基于8086的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

1、基于 基于 8086 8086 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)一． 一． 概述 概述1．1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的歷史 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的歷史在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量、顯示其轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量是電機(jī)測(cè)試中的一個(gè)重要測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法很多，傳統(tǒng)的測(cè)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(cè)速發(fā)電機(jī)以及用日光燈

2、頻閃法測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速等，在工業(yè)應(yīng)用中，還有通過(guò)測(cè)量同步電機(jī)定子電壓頻率的方法來(lái)測(cè)量同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。但這些方法無(wú)論是在使用方便程度還是在反應(yīng)時(shí)間以及測(cè)量精度等各個(gè)方面都滿足不了電機(jī)研究和應(yīng)用的要求。例如對(duì)電機(jī)過(guò)渡過(guò)程的研究，就需要測(cè)量電機(jī)的瞬時(shí)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(wèn)題的存在為電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量提出了新的要求。1．2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛使用，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速測(cè)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(shí)伴隨現(xiàn)代傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)速測(cè)量中一般通過(guò)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(lái)。用于轉(zhuǎn)速測(cè)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(dòng)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(cè)量應(yīng)用最為廣泛的方法是利用傳感器將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，再用數(shù)字測(cè)速方法

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

5、上限值，由于較少采用 CPU 所以通常沒(méi)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(chǎng)需求在不斷地復(fù)雜化，目前的通用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置經(jīng)常難以滿足某些特種電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)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(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置要求也很特殊，要求具有測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、測(cè)量平均轉(zhuǎn)速、測(cè)量轉(zhuǎn)角、非常寬的測(cè)量范圍、有多個(gè)轉(zhuǎn)速控制伐值、測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存貯、打印輸出測(cè)量結(jié)果、能夠輸出速度一時(shí)間曲線及能夠與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊等諸多功能。因

6、此需要按照特殊的測(cè)量要求開(kāi)發(fā)專用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置。2．2 系統(tǒng)的基本要求 系統(tǒng)的基本要求要求測(cè)量實(shí)時(shí)性，調(diào)電保護(hù)功能，數(shù)字式測(cè)速。2．3 設(shè)計(jì)依據(jù)與方案 設(shè)計(jì)依據(jù)與方案利用微處理器實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量有多種方案可供選擇?；诒鞠到y(tǒng)要包括測(cè)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(gè)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(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，目前電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x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(jià)格相對(duì)較低發(fā)展也較成熟，是測(cè)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(duì)實(shí)時(shí)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(chǔ)方案： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案：本系統(tǒng)要求有調(diào)電保護(hù)功能，因而在存儲(chǔ)系統(tǒng)中要設(shè)置一種存儲(chǔ)器來(lái)保存數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)利用 EEPROM 實(shí)現(xiàn)；同時(shí)由于 EEPROM 的擦寫(xiě)次數(shù)的限制，檢測(cè)的數(shù)據(jù)量不能實(shí)時(shí)寫(xiě)入其中只能存儲(chǔ)在 SRAM 中，當(dāng)?shù)揭欢ǖ臅r(shí)間或

8、檢測(cè)到掉電后再把數(shù)據(jù)寫(xiě)入 EEPROM 中。這種方案的實(shí)現(xiàn)技術(shù)非常簡(jiǎn)單。⑶測(cè)速原理： 測(cè)速原理： 測(cè)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(shí)別的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。具體測(cè)量方法分為模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式采用測(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)元件，得到的信號(hào)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(cè)元件，得到的信號(hào)是脈沖信號(hào)。本設(shè)計(jì)是數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，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(shí)際工作中

9、，卷?yè)P(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。考慮用霍爾集成元件作為傳感器，主要因?yàn)樗慌禄覊m，適合露天場(chǎng)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(gè)按鍵，分別用于系統(tǒng)復(fù)位，功能切換，設(shè)置警戒值時(shí)的加 1、減 1 操作。⑸顯示電路設(shè)計(jì)： 顯示電路設(shè)計(jì)：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(dòng)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(lái)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(dòng)顯示模塊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)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(diǎn)是使用元件較多，因而增加了成本。動(dòng)態(tài)顯示是主機(jī)在任一時(shí)刻只顯示一位數(shù)字，多位數(shù)字輪流分時(shí)顯示，由于人眼的視覺(jué)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