周衛(wèi) 周曉珩 馮計平

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基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究

周衛(wèi) 周曉珩 馮計平

浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江 臨安 311300

現(xiàn)代社會，隨著自動化和電路集成化技術(shù)的穩(wěn)步提高，以單片機(jī)為基礎(chǔ)的集成自動化應(yīng)用技術(shù)具有功能齊全，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得數(shù)字化轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。如何運(yùn)用單片機(jī)和傳感器以及相關(guān)的測量電機(jī)轉(zhuǎn)速方法和原理，設(shè)計一個以單片機(jī)和傳感器為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)速測系統(tǒng)，且該系統(tǒng)能實時準(zhǔn)確地測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，基于此點(diǎn)簡單介紹關(guān)于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的幾點(diǎn)思考。

自動化；集成化；單片機(jī)；轉(zhuǎn)速測量

單片機(jī)就是單片微型計算機(jī)的簡稱。它是一種集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)等多個部件于一體的器件，體積雖小但功能強(qiáng)大，只需要外加電源和晶振就可以輕松實現(xiàn)對數(shù)字信息的處理和控制。因此，單片機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)控制中得到很好的應(yīng)用[1]。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，特別是在今年來越來越提倡的智能化的趨勢下，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、科教等廣泛領(lǐng)域得到廣泛的使用。而在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在工業(yè)動力和能源設(shè)備中必不可少。

工業(yè)中需要測量動力和能源設(shè)備的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速時上述設(shè)備性能測試中一個很重要的參數(shù)，設(shè)備的許多其他特性都與鉆速有一定函數(shù)關(guān)系。轉(zhuǎn)速是指做圓周運(yùn)動的物體在單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，其大小及變化往往意味著機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正常與否，因此，轉(zhuǎn)速測量一直是工業(yè)領(lǐng)域的一個重要問題。

1 單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)今轉(zhuǎn)速測量的方法非常多，各種測量儀器儀表的類型也有很多，測量精度和測量環(huán)境也各不相同，需要通過實際需求來選擇。國內(nèi)外主要根據(jù)轉(zhuǎn)速測量的工作方式可分為兩個大類：接觸式和非接觸式轉(zhuǎn)速測量儀表。

前者在使用時必須與被測轉(zhuǎn)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表和測速發(fā)電機(jī)等等；后者使用時不能直接與被測轉(zhuǎn)軸接觸，如光電式轉(zhuǎn)速表、電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表和閃光測速儀等等。也可以按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過模擬測速法（如離心式轉(zhuǎn)速表）、同步測速法（如機(jī)械式或閃光式頻閃測速儀）以及計數(shù)測速法。計數(shù)測速法又可分為機(jī)械式定時計數(shù)法和電子式定時計數(shù)法。

2 單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)研究內(nèi)容

該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，主要包括電源模塊、按鍵模塊、轉(zhuǎn)速測量電路模塊和顯示模塊等，通過將脈沖信號送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計數(shù)運(yùn)算，并將轉(zhuǎn)速測量結(jié)果顯示在LCD上。

根據(jù)上訴要求設(shè)計電源模塊、按鍵模塊、轉(zhuǎn)速測量電路模塊和顯示模塊的硬件電路。并進(jìn)行相關(guān)仿真實驗，確保設(shè)計的硬件電路正確。

根據(jù)轉(zhuǎn)速測量原理，對轉(zhuǎn)速測量有周期測量法“T”法、頻率測量法“M”法和周期頻率“M/T”法三種。三種方法在轉(zhuǎn)速計算、測量精度和誤差各有優(yōu)勢。分析高、中、低三種轉(zhuǎn)速狀況下，定性的比較三種方法的特性。在要求保持一定的測量精度下，“M”法比較適合。

根據(jù)硬件設(shè)計原理圖和轉(zhuǎn)速算法進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，然后在相關(guān)軟件上進(jìn)行仿真調(diào)試，確保設(shè)計的軟件系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

最后將硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)結(jié)合到一起，進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。進(jìn)行多次調(diào)試后，測試結(jié)果準(zhǔn)確無誤后，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)就完成了。

3 單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)研究目的及預(yù)期成果

現(xiàn)如今追求自動化，因此對各類動力設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況特別是轉(zhuǎn)速要進(jìn)行實時監(jiān)控。而用單片機(jī)為核心的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)不僅滿足了上述需求，而且它具有體積小巧，測量精確，價廉物美等特點(diǎn)，因而受到的廣大用戶的喜愛。轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用都十分廣泛。

傳感器能將電機(jī)的轉(zhuǎn)速采集并轉(zhuǎn)換成電信號輸入到單片機(jī)，通過轉(zhuǎn)換計算能在液晶顯示屏上顯示轉(zhuǎn)速。

能用控制按鍵控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且系統(tǒng)能實時監(jiān)測電機(jī)轉(zhuǎn)速。

通過復(fù)位鍵能將轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)復(fù)位。

轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)能準(zhǔn)確，實時監(jiān)測電機(jī)鉆速。

4 總結(jié)

在生活中，例如汽車的時速表。時速表上顯示的汽車速度就是通過轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器將汽車輪軸的轉(zhuǎn)速采樣，通過脈沖送入單片機(jī)，再通過相應(yīng)的計算輸出到時速表上。在工業(yè)生產(chǎn)中，需要測量轉(zhuǎn)速的場合就更多了，例如在發(fā)動機(jī)、電機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的實驗、運(yùn)行和控制中。工業(yè)中的測速要求很高，不但要求精確度高，還要求實時監(jiān)控。因此對轉(zhuǎn)速的測試具有非?，F(xiàn)實的意義。

[1]王文成,李健.基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器,2011(8)：70-72.

周衛(wèi)，男，本科，研究方向為信息管理和信息系統(tǒng)；周曉珩，男，本科，研究方向為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；馮計平，男，本科，研究方向為電子信息工程。

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1009-6434（2016）02-0021-01