使用8086微處理器實現電機轉速測量儀的設計資料說明

1.1 電機轉速測量的歷史

在工程實踐中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合，例如在發動機、電動機、卷揚機、機床主軸等旋轉設備的試驗運轉和控制中，常需要分時或連續測量、顯示其轉速。電機轉速測量是電機測試中的一個重要測試項目，測量轉速的方法很多，傳統的測速方法一般用機械離心式轉速表，機械鐘表式轉速表，用測速發電機以及用日光燈頻閃法測電機轉速等，在工業應用中，還有通過測量同步電機定子電壓頻率的方法來測量同步電機轉速。但這些方法無論是在使用方便程度還是在反應時間以及測量精度等各個方面都滿足不了電機研究和應用的要求。例如對電機過渡過程的研究，就需要測量電機的瞬時轉速，在微特電機的研究中還要研究轉速的穩定度等。這些問題的存在為電機轉速的測量提出了新的要求。

1.2 電機轉速測量的發展現狀

隨著微型計算機的廣泛使用，現在轉速測量普遍采用了以微控制器和微處理器為核心的數字法，智能化微電腦式代替了一般機械式或模擬量結構。同時伴隨現代傳感技術的不斷發展，轉速測量中一般通過各種傳感器將速度變換為電量，然后再用模擬或數字方式顯示出來。用于轉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。

當前轉速測量應用最為廣泛的方法是利用傳感器將轉速信號轉換為脈沖信號，再用數字測速方法測出電機的轉速。數字測速是發展十分迅速的一種測速方法，其測試結果直接以數字顯示。數字測速按其原理可分為兩大類：一類是在給定標準時間內測得旋轉的角度來表示速度，稱為測頻法測速。另一類是在給定的角位移距離內，測得轉過這一角位移的時間來表示速度，稱為測周法測速。

當前國內外市場上銷售的數字轉速測量裝置一般是采用測頻法且功能比較單一的通用轉速表，其測速周期或者根據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，轉速報警值一般有一個下限值和一個上限值，由于較少采用CPU 所以通常沒有數據存貯、數據處理的功能。

1.3 發展方向

市場需求在不斷地復雜化，目前的通用轉速測量裝置經常難以滿足某些特種電機轉速測量的特殊要求。例如大型沖擊發電機，由于工作狀況的特殊性，所以對轉速測量裝置要求也很特殊，要求具有測量瞬時轉速、測量平均轉速、測量轉角、非常寬的測量范圍、有多個轉速控制伐值、測量結果自動存貯、打印輸出測量結果、能夠輸出速度一時間曲線及能夠與上位計算機進行通訊等諸多功能。因此需要按照特殊的測量要求開發專用轉速測量裝置。

1.4 本文主要研究內容

隨著現代電子技術的發展，特別是計算機應用技術和現代傳感器技術的飛速發展， 用微型計算機系統研制一套高精度轉速測控系統己成為可能。本設計就是利用8086微型 處理器以及轉速傳感器研制具有高測量精度的數字式轉速測控系統，設計內容主要包括四個方面：

一是測量電機轉速； 二是顯示當前轉速； 三是越限報警；

四是鍵盤調整轉速警戒值。

二． 系統原理

2.1 系統基本原理

使用 8086 測量電機轉速的基本原理如圖2－1 所示：

該系統的工作過程如下：

? ? ? 測量轉速的霍爾傳感器和機軸同軸連接，機軸每轉一周，產生一定量的脈沖個數， 由霍爾器件電路部分輸出。經光電耦合器后，成為轉速計數器的計數脈沖。同時傳感器電路輸出幅度為12V 的脈沖經光電耦合后降為5V，保持同8086 邏輯電平相一致。8086 用定時器控制計數時間，即可實現計數器的計數值對應機軸的轉速值。CPU 將該值數據處理后，在 LED 數碼管上顯示出來。一旦超速，CPU 通過喇叭和轉燈發出聲光報警信號?？梢酝ㄟ^鍵盤的“＋”“—”鍵調整新的警報限值。