摘 要：以測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速為目的，使用電渦流傳感器、AT89C5l單片機(jī)設(shè)計(jì)出電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，首先說明了設(shè)計(jì)思想，隨后進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明該測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試誤差小，精度高。

關(guān)鍵詞：電渦流傳感器；AT89C51；轉(zhuǎn)速測(cè)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.168

1 引言

隨著現(xiàn)科技的不斷進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域?qū)y(cè)速系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，同時(shí)也對(duì)測(cè)速精度的要求越來越高。從測(cè)速儀器是否與轉(zhuǎn)軸接觸又可分為接觸式，非接觸式，目前常用的是非接觸測(cè)量，采用傳感器為檢測(cè)元件，讀取到的信號(hào)通過微處理器來進(jìn)行計(jì)算、顯示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)中，AT89C5l作為控制器負(fù)責(zé)讀取電渦流傳感器輸出的脈沖信號(hào)，通過外部中斷對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，每1s讀取一次外部中斷計(jì)數(shù)值，此值為脈沖信號(hào)的頻率，最后通過電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式得到轉(zhuǎn)速，并由LCD顯示，如果電機(jī)的轉(zhuǎn)速超出限定值，蜂鳴器報(bào)警。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 測(cè)量原理

電渦流位移傳感器屬于非接觸測(cè)量器件，當(dāng)金屬物體接近電渦流傳感器的感應(yīng)面時(shí)，金屬表面吸取電渦流傳感器中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度衰減或頻率變化，輸出脈沖信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)脈沖信號(hào)的數(shù)目可以計(jì)算出與被檢測(cè)物體的轉(zhuǎn)速。測(cè)量原理如圖2所示。

2.1.2 仿真電路

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行電路仿真，仿真電路圖如圖3所示。

2.1.3 硬件電路

（1）電渦流傳感器。電渦流傳感器的基本工作原理是電渦流效應(yīng)，當(dāng)金屬導(dǎo)體置于高頻磁場(chǎng)中，會(huì)在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。電渦流傳感器就是利用電渦流效應(yīng)來檢測(cè)金屬物體的位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等機(jī)械量的，具有非接觸測(cè)量、線性范圍寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、無介質(zhì)影響、穩(wěn)定可靠、易于處理等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的測(cè)量中。

（2）微處理器。微處理器AT89C51對(duì)電渦流傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，利用定時(shí)閘門完成轉(zhuǎn)速頻率的測(cè)量，通過計(jì)算得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：

其中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為電機(jī)脈沖信號(hào)頻率，z為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)。

（3）硬件電路。硬件電路如圖4所示。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 工作過程

對(duì)各中斷初值進(jìn)行初始化，電渦流輸出脈沖信號(hào)到來后，啟動(dòng)外部中斷，每來一個(gè)脈沖信號(hào)啟動(dòng)一次中斷，記錄中斷次數(shù)；并在啟動(dòng)外部中斷的同時(shí)啟動(dòng)T0定時(shí)器，每1秒T0定時(shí)中斷一次，讀取在1秒中記錄的中斷次數(shù)，即電機(jī)輸出的脈沖信號(hào)頻率，將頻率值代入公式計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速，LCD顯示轉(zhuǎn)速值，若轉(zhuǎn)速高于1000則報(bào)警。

2.2.2 流程圖

如圖5所示。

2.2.3 程序

main（）

{

TCONDF=0x11；

P20=1；

TMODF=0x01；

P20=0；

IE=0x83；

TWH0=TH_M1；

init_WEB（）；

TWL0=TL_M1；

while（count==0）{ }

WPS=0；

if（zs>=1000）

{

P20=1；

}

disp_led（）；

}

void counter（void） interrupt 0

{ count++；

if（count%6==0）

{ zs++；}

}

void DelayTime（void） interrupt 1

{TWH0=TH_M1；

TWL0=TL_M1；

if（++count==20）

{ fwb=1； }

}

void disp_led（） //LED顯示

{ int i；

while（1）

{ display_count（）；

write_contrs（0x80）；

for （i=0；i

{

write_lable（display[i]）；

}

}

}

void display_count（）

{display[12]=（icount/1000+'0'）；

display[13]=（icount/100%10+'0'）；

display[14]=（icount/10%10+'0'）；

display[15]=（icount%10+'0'）；

}

void init_WEB（void）

{ write_contrs（0x01）；

yc1ms（15）；

write_contrs（0x38）；

write_contrs（0x0f）；

write_contrs（0x06）；

}

void write_contrs（char inst）

{ RES=0；

REW=0；

ent=1；

LCDP=inst；

ent=0；checkbestf（）；

}

void write_lable（int shuju）

{ RES=1；REW=0；

ent=1；

LCDP=display；

ent=0；check_BF（）；

}

void checkbestf（void）

{ char y，q=0x80；

while（x&0x80）

{

RES=0；REW=1；

ent=1；

q=LCDP；

ent=0；

for（y=0；y<10；y++）；

}

}

void yc1ms（int m）

{ int i，j；

for（i=1；i

for（j=1；j<120；j++）；}

3 結(jié)論

本文利用電渦流傳感器和89C51相結(jié)合設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)時(shí)非接觸測(cè)量，并具有線性范圍寬、靈敏度高、精度高的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁森，王侃負(fù).自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]王元慶.新型傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]曲波.工業(yè)常用傳感器選型指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[4]張福學(xué).傳感器應(yīng)用及其電路精選[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[5]阮智利，黃杭美.自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[6]謝維成，楊加國.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[7]張義和，王敏男.基于例說51單片機(jī)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[8]嚴(yán)天峰.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[9]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[10]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

作者簡介：毛敏（1976-），女，碩士研究生，研究方向：電子信息。