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1、摘 要单片机又称单片微控制器（MCU），它把一个计算机系统集成到一个芯片上。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。随着电子技术的迅猛发展，单片机技术也有了长足的发展，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。各种电机在工业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量
2、，从而提高自动化程度。转速是工程上一个常用参数。转速测量的方法很多，采用光电开关管测量转速是较为常用的测量方法。在本系统设计中，我们以51单片机为核心控制单元，以红外对管（或称光/电，电/光二极管）为传感器，通过光电传感器实时采集电机转速并进行处理与显示， 设计出一个电动机转速测量系统,并研究其测量精度、测量范围及响应速度.程序设计部分分为初始化模块、脉冲计数模块、计时模块、参数调整模块和显示模块.最后通过试验测试,得到了相应的技术参数,并对转速测量系统的误差进行了分析.要求设计的系统稳定可靠、抗干扰能力强、成本低，使用方便。关键词：计算机应用，单片机，直流电机，转速注:本设计题目来源于自选A
3、bstractSingle-chip, also known as single-chip microcontroller (MCU), it is a computer system integrated into a chip. Its small size, light weight, cheap, for the learning, application and development of facilities provided. With the rapid development of electronic technology, single-chip technology
4、has grown by leaps and bounds, the current single-chip microcomputer to infiltrate all areas of our lives, which is very difficult to find the area of almost no traces of single-chip, the missiles navigation devices, aircraft a variety of instrument control, computer network communications and data
5、transmission, industrial automation, real-time process control and data processing, are widely used in a variety of smart IC card, limousine civilian security systems, video recorders, cameras, all Automatic washing machine control, as well as program-controlled toys, electronic pet, etc., which are
6、 inseparable from the single-chip microcomputer. A variety of motor is widely used in industry, in order to facilitate the conduct of motor control, monitoring, speed control, it is necessary to measure motor speed, thereby enhancing the degree of automation. Speed is a commonly used engineering par
7、ameters. A lot of speed measurement using photoelectric switch speed measurement is more commonly used measurement method. During the system design, we have 51 single-chip microcomputer as the core control unit, to infrared on the tube (or light / electricity, electricity / light emitting diode) for
8、 the sensor, photoelectric sensor, through real-time acquisition and processing motor speed and display , design a motor speed measurement system, and study the measurement accuracy, measuring range and response speed. programming initialization part is divided into modules, pulse counting module, t
9、iming module, parameter adjustment module and display module. Finally, the pilot test, by the corresponding technical parameters of the speed measurement system error is analyzed. the requirements of the system is stable and reliable, anti-interference ability, low cost and easy to use. Key words: C
10、omputer applications，Single-chip microcomputer，DC motor，Speed目 录1 绪论11.1 题目背景及目的11.2 题目研究方法12 系统设计基础知识22.1 直流电机的基本知识2 直流电机的工作原理22.1.2 电机的起停控制32.1.3 电机的方向控制32.1.4 电机的速度控制42.2 51单片机的基础知识53 系统总体方案设计133.1 系统分析133.1.1 电机转速的测量133.1.2 电机转速的处理153.1.3 电机转速的显示153.2 设计思路和方案153.3 系统构成16 原理框图174 硬件电路设计184.1 电源电路
11、184.2 转速测量电路184.3 LED显示模块204.4 系统硬件设计205 系统软件设计225.1 计时方案的选择225.2 软件结构划分235.2.1 计时模块235.2.2 转速计算模块24结论 26参考文献 27致谢 28附录291 绪 论1.1 题目背景及目的目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。各种电机在工
12、业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。1.2 题目研究方法测量转子速度的方法很多，但多数比较复杂。目前，测量转速的方法主要有四种：机械式、电磁式、光电式和激光式。机械式主要利用离心力原理，通过一个随轴转动的固定质量重锤带动自由轴套上下运动，根据不同转速对应不同轴套位置获得测量结果原理简单直接，不需额外电器设备，适用于精度要求不高、接触式的转速测量场合。电磁式系统由电磁传感器和安装在轴上的齿盘组成，主轴转动带动齿盘旋转，齿牙通过传感器时引起电路磁阻变化，经过放大整形后形成脉冲，通过脉冲得到转速值。由于受齿盘加工精度、齿牙最小分辨间
13、隔、电路最大计数频率等限制，测量精度不能保证。光电式结构类似于电磁式结构，把旋转齿盘换作光电编码盘或黑白相间的反射条纹，把电磁传感器换作光电接收器，通过对反射回来的光脉冲信号计数得到测量结果。由于受条纹最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制，测量精度不能保证，所测转速值和电磁式一样为两个计数脉冲间距的平均值。激光测速技术(LDV)是一种正在发展中的测速技术，通过激光多普勒效应获得转动体的瞬时角速度，理论上具有很高的瞬时转速测量精度，但目前实际产品精度不够高，并且价格昂贵，在实际使用上受到限制。通过改进已有的电磁式传感器，设计一种适于瞬时转速测量的新型传感器，在旋转机械瞬时状态分析中具有一定的实际
14、意义。2 系统设计基础知识2.1 直流电机的基本知识 直流电机的工作原理永磁式直流电机是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图2.1是这种电机的符号和简化等效电路1。工作原理图：图 2.1 直流电机的符号和等效电路这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和
15、所加的直流电压相反。图2.1(b)给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。永磁式换流器电机的特点：当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于VRw(这儿V是电源电压)。最大电流出现在刚起动的条件。转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。体积小、重量轻、起动转矩大。由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。 电机的起停控制电机的起停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间，加一机械开关。或者用继电器的触点控制。现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关，无触点、无火花干扰，速度快。电路如图2.2(a)所示。当输入端为低电平时，开关晶体管
