单片机测量电机转速

下载后可任意编辑 1.摘要 测速是工农业生产中常常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。 要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，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。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 2.系统结构 本文主要针对电机的转速进行测量，然后用数码管把电机的转速显示出来 本装置主要有两部分构成。1光电测速部分。2测得的脉冲处理处理和显示部分 光电测速部分主要由光电传感器构成脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正，由单片机的T1口输入，经80C51处理后显示输出电机的转速 下面我们来了解一下光电测速部分 。 3、脉冲信号的获得 可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。下面逐一进行分析。 3．1霍尔传感器 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。 此主题相关图片如下1.jpg 图1 CS3020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。假如在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，假如没有信号输出，可以换一个方向再试。 这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 3.2．光电传感器 光电传感器是应用非常广泛的一种器件，有各种各样的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。以透射式为例，如图2所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。 图2光电传感器的原理图 此主题相关图片如下3.jpg 图3遮光叶片 3.3．光电编码器 光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。如图4所示，是某光电编码器的外形。 此主题相关图片如下4.jpg 图4 成品光电编码器 这次课设我选的是光电传感器，采纳穿透法测量电机转速。光电传感器的原理上面有详细的介绍。 当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此，可以制作一个遮光叶片如图3所示，安装在转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。 这里我们才用转10个孔的方式在一分钟的时间内，假如产生了10000脉冲，则电机的转速就为1000r/min. 4、硬件连接 测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。 通常，可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在1误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。 这里为简化讨论，仅采纳计数法来进行测试。 如上图因为光电传感器不好仿真，这里我们采纳了555芯片构成一个施密特触发器，由光电传感器得到的脉冲由2，5脚输入，经3脚输出接到单片机的T1（P3.5）.。经89C51编程处理后由P1口输出通过数码管显示出转速 5、实验程序及分析 测量转速，使用光电传感器，被测电机带动纸片旋转，我们在纸片上开了10小孔，电机每旋转一周就会产生10个脉冲，产生12个脉冲，要求将转速值（转/分）显示在数码管上。 实验程序如下 include REG52.H define uchar unsigned char define uint unsigned int define ulong unsigned long define LED_DAT P1 sbit LED_SEG0 P03; sbit LED_SEG1 P02; sbit LED_SEG2 P01; sbit LED_SEG3 P00; //sbit pin_SpeedSenser P35; //光电传感器信号接在T1上 define TIME_CYLC 100 //12M晶振，定时器10ms 中断一次 我们1秒计算一次转速 // 1000ms/10ms 100 define PLUS_PER 10 //码盘的齿数 ，这里假定码盘上有10个齿，即传感器检测到10个脉冲，认为1圈 define K 100.0 //校准系数 unsigned char code table[] {0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f}; uchar data Disbuf[4];// 显示缓冲区 uint Tcounter 0; //时间计数器 bit Flag_Fresh 0; // 刷新标志 bit Flag_clac 0; //计算转速标志 bit Flag_Err 0; //超量程标志 //在数码管上显示一个四位数 void DisplayFresh; //计算转速，并把结果放入数码管缓冲区 void ClacSpeed; //初始化定时器T0 void init_timer0; //初始化定时器T1 void init_timer1; //延时函数 void Delayuint ms; void it_timer0 interrupt 1 /* interrupt address is 0 x000b */ { TF0 0; //d定时器 T0用于数码管的动态刷新 // TH0 0 xC0;