转速测量及控制系统设计.docVIP

摘要

本文是基于51单片机的转速测量系统，其测量方法较多，随着单片机对脉冲信号的处理能力越来越强大，使得全数字量系统越来越普及，并且使转速测量系统也可以用全数字化处理。

本设计利用霍尔效应对旋转物体进行检测的转速测量系统。该系统采用UGN3144霍尔传感器把转速信息转换为电压输出，输出电压经整形电路送入AT89C51单片机进行数据处理并用四位7段LED显示器显示测量结果。文中首先阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法，在该系统中对信号频率进行测量是首要任务，通过各种测量方法的比照下，该系统应采用测频法测量。其次，在软件设计局部，此系统包含系统初始化程序的设计、数据接收和处理程序的设计、显示程序的设计三个模块。最终，给出各局部的原理框图、电路图及转速测量的程序流程图，并编出其具体的程序。

总之，本课题完成了硬件和软件系统的设计，实现了转速测量系统的测量，转速计算、显示功能，同时实现键盘的开始/停止功能，完成了设计的要求。

关键词单片机；转速测量；霍尔传感器

目录

TOC\o1-3\h\z\u27190第1章绪论 1

95501.1课题研究的目的和意义 1

198041.2转速测量在国内外的研究 1

192271.3主要内容 2

10836第2章转速测量系统的总体方案 3

53062.1转速测量的一般方法 3

186992.2硬件设计总体方案 4

282872.3软件设计思路 5

8218第3章系统硬件设计 7

107113.1转速测量原理 7

255123.1.1测频法“M法” 7

227933.1.2测周期法“T法” 8

226823.1.3测频测周法“M/T法” 9

87663.1.4转速测量系统中应用的方法 10

302063.2霍尔传感器的简介 10

29853.2.1霍尔效应 10

284363.2.2霍尔元件 13

46083.2.3霍尔元件的应用 14

210943.2.4UGN3144霍尔开关元件 14

9125第4章系统软件设计 18

37834.1单片机转速程序设计思路及过程 18

118244.1.1单片机程序设计思路 18

300104.2子程序设计 19

64604.2.1单片机转速计算程序 19

181834.2.2二-十进制转换程序 20

83544.2.3显示程序 21

6540第5章转速测量系统的转速分析 23

20874结论 25

26000参考文献 25

18675致谢 27

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、本钱低的特点，越来越受到企业用户的青睐。转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方技术已不能适应现代科技开展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着大规模及超大规模集成电路技术的开展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。

常用的检测方法有机械式，光电式，霍尔式，频闪法，高压油管应变法等，本课题主要是针对转速测量系统的硬件和软件系统的设计。运用51系列单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因。同时从实际硬件电路出发，分析电路的工作原理，根据设计具体情况提出修改方案和解决方法。

本课题以单片机为核心，设计的全数字化测量转速系统，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。一方面它可以应用于工业控制中的某一局部，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合，如车辆的里程表、车速表等。另一方面由于该转速测量系统采用全数字结构，因而可以很方便的和工业控制机进行连接，实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。并且，几乎不需做很大改变就能直接作为单独的产品使用。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。

1.2转速测量在国内外的研究

转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，例如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与