测控技术与仪器开题报告new

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1、本科毕业设计开题报告题目：基于单片机的转速测量系统的设计专题：院（系）：电气与信息工程学院班级：测控08-1班姓名：学号：号指导教师：王蕴恒教师职称：副教授黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目基于单片机转速测量系统的设计来源工程实际一、研究目的和意义：在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的实验、运转和控制中，常常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决的采样问题。在使用测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外，还要保证测量的

2、实时性，即要求能测得瞬时转速。因此转速的测试具有重要的意义。二、国内外发展情况(文献综述)：目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法（如离心式转速表，用电机转矩或者电机电动势计算所得），通风部测速法（如机械式或闪光式频闪式测速仪）以及计数测速法。计数测速法有可分为机械式定时计数法或电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式（利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等）、电容式（对高频振荡进行幅值调制或频率调制）等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式，光电式测系

3、统具有低惯性、低噪音、高分辨率和高精度的优点。加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采用速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无光等优点，具有广阔的应用前景。三、研究/设计的目标：1.详细分析转速的测量理论，对转速的周期测量法“T”法、频率测量法“M”法以及周期频率“M/T”测量法，三种具体测量方法的转速计算、各自的测量精度和误差进行阐述。定性地比较三种方法所针对的转速特征，分析高、中、低转速情况下各自的适用状况，从而，在保持一定的测量精度情况下，应用“M”法，说

4、明转速测量原理。2.根据单片机系统的设计原则，对电动机提出测量方案，构建硬件系统。同时分析接口电路，显示转速。3.根据设计要求对单片机定时/计数器进行设置，设计和说明定时/计数器在“M”法测量中的作用和使用方法，用C语言编制程序，包括主程序流程，显示中断程序流程四、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：本系统单片机采用Atmel公司生产的89C51作为主控制器，用霍尔传感器作为脉冲发生器，用4位LED数码管作为显示。1．霍尔传感器霍尔传感器是应用非常广泛的一种器件，本文采用开关型集成元件UGN3019,它将电流源，霍尔元件，待温度补偿的差动放大电路以及斯密特等电路集

5、成在一起，基本原理是霍尔效应片产生的电势由差分放大器进行放大，随后被送进斯密特触发器。当霍尔元件的感磁面受到一个小于霍尔器件的磁场工作点Bop时，差动放大器的输出电压不足以开启斯密特触发器，驱动管截止，霍尔器件处于关态，输出为高电平。当受到一个上升磁场，强度超过工作点Bop时，霍尔元件导通，输出低电平。因此，转轴转动，霍尔元件输出连续脉冲信号，然后输入单片机进行信号处理。UGN3019的测量接线如图3-2所示。将一非磁性圆盘固定在转轴上，周围用环氧树脂粘贴块状磁钢，磁钢采用永久磁铁分割成小磁块（其磁力较强），霍尔元件固定在距磁块1-3mm处。传感器采用12V直流电源，输出端接1KΩ上拉电阻

6、。为了防止CPU输入电压过高和可能产生峰值电压，输出端接5V稳压管进行限制电位，输出信号直接进单片机外部计数器，即P3.5,给单片机一个计数脉冲进行采集处理。图1UGN3019测量接线图图2复位电路2．复位电路89C51的复位是由外部的复位电路来实现，通常采用上电复位和按钮复位两种方式，本文采用最简单的上电复位电路，其电路如图3-3示。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电实现的，当电源接通时只要VCC的上升时间不超过1毫秒，就可以实现自动上电复位。3．时钟电路89C51单片机芯片内部设有一个由反相放大器所构成的振荡器。19脚（XTAL1）为振荡器的反相放大器和内部时钟发生器的输入端，1

7、8脚（XTAL2）为振荡器反相放大器和内部时钟发生器的输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元器件，内部振荡器电路就会产生自激震荡。本系统采用的定时元器件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶振频率为12MHz,电容大小为22P,电容的大小可以起到频率微调的作用，时钟电路如图3-4。图3时钟电路4．数码显示电路LED又称数码管，它主要有8段发光二极管组成的不同组合，可以显示a^g为数字和字符显示段,h段为小数点显