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【原】基于单片机控制的速度和温度测量结构探讨

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-05-14 00:56:18

第一章绪论


1.1简介

单片机是70年代发布的新一代工业控制芯片。在工业控制中,工作环境恶劣,各种干扰比较强,需要实时控制,对控制设备有较高的要求。单片机具有集成度高,可靠性高,易于扩展,体积小等特点,可以实时控制器件,因此被广泛应用于工业控制过程中。如工业机器人,电机控制,化工,电力生产线等领域(1)。典型的应用系统主要包括两部分:系统扩展和系统配置。当系统扩展使得MCU的ROM,RAM或I / O端口不满足系统要求时,相应的部分应扩展到片外,并根据需求情况确定扩展。系统配置意味着当微控制器满足应用要求时,需要添加各个合适的外部设备以实现更直观的显示或操作效果,例如键盘,显示器,打印机等。显示器,键盘等可以通过总线连接到微控制器。一些传感器接口和伺服驱动控制接口经常直接进入工业现场的机械设备,可能存在干扰,如高温,高压,电磁干扰,化学衰变蜡烛等,所以有必要采取适当的措施,以避免检测值。产生一些不必要的错误。


1.2国内外速度和温度测量的研究现状

北京师范大学周小燕开发了一种基于ZigBee技术的红外速度监测程序。 ZigBee技术是一种新兴的短程,低功耗,低复杂度,低速,固定使用的便携式或移动设备。低成本双向无线通信技术是射频识别(RFID)和蓝牙之间的技术方案。它主要用于短距离,低功率,低传输速率的各种电子设备之间的数据传输,以及难以定期数据,间歇数据和低响应时间数据传输的应用。测量系统可以通过监控设备发送速度测量和大多数运动命令,测量模块接收到指令后实现转速测量,然后测量结果由ZigBee无线网络发送到监控。该方法测量果汁速度的方法体积小,可嵌入机械装置十,采用内置5V电池供电,使用方便,抗干扰能力强,适用范围广。范围。

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第二章基于速度测量的单片机控制


2. 1速度测量原理

用于测量各种旋转体的旋转速度的装置通常被称为转速计。根据速度测量的工作原理,可分为以下[13]:振动式,离心式,闪频式,磁感应式和电子计数式。根据转速表的使用,它可分为固定式和便携式(非接触式知网查重)。固定型通常是指那些固定安装并直接与旋转轴接触的跑步机。诸如柔性联轴器的传动机构可用于连接测量的旋转轴,并且当旋转轴旋转时,旋转速度可同步地显示在转速计上。便携式设备可用于测量各种旋转体的旋转速度,而不受设备的限制。与固定型相比,由于其不与待测量的轴直接接触,因此测量精度更高并且应用范围更宽。通用转速计由三个主要部件组成:速度传感器,传动机构和测量机构。传感器负责接收反映被测轴转速的特定物理量信号,并实时实现转速的变化。传动机构用于连接传感器和待测量的旋转体(非接触式除外)。测量机构用于指示或记录速度值。固定转速计中使用的旋转装置有很多种。有些直接将转速计的测量轴连接到机器轴上,其中一些通过一些传动装置与机器轴连接,例如弹性联轴器和换档机构。用于非接触式测量的频闪转速计t

通过使闪光频率与测量的轴速度同步来获得旋转速度。电子计数型使用光电传感器或磁电传感器接收反映待测轴的旋转速度的电磁信号,并将其转换成电信号并将其发送到主控芯片以计算旋转速度。


2. 2速度测量系统的组成

由于红外传感器输出的信号幅度极小且不规则,并且不能被中国机器直接识别,因此信号必须被放大和盘形。同时,传感器选择和信号处理电路以及现场干扰(例如杂散光,电场,磁场等)可能会影响信号并降低测量精度。在数字电路中,脉冲信号是上升沿或下降沿触发信号尤为重要。要将反应速度脉冲信号直接发送到计数器或外部中断的输入并使用其上升沿触发计数,必须要求输入信号具有陡峭的上升沿。处理方法Chu:选择合适的运算放大器芯片,有些放大器实现信号放大功能,并利用运算放大器芯片的放大器的电气比较功能进行整形。通过信号处理模块的脉冲信号满足输入芯片机的条件。


第三章是基于单片机控制的温度测量....... 23

3.1温度测量的简要说明........... 23

3.2红外辐射难理论.......... 23

3.2.1红外辐射概念........... 23

3.2.2 Kelph Frost法则.......... 24

第四章测量系统硬件设计.......... 33

4.1硬件电路设计原则..... 33

4.2速度和温度测量系统概述......... 33

4.3传感器信号采集.......... 34

第五章测量系统软件程序设计与调试....... 45

5.1软件开发环境............ 45

5.2系统编程........... 45


第五章测量系统软件程序设计与调试


5. 1软件开发环境

随着单芯片技术的发展,芯片机的开发软件也在不断完善。美国的Keil C51标准C编译器是由单片机开发的优秀软件。它功能强大,易于学习,并集成了编辑,编译和模拟功能。支持汇编,同时支持C语言编程。与汇编相比,C语言编程更灵活,更通用,因此该测量系统采用C语言编程。 C51工具包集成了两种不同的突发环境,分区和Ishell,适用于Windows和Dos,如图5.1所示。 aVision2支持所有8051的Keil工具,包括C编译器,宏汇编器,链接器/定位器和目标文件到Hex格式转换器。


5. 2系统编程

考虑到计数量的最大值以获得更大的速度范围,系统将被设置为16位计数器,最大计数值为65536,即M1M0选择模式1.将TO设置为16位定时器,50ms产生溢出中断,循环20次,可以通过定时Is完成速度测量。由于测量数据需要通过串口模式进行数据通信,为了方便地设置通信波特率,系统的外部晶体振荡器选择为11.0592MHz。 11.0592MHz晶体振荡器除以12,即92,600 Hz,即每秒92,1600个机器周期。换句话说,如果要设置50ms中断,则将获得46,080个机器周期。当初始值加载到定时器时,将(65536-46080)/ 256的值分配给THO,并将(65536-46080)%256的值分配给TLO。

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总结和展望


速度和温度一直是工程测量领域中最常用的两个参数,特别是在大型旋转机械的在线监测和故障诊断中。这两个参数略有不同,这会影响生产能力,这将导致大量生产。事故。与接触式测量仪相比,本文研究的基于单片机控制的速度和温度测量系统属于非接触式测量,可以实时监测这种旋转轴系统,达到及时检测异常状态的目的。实用性。本文的研究工作总结如下:(1)通过比较当前速度和温度测量的原理和方法以及误差分析,研究了非接触式高精度速度和温度测量系统。在转速方面

测量,设计了一种新的测量方法。 与传统的“M方法”测量相比,该设计利用D型触发器实现两个定时器/计数器的同步控制。 在整个范围内,测量速度的相对误差与测量信号的频率无关。 范围(60?9000RPM)内的测量值小于16,这确保了采样信号的可靠性。 温度测量采用TN9红外测温模块,工作温度范围为10~50°C,精度为±2%。 (2)硬件电路设计有信号处理电路和LCD显示电路等,并增加RS232串行数据端口,实现与上位机的通信功能。 设计的硬件电路简单,集成度高,设计余量大,便于其他研究人员开发两次。

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参考文献(略)


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