基于8086的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀的設(shè)計

1、基于 基于 8086 8086 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀的設(shè)計 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀的設(shè)計一． 一． 概述 概述1．1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的歷史 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的歷史在工程實踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，例如在發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗運轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時或連續(xù)測量、顯示其轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速測量是電機(jī)測試中的一個重要測試項目，測量轉(zhuǎn)速的方法很多，傳統(tǒng)的測速方法一般用機(jī)械離心式轉(zhuǎn)速表，機(jī)械鐘表式轉(zhuǎn)速表，用測速發(fā)電機(jī)以及用日光燈

2、頻閃法測電機(jī)轉(zhuǎn)速等，在工業(yè)應(yīng)用中，還有通過測量同步電機(jī)定子電壓頻率的方法來測量同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。但這些方法無論是在使用方便程度還是在反應(yīng)時間以及測量精度等各個方面都滿足不了電機(jī)研究和應(yīng)用的要求。例如對電機(jī)過渡過程的研究，就需要測量電機(jī)的瞬時轉(zhuǎn)速，在微特電機(jī)的研究中還要研究轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度等。這些問題的存在為電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量提出了新的要求。1．2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的發(fā)展現(xiàn)狀 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的發(fā)展現(xiàn)狀隨著微型計算機(jī)的廣泛使用，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速測量普遍采用了以微控制

3、器和微處理器為核心的數(shù)字法，智能化微電腦式代替了一般機(jī)械式或模擬量結(jié)構(gòu)。同時伴隨現(xiàn)代傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)速測量中一般通過各種傳感器將速度變換為電量，然后再用模擬或數(shù)字方式顯示出來。用于轉(zhuǎn)速測量的傳感器一般包括:光電傳感器(其中又可分為投射式和反射式)、振動式傳感器(其中又可分為磁電式和壓電式)、電容式傳感器、電渦流式傳感器、磁電式傳感器、光電編碼器等。當(dāng)前轉(zhuǎn)速測量應(yīng)用最為廣泛的方法是利用傳感器將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再用數(shù)字測速方法

4、測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。數(shù)字測速是發(fā)展十分迅速的一種測速方法，其測試結(jié)果直接以數(shù)字顯示。數(shù)字測速按其原理可分為兩大類:一類是在給定標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)測得旋轉(zhuǎn)的角度來表示速度，稱為測頻法測速。另一類是在給定的角位移距離內(nèi)，測得轉(zhuǎn)過這一角位移的時間來表示速度，稱為測周法測速。當(dāng)前國內(nèi)外市場上銷售的數(shù)字轉(zhuǎn)速測量裝置一般是采用測頻法且功能比較單一的通用轉(zhuǎn)速表，其測速周期或者根據(jù)測量范圍手動切換或者為保證測量精度用較長的測速周期，轉(zhuǎn)速報警值一般有一個下限值和一個

5、上限值，由于較少采用 CPU 所以通常沒有數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)處理的功能。1．3 發(fā)展方向 發(fā)展方向市場需求在不斷地復(fù)雜化，目前的通用轉(zhuǎn)速測量裝置經(jīng)常難以滿足某些特種電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的特殊要求。例如大型沖擊發(fā)電機(jī)，由于工作狀況的特殊性，所以對轉(zhuǎn)速測量裝置要求也很特殊，要求具有測量瞬時轉(zhuǎn)速、測量平均轉(zhuǎn)速、測量轉(zhuǎn)角、非常寬的測量范圍、有多個轉(zhuǎn)速控制伐值、測量結(jié)果自動存貯、打印輸出測量結(jié)果、能夠輸出速度一時間曲線及能夠與上位計算機(jī)進(jìn)行通訊等諸多功能。因

6、此需要按照特殊的測量要求開發(fā)專用轉(zhuǎn)速測量裝置。2．2 系統(tǒng)的基本要求 系統(tǒng)的基本要求要求測量實時性，調(diào)電保護(hù)功能，數(shù)字式測速。2．3 設(shè)計依據(jù)與方案 設(shè)計依據(jù)與方案利用微處理器實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速測量有多種方案可供選擇?；诒鞠到y(tǒng)要包括測速、控制、顯示等功能，現(xiàn)列舉出一些具體方案進(jìn)行比較，并選擇一個最優(yōu)方案。⑴嵌入式處理器的選擇： 嵌入式處理器的選擇：微處理器對于整個系統(tǒng)來說至關(guān)重要，目前電機(jī)轉(zhuǎn)速測量儀的微處理器一般采用的是8位MCS51單片機(jī)

7、，此類單片機(jī)應(yīng)用廣泛，價格相對較低發(fā)展也較成熟，是測速儀一般方案的首選。這種方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，但是卻不能保證系統(tǒng)對實時性、擴(kuò)展接口等各方面的要求，故考慮采用16位8086微處理器。⑵數(shù)據(jù)存儲方案： 數(shù)據(jù)存儲方案：本系統(tǒng)要求有調(diào)電保護(hù)功能，因而在存儲系統(tǒng)中要設(shè)置一種存儲器來保存數(shù)據(jù)，本設(shè)計利用 EEPROM 實現(xiàn)；同時由于 EEPROM 的擦寫次數(shù)的限制，檢測的數(shù)據(jù)量不能實時寫入其中只能存儲在 SRAM 中，當(dāng)?shù)揭欢ǖ臅r間或

8、檢測到掉電后再把數(shù)據(jù)寫入 EEPROM 中。這種方案的實現(xiàn)技術(shù)非常簡單。⑶測速原理： 測速原理： 測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為主機(jī)可以識別的脈沖信號，從而進(jìn)行脈沖計數(shù)。具體測量方法分為模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式采用測速發(fā)電機(jī)為檢測元件，得到的信號是電壓量，而數(shù)字式通常采用光電編碼器、園光柵、霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。本設(shè)計是數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量儀，所以使用數(shù)字式的傳感器，并且選用其中的霍爾器件。在實際工作中

9、，卷揚(yáng)機(jī)這種旋轉(zhuǎn)設(shè)備經(jīng)常作業(yè)在野外、露天，工作環(huán)境條件較差?？紤]用霍爾集成元件作為傳感器，主要因為它不怕灰塵，適合露天場地，且體積小，可單電源供電，使用極其方便。⑷輸入方式選擇： 輸入方式選擇：本系統(tǒng)采用按鍵輸入。系統(tǒng)中共用到 4 個按鍵，分別用于系統(tǒng)復(fù)位，功能切換，設(shè)置警戒值時的加 1、減 1 操作。⑸顯示電路設(shè)計： 顯示電路設(shè)計：顯示電路可采用液晶 LCD，也可采用數(shù)碼管 LED，本系統(tǒng)僅有兩位顯示，故可采用兩位數(shù)碼管組成顯示電路。

10、LED 顯示方式分為靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示是主機(jī)輸出顯示結(jié)果后，不用軟件來維持顯示，而是由鎖存器將顯示數(shù)據(jù)保持住，一直驅(qū)動顯示模塊。這種方法的優(yōu)點是無需 CPU 維持顯示，減輕了 CPU的負(fù)擔(dān)，顯示可靠且亮度較高。缺點是使用元件較多，因而增加了成本。動態(tài)顯示是主機(jī)在任一時刻只顯示一位數(shù)字，多位數(shù)字輪流分時顯示，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，好像所有數(shù)碼管全在顯示一樣。這種顯示方法雖然節(jié)省成本，但顯示要 CPU 干預(yù)，占用較多 CPU