課程設計--電機轉速測量儀設計

1、<p><b>　　電機轉速測量儀設計</b></p><p>　　學 生 姓 名： </p><p><b>　　指 導 老 師：</b></p><p>　　學 院: 現(xiàn)代科技學院</p><p>　　專 業(yè) 班 級：電氣111</p><p>

2、;　　2014 年 03 月06 日</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p><b>　　2.1任務</b></p><p>　?。?）采用霍爾或光電傳感器設計一能測量電機轉速的測量儀器。</p><p>　　（2）電機轉速在100-3000轉/分之間。</p>

3、<p>　?。?）動態(tài)實時顯示，顯示穩(wěn)定，顯示位數(shù)3位。</p><p>　?。?）可采用傳感器結合單片機電路實現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2要求</b></p><p>　?。?）繪制系統(tǒng)框圖及電路原理圖各一份</p><p>　　a.標明所有集成電路的型號、引腳序號、功能。</p>

4、<p>　　b.標明所有集成電路的電源電壓。</p><p>　　c.標明所有元器件的數(shù)值或取值范圍。</p><p>　?。?）敘述整個系統(tǒng)的工作原理。</p><p>　　（3）詳細記錄實施中所遇到的問題及問題產生的原因，是如何解決的。</p><p>　?。?）設計轉速測試方案，記錄測量結果，并進行適當?shù)恼`差分析。<

5、/p><p>　　（5）調試合格后寫出綜合設計報告。</p><p>　?。?）你對本次課程設計有何體會、建議、和意見。</p><p>　　2.3方案的選擇與論證</p><p>　　方案一： 霍爾元件測速法</p><p>　　霍爾元件測速法是利用霍爾開關元件測轉速的?；魻栭_關元件內含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、

6、施密特觸發(fā)器和輸出電路。輸出電平與TTL電平兼容，在電機轉軸上裝一個圓盤，圓盤上裝若干對小磁鋼，小磁鋼越多，分辨率越高，霍爾開關固定在小磁鋼附近，當電機轉動時，每當一個小磁鋼轉過霍爾開關，霍爾開關便輸出一個脈沖，計算出單位時間的脈沖數(shù)，即可確定旋轉體的轉速，但由于現(xiàn)有材料的限制，放棄此方案。</p><p>　　方案二：采用反射式光電傳感器</p><p>　　在測速一端放置反射式紅外傳感

7、器，當帶有遮擋物的電轉軸經過時，利用其對紅外線的反射能力，接收端檢測到信號。但是電機的空間較小，傳感器不能穩(wěn)定的放置，對測量產生較強的干擾，故放棄此方案。</p><p>　　方案三：采用槽式光電開關</p><p>　　采用槽式紅外對射式光電開關，集成度高，體積小，功能齊全，電線引</p><p>　　出式，電源內藏式具備繼電器大功率輸出，具備交直流通用型，電壓

8、范圍寬，抗震性能好，速度檢測非常穩(wěn)定，精度較高，成本低，經過實驗可發(fā)現(xiàn)槽式式紅外光電開關能比較靈敏地測出電機轉動的圈數(shù)。利用測量一秒內轉過的圈數(shù)可測得電機的轉速。</p><p>　　綜合考慮選用方案三槽式光電開關。</p><p><b>　　2系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)組成</b><

9、/p><p>　　實質上是對脈沖信號的頻率的測量。</p><p>　　本課題采是以Coretex Arm M0單片機為核心將處理好的信號經過數(shù)據(jù)處理轉換成所測得的實際十進制信號的系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件原理框圖如圖2-1：</p><p>　　系統(tǒng)框圖原理如圖2-1所示，系統(tǒng)由傳感器、信號處理、顯示電路和系統(tǒng)軟件等部分組成。傳感器采用光電開關（ST188），比較器（LM324）

10、負責將轉速轉化為脈沖信號。 處理器采用Coretex Arm M0 單片機，顯示器采用共陽極數(shù)碼管顯示。硬件整體電路圖如圖2-2</p><p>　　2.2光電開關傳感器電路設計與說明</p><p>　　光電開關是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應接收光強度變化的器件，當它發(fā)出的光被目標反射或阻斷時，則接收器感應出相應的電信號。它包含調制光源，由光敏元件等組成的光學系統(tǒng)、放大器、開關或

11、模擬量輸出裝置，其工作原理如圖5所示。光電式傳感器由獨立且相對放置的光發(fā)射器和收光器組成。當目標通過光發(fā)射器和收光器之間并阻斷光線時，傳感器輸出信號。它是效率最高、最可靠的檢測裝置。槽形（U形）光電開關是對射式的變形，其優(yōu)點是無須調整光軸。</p><p>　　2.3比較器電路設計與說明</p><p>　　如上圖（俯視圖），本設計選第二個運放，在六號管腳處接一2.4v電壓即可（因為在遮擋

12、物未遮擋的時候5號管腳輸入電壓為500mv，此時6管腳電壓大于5管腳電壓，按照比較器原理，此時7號管腳輸出低電平，反之，在有遮擋物經過時，5管腳輸入近4v高電平，使5號管腳電平大于6號管腳電平，7號管腳輸出高電平，致此7號管腳發(fā)生了電平跳變）。 </p><p>　　2.4系統(tǒng)工作原理及處理方法</p><p>　　在進行電機轉速測量前先將棒狀遮擋物固定在電機的轉軸上，使遮擋物在隨

