基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 背景意義背景意義 轉(zhuǎn)速是衡量旋轉(zhuǎn)機(jī)械性能的重要參數(shù)，轉(zhuǎn)速是衡量旋轉(zhuǎn)機(jī)械性能的重要參數(shù)，在很多運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制中在很多運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制中,都需要對(duì)轉(zhuǎn)都需要對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。對(duì)于某些設(shè)備，轉(zhuǎn)速的大速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。對(duì)于某些設(shè)備，轉(zhuǎn)速的大小決定了設(shè)備是否正常運(yùn)行以及運(yùn)行的狀態(tài)。小決定了設(shè)備是否正常運(yùn)行以及運(yùn)行的狀態(tài)。如電動(dòng)機(jī)、采煤機(jī)滾筒、齒輪等的轉(zhuǎn)速。因如電動(dòng)機(jī)、采煤機(jī)滾筒、齒輪等的轉(zhuǎn)速。因此此,轉(zhuǎn)速的測(cè)量對(duì)保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量對(duì)保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行具有重要意義。具有重要意義。測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量系統(tǒng)的組成 測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)

2、計(jì)基于測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)，其組成如下所示單片機(jī)，其組成如下所示n光電傳感器光電傳感器n信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路n單片機(jī)部分單片機(jī)部分n數(shù)碼顯示管數(shù)碼顯示管光電傳感器 傳感器是是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。它將物理量轉(zhuǎn)傳感器是是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。它將物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中起到橋梁的作用。傳感器換成數(shù)字量，在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中起到橋梁的作用。傳感器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。光電傳感器分為模擬式和脈沖式。將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。光電傳感器分為模擬式和脈沖式。脈沖式光電傳感器的作用原理是光電器件的輸出僅有兩個(gè)脈沖式光電傳感器的作用原理是光電器件的輸出僅有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，也就是穩(wěn)定狀態(tài)，也

3、就是“通通”與與“斷斷”的開光狀態(tài)，即光電器的開光狀態(tài)，即光電器件受光照射時(shí)，有電信號(hào)輸出，光電器件不受光照射時(shí)，件受光照射時(shí)，有電信號(hào)輸出，光電器件不受光照射時(shí)，沒有電信號(hào)輸出。沒有電信號(hào)輸出。所選光電傳感器型號(hào)及參數(shù)所選光電傳感器型號(hào)及參數(shù)信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路 轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)光電傳感器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)光電傳感器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，但傳感器輸出的脈沖信號(hào)受外界噪聲信號(hào)的影但傳感器輸出的脈沖信號(hào)受外界噪聲信號(hào)的影響，所以輸出的電壓信號(hào)不是理想的方波信號(hào)。響，所以輸出的電壓信號(hào)不是理想的方波信號(hào)。所以要對(duì)光電傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。所以要對(duì)光電傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。 信號(hào)處理

4、電路如下圖所示。信號(hào)處理電路如下圖所示。LM324為帶有差動(dòng)輸入的為帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。將四運(yùn)算放大器。將LM324的工作電壓設(shè)置為的工作電壓設(shè)置為5V，負(fù)電壓為，負(fù)電壓為0V。如圖。如圖3所示，當(dāng)所示，當(dāng)LM324的正信號(hào)輸入端的電壓為的正信號(hào)輸入端的電壓為Ui，其中其中Ui為傳感器輸出的電壓信號(hào)，其高于為傳感器輸出的電壓信號(hào)，其高于LM324的負(fù)信號(hào)的負(fù)信號(hào)輸入端的電壓輸入端的電壓0V時(shí)，時(shí)，LM324的輸出信號(hào)的輸出信號(hào)Uo為為L(zhǎng)M324的正工的正工作電壓，即作電壓，即+5V。如果。如果Ui低于低于0V時(shí)，時(shí)，Uo為為L(zhǎng)M324的負(fù)工作的負(fù)工作電壓電壓0V。經(jīng)過此信號(hào)處理電路后就

5、會(huì)輸出一個(gè)和輸入信號(hào)。經(jīng)過此信號(hào)處理電路后就會(huì)輸出一個(gè)和輸入信號(hào)同頻率的方波。同頻率的方波。單片機(jī)部分單片機(jī)部分單片機(jī)選擇單片機(jī)選擇AT89C51型，其復(fù)位電路和晶振電路分別如下型，其復(fù)位電路和晶振電路分別如下數(shù)碼顯示管數(shù)碼顯示管數(shù)碼顯示管有共陰極與共陽極兩種，分別如下所示。選擇共數(shù)碼顯示管有共陰極與共陽極兩種，分別如下所示。選擇共陽極的數(shù)碼顯示管。陽極的數(shù)碼顯示管。顯示電路如下所示顯示電路如下所示系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件部分主要實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)與顯示功能，使用定時(shí)軟件部分主要實(shí)現(xiàn)脈沖的計(jì)數(shù)與顯示功能，使用定時(shí)器器T1定時(shí)，將處理過的脈沖信號(hào)送入定時(shí)，將處理過的脈沖信號(hào)送入P1.0口。采用

6、口。采用12MHz的晶振，所以機(jī)器周期是的晶振，所以機(jī)器周期是1。定時(shí)。定時(shí)50ms，循環(huán)，循環(huán)20次。則定次。則定時(shí)為時(shí)為1s。在這。在這1s內(nèi)，每當(dāng)內(nèi)，每當(dāng)P1.0為一次高電平，則用軟件計(jì)為一次高電平，則用軟件計(jì)數(shù)一次。計(jì)數(shù)之和就是一秒鐘內(nèi)的脈沖總個(gè)數(shù)。又因?yàn)楣鈹?shù)一次。計(jì)數(shù)之和就是一秒鐘內(nèi)的脈沖總個(gè)數(shù)。又因?yàn)楣怆妭鞲衅鬓D(zhuǎn)動(dòng)一圈輸出電傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)一圈輸出60個(gè)脈沖，所以用個(gè)脈沖，所以用1s內(nèi)計(jì)的脈沖個(gè)內(nèi)計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)就是轉(zhuǎn)速。用數(shù)就是轉(zhuǎn)速。用C語言進(jìn)行編程。軟件調(diào)試用語言進(jìn)行編程。軟件調(diào)試用Keil軟件編譯，軟件編譯，應(yīng)用應(yīng)用protues軟件進(jìn)行軟件仿真。軟件進(jìn)行軟件仿真。軟件程序流程圖軟件程序流程圖Keil編輯程序界面編輯程序界面系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