慧净电子HJ-C52开发板---配套58课51单片机视频教程
电机课程设计
题目：电机转速测量系统）院（系（系）：机电工程学院
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专业：电气工程及其自动化学生姓名：蒋明波学
号：0500120308指导教师：高鹏职
称：副教授
8年7月4日2002008
目录：
1、摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3
2、系统结构----------------------------------------------------------------------------------------------33、获取脉冲信号的方法----------------------------------------------------------------------------43、1霍尔传感器-------------------------------------------------------------43、2光电传感器-------------------------------------------------------------53．3光电编码器-------------------------------------------------------------64、硬件连接图及原理------------------------------------------------------------------------------65、实验程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8
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6．仿真-----------------------------------------------------------------15
7、PROTELDXP原理图-------------------------------------------------------------------168、PCB图-------------------------------------------------------------------------------------------------169、硬件调试结果与分析-------------------------------------------------------------------------1710、谢词---------------------------------------------------------------------------------------------------1711、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------18
1.摘要
测速是工农业生产中经常遇到的问题，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
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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。
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此主题相关图片如下：1.jpg
图1CS3020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。如果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，如果没有信号输出，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，
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一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福产生脉冲信号。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
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图4成品光电编码器
这次课设我选的是光电传感器，采用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。
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这里为简化讨论，仅采用计数法来进行测试。
如上图：因为光电传感器不好仿真，这里我们采用了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 #defineucharunsignedchar 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM8 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlong#defineLED_DATP1sbitLED_SEG0=P0^3;sbitLED_SEG1=P0^2;sbitLED_SEG2=P0^1;sbitLED_SEG3=P0^0; //sbitpin_SpeedSenser=P3^5;//光电传感器信号接在T1上#defineTIME_CYLC100//12M晶振，定时器10ms中断一次我们1秒计算一次转速//1000ms/10ms=100 #definePLUS_PER10//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#defineK 100.0 //校准系数 unsignedcharcodetable[]= {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; uchardataDisbuf[4];//显示缓冲区uintTcounter=0; //时间计数器 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM9 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福bitFlag_Fresh=0;//刷新标志bitFlag_clac=0;//计算转速标志bitFlag_Err=0;//超量程标志//在数码管上显示一个四位数voidDisplayFresh(); //计算转速，并把结果放入数码管缓冲区voidClacSpeed();//初始化定时器T0voidinit_timer0();//初始化定时器T1voidinit_timer1();//延时函数 voidDelay(uintms); voidit_timer0()interrupt1/*interruptaddressis0x000b*/{TF0=0; // TH0=0xC0;TL0=0x00;Flag_Fresh=1;Tcounter++; if(Tcounter>TIME_CYLC) 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM10 //d定时器T0用于数码管的动态刷新 /*initvalues*/ 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福{Flag_clac=1;//周期到，该重新计算转速了}} voidit_timer1()interrupt3/*interruptaddressis0x001b*/{TF1=0; //定时器T1用于单位时间内收到的脉冲数 //要速度不是很快，T1永远不会益处 Flag_Err=1;脉冲宽度算转速 //如果速度很高，我们应考虑另外一种测速方法，： } voidmain(void){ Disbuf[0]=0;//开机时，初始化为0000Disbuf[1]=0;Disbuf[2]=0;Disbuf[3]=0;init_timer0();init_timer1();while(1){ if(Flag_Fresh) 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM11 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福{Flag_Fresh=0;DisplayFresh();//定时刷新数码管显示 } if(Flag_clac){Flag_clac=0; ClacSpeed();//计算转速，并把结果放入数码管缓冲区Tcounter=0;//周期定时清零TH1=TL1=0x00;//脉冲计数清零 } if(Flag_Err)//超量程处理 { //数码管显示字母'EEEE' Disbuf[0]=0x9e;//开机时，初始化为0000Disbuf[1]=0x9e;Disbuf[2]=0x9e;Disbuf[3]=0x9e;while(1) {DisplayFresh();//不再测速等待复位i}} 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM12 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福}} //在数码管上显示一个四位数voidDisplayFresh(){ P2|=0xF0;LED_SEG0=0; LED_DAT=table[Disbuf[0]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG1=0; LED_DAT=table[Disbuf[1]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG2=0; LED_DAT=table[Disbuf[2]];Delay(1);P2|=0xF0;LED_SEG3=0; LED_DAT=table[Disbuf[3]];Delay(1); 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM13 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福P2|=0xF0; } //计算转速，并把结果放入数码管缓冲区voidClacSpeed(){ uintspeed;uintPlusCounter; PlusCounter=TH1*256+TL1; speed=K*(PlusCounter/PLUS_PER)/60;//K是校准系数，如速度不准，调节K的大小 Disbuf[0]=(speed/1000)%10;Disbuf[1]=(speed/100)%10;Disbuf[2]=(speed/10)%10;Disbuf[3]=speed%10;} //初始化定时器T0voidinit_timer0(){ TMOD&=0xf0;//定时10毫秒softwaregate*/ 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM14 /*Timer0mode1with 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福TMOD|=0x01;*/ /*GATE0=0;C/T0#=0;M10=0;M00=1; TH0=0xC0;TL0=0x00;ET0=1;EA=1;TR0=1;} //延时函数 voidDelay(uintms){uchari;while(ms--) for(i=0;i<100;i++);} //初始化定时器T1voidinit_timer1(){ TMOD&=0x0F;*/ TMOD|=0x50; /*initvalues*/ /*enabletimer0interrupt*//*enableinterrupts*//*timer0run*/ /*Counter1mode1withsoftwaregate /*GATE0=0;C/T0#=1;M10=0;M00=1; 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM15 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福*/ TH1=0x00;TL1=0x00;ET1=1;EA=1;TR1=1;} /*initvalues*/ /*enabletimer1interrupt*//*enableinterrupts*//*timer1run*/ 6.软件仿真： 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM16 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福如上图：光电传感器测得脉冲由555的2或5脚输入，由555的三脚输出，接入AT9C51的P3.5口。P2.4---P2.7为数码管的位选端口，p1为数据端口。 7．用protelDXP画出原理图如下： 8、根据原理图得到的PCB： 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM17 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福 9、硬件调试结果： 这次课程设计，主要对电机进行测速，在电机的码盘上转了10个孔，没10ms对电机测量一次转速！由于工具不太足，做硬件的时候遇到了不少的困难！ 总体来说能够实现其基本功能！电机转速700---1500r/min. 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM18 一生辛福慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，慧净电子好评资料包，赠送给各位好人，好人一生平安，一生辛福 谢词：谢谢高老师对我们这次课程设计的指导，在很多模糊的部分给出很多很好的意见，例如光电测速部分等等，再一次谢谢高老师。 10、参考文献： 电工电子技术实践教程化学工业出版社单片机原理及应用 机械工业出版社 慧净电子-做人人都买得起的单片机开发板单片机资料下载网址：WWW.HJMCU.COM19 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容