13、轉軸轉動時剛好經過光電傳感器凹槽處。此時，光電傳感器中的光線被遮擋，導致另一側的光電晶體管截止，于是傳感器向比較器同相端輸入高電平，使得同相端的電平高于反相端的電平，在比較器輸出端輸出高電平，與此同時，單片機接收到了由低到高電平的上升沿，并進行了記錄。重復前面步驟，單片機在五秒內記錄上升沿的次數(shù)為f，f*15便是一分鐘電機的轉速。</p><p>　　3.5 Coretex Arm M0單片機簡介</p&g

14、t;<p><b>　　3.電路調試</b></p><p>　　3.1調試問題及其解決方法</p><p>　　3.1.1 在調試關電開關期間由于前期焊接電路時虛接，導致光電開關無法正常工作，在仔細觀察電路以及用萬用表檢查后才發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　3.1.2 調試比較器期間由于參考電壓過高，導致在輸出端無電平的跳變，一直為

15、低電平，后查看芯片資料及運用百度軟件才得以解決。</p><p>　　3.2 存在的問題與改進的意見</p><p>　　3.2.1 電機轉速的測量由于要實時顯示，可是由于軟件編程能力的局限，只有當采集脈沖的時間變長才可以使測速精度提高，這與要求相悖。適當調節(jié)采集時間的長短，使其顯示精確達到標準。</p><p>　　3.2.2 由于硬件布線由金屬導線和焊錫完成，故

16、硬件壽命較短，體積較大且不穩(wěn)定。建議可用覆銅板刷電路，這樣可以很好的避免上述問題。</p><p><b>　　4.收獲體會</b></p><p>　　經過2個星期的實習，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。 </p><p>　　生活就是這樣，汗水

17、預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩測繪為我們的社會付出。我想說，測繪確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今物欲很流的世界，很少有機會能與大自然親密接觸，但我們可以，而且測繪也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的實習，我感覺我和同學們之間的距離更加近了；我想說，

18、測繪確實很累，但當我們所測的數(shù)據(jù)制成成果時，心中也不免產生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會作出我們應該做的一切，這有什么不好？我不斷的反問自己。也許有人不喜歡野外的工作，也許有人認為測繪的工作環(huán)境不好，但我認為無論干什么，只要人生活的有意義就可。社會需要我們，我們也可以為社會而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我決定沿著自己的測繪路，執(zhí)著的走下去。 </p><p>　　社會

19、需要我們，我們也可以為社會而工作。既然如此，那還有什么必要失落呢？于是我決定沿著自己的測繪路，執(zhí)著的走下去。 </p><p>　　同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致整項工作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這

20、次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。 </p><p>　　對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ </p><p><b>　　5.附錄</b></p><p>　　extern int a;</p><p><

21、;b>　　//全亮</b></p><p>　　void display_all()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　Bit164Data_ClrVal();</p><p>　　

22、for(i=0;i<24;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Bit164Clk_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_ClrVal();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>

23、　　}</b></p><p><b>　　//全滅</b></p><p>　　void display_none()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　Bit16

24、4Data_SetVal();</p><p>　　for(i=0;i<24;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Bit164Clk_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_ClrVal();</p><p><b>　　}&l

25、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//顯示數(shù)字</b></p><p>　　void display_number(int num)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsi

26、gned char tab[] =</p><p>　　{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　unsigned char segment;</p><p><b>　　int i;</b></p><p><b>　　//取

27、百位段碼</b></p><p>　　segment = tab[(num/100)%10];</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((segment&0x80)==0)</p><p>　

28、　Bit164Data_ClrVal();</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Bit164Data_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_ClrVal();</p><p>　　seg

29、ment <<=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//取十位段碼</b></p><p>　　segment = tab[(num/10)%10];</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>

30、;<b>　　{</b></p><p>　　if((segment&0x80)==0)</p><p>　　Bit164Data_ClrVal();</p><p><b>　　else</b></p><p>　　Bit164Data_SetVal();</p><p

31、>　　Bit164Clk_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_ClrVal();</p><p>　　segment <<=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//取個位段碼</b></p><p&g

32、t;　　segment = tab[num%10];</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((segment&0x80)==0)</p><p>　　Bit164Data_ClrVal();</p><p&

33、gt;<b>　　else</b></p><p>　　Bit164Data_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_SetVal();</p><p>　　Bit164Clk_ClrVal();</p><p>　　segment <<=1;</p><p>&l

34、t;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//延時</b></p><p>　　void delay_msec(int ms)</p><p><b>　　{</b></p><p>&

35、lt;b>　　int i,j;</b></p><p>　　for(i=0;i<ms;i++)</p><p>　　for(j=0;j<0x7ff;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int main(void)</p><p>&

36、lt;b>　　{</b></p><p>　　PE_low_level_init();</p><p>　　int i=0,c;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(Bit_

37、in_GetVal()==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_msec(20);</p><p>　　if(Bit_in_GetVal()==1)</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}

38、</b></p><p><b>　　if(a==1) </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=0;</b></p><p>　　c=i*15; (速度單位的轉化)</p><p>　　display

39、_number(c);</p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//中斷4秒</b></p><p><b>