1、中國計量學(xué)院電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀設(shè)計學(xué) 生 姓 名： 周彬超指 導(dǎo) 老 師：學(xué) 院: 現(xiàn)代科技學(xué)院專 業(yè) 班 級：電氣111 2014 年 03 月06 日1.緒論2.1任務(wù)（1）采用霍爾或光電傳感器設(shè)計一能測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量儀器。（2）電機(jī)轉(zhuǎn)速在100-3000轉(zhuǎn)/分之間。（3）動態(tài)實(shí)時顯示，顯示穩(wěn)定，顯示位數(shù)3位。（4）可采用傳感器結(jié)合單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)。2.2要求（1）繪制系統(tǒng)框圖及電路原理圖各一份a.標(biāo)明所有集成電路的型號、引腳序號、功能。b.標(biāo)明所有集成電路的電源電壓。c.標(biāo)明所有元器件的數(shù)值或取值范圍。（2）敘述整個系統(tǒng)的工作原理。（3）詳細(xì)記錄實(shí)施中所遇到的問題及問題產(chǎn)生的原因，是如何解決

2、的。（4）設(shè)計轉(zhuǎn)速測試方案，記錄測量結(jié)果，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼`差分析。（5）調(diào)試合格后寫出綜合設(shè)計報告。（6）你對本次課程設(shè)計有何體會、建議、和意見。2.3方案的選擇與論證方案一： 霍爾元件測速法霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的。霍爾開關(guān)元件內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、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(jī)轉(zhuǎn)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(guān)固定在小磁鋼附近，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)，霍爾開關(guān)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(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，但由于現(xiàn)有材料的限制，放棄此方案。方案二：采用反射式光電傳感

3、器在測速一端放置反射式紅外傳感器，當(dāng)帶有遮擋物的電轉(zhuǎn)軸經(jīng)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(jī)的空間較小，傳感器不能穩(wěn)定的放置，對測量產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，故放棄此方案。方案三：采用槽式光電開關(guān)采用槽式紅外對射式光電開關(guān)，集成度高，體積小，功能齊全，電線引出式，電源內(nèi)藏式具備繼電器大功率輸出，具備交直流通用型，電壓范圍寬，抗震性能好，速度檢測非常穩(wěn)定，精度較高，成本低，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)槽式式紅外光電開關(guān)能比較靈敏地測出電機(jī)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。利用測量一秒內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)可測得電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 綜合考慮選用方案三槽式光電開關(guān)。2系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)組成 實(shí)質(zhì)上是對脈沖信號的頻率的測量。 本課題采是以C

4、oretex Arm M0單片機(jī)為核心將處理好的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成所測得的實(shí)際十進(jìn)制信號的系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件原理框圖如圖2-1：ST188傳感器數(shù)碼管顯示 發(fā)動機(jī)單片機(jī)Coretex Arm M0 LM324比較器 電源 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(guān)（ST188），比較器（LM324）負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號。 處理器采用Coretex Arm M0 單片機(jī)，顯示器采用共陽極數(shù)碼管顯示。硬件整體電路圖如圖2-22.2光電開關(guān)傳感器電路設(shè)計與說明 光電開關(guān)是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的器件，當(dāng)它發(fā)出的

5、光被目標(biāo)反射或阻斷時，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學(xué)系統(tǒng)、放大器、開關(guān)或模擬量輸出裝置，其工作原理如圖5所示。光電式傳感器由獨(dú)立且相對放置的光發(fā)射器和收光器組成。當(dāng)目標(biāo)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(guān)是對射式的變形，其優(yōu)點(diǎn)是無須調(diào)整光軸。2.3比較器電路設(shè)計與說明 如上圖（俯視圖），本設(shè)計選第二個運(yùn)放，在六號管腳處接一2.4v電壓即可（因?yàn)樵谡趽跷镂凑趽醯臅r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(jīng)過時，5管

6、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）。 2.4系統(tǒng)工作原理及處理方法在進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速測量前先將棒狀遮擋物固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，使遮擋物在隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時剛好經(jīng)過光電傳感器凹槽處。此時，光電傳感器中的光線被遮擋，導(dǎo)致另一側(cè)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(jī)接收到了由低到高電平的上升沿，并進(jìn)行了記錄。重復(fù)前面步驟，單片機(jī)在五秒內(nèi)記錄上升沿的次數(shù)為f，f*15便是一分鐘電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.5 Coretex Arm M0單片機(jī)簡介3.電路調(diào)試3.1調(diào)試問

7、題及其解決方法3.1.1 在調(diào)試關(guān)電開關(guān)期間由于前期焊接電路時虛接，導(dǎo)致光電開關(guān)無法正常工作，在仔細(xì)觀察電路以及用萬用表檢查后才發(fā)現(xiàn)。 3.1.2 調(diào)試比較器期間由于參考電壓過高，導(dǎo)致在輸出端無電平的跳變，一直為低電平，后查看芯片資料及運(yùn)用百度軟件才得以解決。3.2 存在的問題與改進(jìn)的意見 3.2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量由于要實(shí)時顯示，可是由于軟件編程能力的局限，只有當(dāng)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(dāng)調(diào)節(jié)采集時間的長短，使其顯示精確達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 3.2.2 由于硬件布線由金屬導(dǎo)線和焊錫完成，故硬件壽命較短，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。

8、4.收獲體會經(jīng)過2個星期的實(shí)習(xí)，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(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。 生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)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(shí)習(xí)，我才真正領(lǐng)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(shí)有些辛苦，但苦中也有樂，在如今物欲很流的世界，很少有機(jī)會能與大自然親密接觸，但我們可以，而且測繪也是一個團(tuán)隊的任務(wù)，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(xué)里一年的相處還趕不上這十來天的實(shí)習(xí)，我感覺我和同學(xué)們之間的

9、距離更加近了；我想說，測繪確實(shí)很累，但當(dāng)我們所測的數(shù)據(jù)制成成果時，心中也不免產(chǎn)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(yīng)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(rèn)為測繪的工作環(huán)境不好，但我認(rèn)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。 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。 同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊的工作，團(tuán)隊需要個人，個人也離不開團(tuán)隊，必須發(fā)

10、揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。 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(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！ 5.附錄extern int a;/全亮void display_all()int i;Bit164Data_ClrVal();for(i=0;i<24;i+)Bit164Clk_SetVal();Bit

11、164Clk_ClrVal();/全滅void display_none()int i;Bit164Data_SetVal();for(i=0;i<24;i+)Bit164Clk_SetVal();Bit164Clk_ClrVal();/顯示數(shù)字void display_number(int num)unsigned char tab =0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char segment;int i;/取百位段碼segment = tab(num/100)%10;for(i=0;i<8;i+

12、)if(segment&0x80)=0)Bit164Data_ClrVal();elseBit164Data_SetVal();Bit164Clk_SetVal();Bit164Clk_ClrVal();segment <<=1;/取十位段碼segment = tab(num/10)%10;for(i=0;i<8;i+)if(segment&0x80)=0)Bit164Data_ClrVal();elseBit164Data_SetVal();Bit164Clk_SetVal();Bit164Clk_ClrVal();segment <<=1;/取個位段碼segment = tabnum%10;for(i=0;i<8;i+)if(segment&0x80)=0)Bit164Data_ClrVal();elseBit164Data_SetVal();Bit164Clk_SetVal();Bit164Clk_ClrVal();segment <<=1;/延時void delay_msec(int ms)int i,j;for(i=0;i<ms;i+)for(j=0;j<0x7ff;j+);int main(void