直流电机转速测量课程设计论文

电子课程设计报告题目：直流电机测速器 专业班级： _姓名： 时 间： _指导教师： _ 完成日期：2013年12 月18 日目 录1引言22 总体设计方案22.1 设计思路22.2 总体设计框图33 设计原理分析33.1计数、译码、显示部分33.2 555多谐振荡43.3 脉冲延时54 总结与体会6参考文献6附录17附录28直流电机测速器摘 要：实现直流电机实时测速，三位数码管显示（转/分）并且具有超速灯光报警功能。关键词：数码管；555定时器；计数器；D触发器；清零；存储；1 引言目前直流电机主要用于弱电用途，与步进电机和交流电机相比直流电机转速受负载及电源电压影响较大。转速波动较大且不易监测，本电路用以实时监测电机转速，每200ms更新一次数据并用三位数码管显示，最大测试转速999转/s。当转速超过最大测试范围时进行灯光报警。2 总体设计方案图1 总体设计仿真原理图2.1 设计思路 本直流电机测速所用电机配有码盘及传感器模块，电机每转一周传感器输出334个脉冲，通过计算得知使用计数器计数0.18s可得出电机每分钟转速。然后通过三位数码管显示转速。为了使在计数期间数码管显示实际转速不显示计数过程，应使数码管在计数期间处于保持状态，在清零前译码输出并保持数据，随后清零计数。由于所用芯片为74及CD40系列所以电源选用5V直流电源（CD4511为3V电源）。2.2 总体设计框图图2 设计框图3 设计原理分析3.1 计数、译码、显示部分 计数、译码、显示部分可构成计数显示功能Proteus仿真原理图如下图3 计数、译码、驱动部分（此部分CD4511供电3V）3.1.1数码管 数码管采用七段共阴数码管，工作电压3V。3.1.2译码器译码驱动部分为CD4511输出高电平有效，3(LT)、4(BI)接高电平，5（LE）为高电平时保存，低电平时显示。3.1.3计数器计数器为74LS93二八进计数器，12（QA）与1（CKB）相连构成十进制计数器。三个计数器级联用以实现三位十进制计数。3.2 555多谐振荡555多谐振荡用于产生TpH=180ms,TpL20ms的脉冲信号送入CD4511的LE端，高电平时保存低电平时译码输出。另一路送入延时部分经延时后控制计数器清零。图4 多谐振荡器波形图原理图部分如下：图5 多谐振荡器仿真原理图由TpH0.7(R1+R3)c可取R3=25.6K,R1=100,C=10F3.3 脉冲延时图6 D触发器构成的延时电路CD4013为上升沿触发双D触发器，CP端接555多谐振荡器输出端，当经过20ms低电平后输出电平跳变至高电平，上升沿D触发器翻转，随后Q置1，R高电平复位Q置0.图7 555输出与CD4013输出时序图（上图CD4013输出为加非门后输出波形）555多谐振荡器高电平时计数器计数，低电平时译码器译码输出，上升沿译码器保存数据，同时D触发器出现跳变输出低脉冲对计数器清零，随后D触发器复位置1重新开始计数。4 总结与体会在本次课程设计中，我选择的题目是直流电机测速设计，根据所学的数电模电知识，我拟采用，它是一种改进型的电容反馈振荡器，具有频率稳定性高，振幅稳定等优点。首先，我先对能够实现电机测速的几种常见电路进行了分析与论证，经过分析，所用电机有码盘及监测电路，码盘为334个，电机每转一周监测电路输出334个脉冲。可利用此脉冲进行测速，监测180ms即可测出电机转速。其次，在电机测速的设计中，我首先分析了测速的工作原理，并利用Protel软件画出了测速器的原理图，用做出了仿真电路图。在仿真的过程中，我对数电知识有了更进一步的理解解。通过这次课程设计，让我更好的掌握了各种电路的测试与计算。熟悉了电子仿真的工作原理和其具体的使用方法。明白了各种因素对芯片的影响及解决方法。参考文献1康华光. 数字电子技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，20062康华光.数字电子技术基础（第五版）. 北京：高等教育出版社，20063 肖玲妮，袁增贵.Protel 99 SE硬刷电路板设计教程 M.北京：清华大学出版社，20034 康华光.电子设计基础 M.第五版.北京：高等教育出版社，2006附录1：直流电机测速电机电极功能附录2电子课程设计元件清单传感器数字元件模拟元件型号数量型号数量型号数量小直流电机174LS002发光二极管174LS933电容2CD40131电阻2CD45113406915551数码管3附录3 实物图9