周三要查看各人设计方案或论文提纲） 3、硬件电路设计、画图（PROTEL）及实验室调试 （四天） （15周五要查看各人实物或论文初稿） 4、软件设计、编程及调试（三天） 5、系统联调及结果分析 （二天） 6、整体准备答辩（二天） （16周五全天答辩） 六设计说明书包括的主要内容 1、目录 2、设计任务 3、设计题目 4、序言（可包括系统工作原理5、方案设计及论证 6、实验或系统调试分析 7、心得体会 8、主要参考文献 七、考核方法 考核根据学生平时学习态度（含出勤率）20%、设计完成情况（50%、图纸说明书质量30%等确定。 八、装定要求 装入统一的资料袋中，报告装定好，顺序：封面，目录，设计任务书，正文，参考文献，附录等。 2 设计题目 电机转速测量系统设计 3 系统介绍 转速的测量原理有两种：对于较高的转速，记录单位时间内的转速或角度，即频率测量法；对于较低的转速，记录每转所用的时间或没特定角度多用的时间，即周期测量法。因为本系统测量对象为直流电动机，转速较高，所以选择频率测量法，即在固定的测量时间内，对传感器产生的脉冲进行计数，从而算出实际转速。假设测量时间为Tc（min），脉冲个数为P，光码盘的小孔个数为m，则可算出实际转速N（r/min）为： 当采样周期为1s，光码盘开孔数为4个时，其实际转速N为： 本设计中采用光电传感器采集信号，方便了信号的采集，也提高了测量的精度，但容易受外界光线和环境的干扰，编码盘与电机转轴的固定连接，都是本设计的难点。用1602LCD的数码管以动态扫描清晰的显示了实时的转速，程序的编写成了本设计的重点。 4 系统设计方案 本系统主要由单片机模块、传感器模块以及显示模块组成，下面分别论述这几个模块的选择。 4.1方案论证与选择 4.1.1 转速测量的方法 方案一：测周期法(T法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下时间的测量会产生1个高频脉冲周期因此T法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时才有较高的测量精度所以T法适合于低速测量M法) 在规定的检测时间内检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性因此M法测量转速在极端情况下会产生1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时才有较高的测量精度因此M法适合于高速测量。 /周期法(M/T法) 它是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产