0 引言

　　隨著單片機的不斷推陳出新，特別是高性價(jia) 比的單片機的湧現，轉速測量控製普遍采用了以單片機為(wei) 核心的數字化、智能化的係統。本文介紹了一種由單片機C8051F060作為(wei) 主控製器，使用霍爾傳(chuan) 感器進行測最的直流電機轉速測量係統。

　　l轉速測量及控製的基本原理

　　1.1轉速測量原理

　　轉速的測量方法很多，根據脈衝(chong) 計數來實現轉速測量的方法主要有M法（測頻法）、T法（測周期法）和MPT法（頻率周期法），該係統采用了M法（測頻法）。由於(yu) 轉速是以單位時間內(nei) 轉數來衡量，在變換過程中多數是有規律的重複運動。根據霍爾效應原理，將一塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨測軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤下方安裝一個(ge) 霍爾器件，轉盤隨軸旋轉時，受磁鋼所產(chan) 生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈衝(chong) 信號，其頻率和轉速成正比。脈衝(chong) 信號的周期與(yu) 電機的轉速有以下關(guan) 係：

　　式中：n為(wei) 電機轉速；P為(wei) 電機轉一圈的脈衝(chong) 數；T為(wei) 輸出方波信號周期。根據式（1）即可計算出直流電機的轉速。

　　霍爾器件是由半導體(ti) 材料製成的一種薄片，在垂直於(yu) 平麵方向上施加外磁場B，在沿平麵方向兩(liang) 端加外電場，則使電子在磁場中運動，結果在器件的兩(liang) 個(ge) 側(ce) 麵之間產(chan) 生霍爾電勢。其大小和外磁場及電流大小成比例。霍爾開關(guan) 傳(chuan) 感器由於(yu) 其體(ti) 積小，無觸點，動態特性好，使用壽命長等特點，故在測量轉動物體(ti) 旋轉速度領域得到了廣泛應用。在這裏選用美國史普拉格公司（SPRAGUE）生產(chan) 的3000係列霍爾開關(guan) 傳(chuan) 感器3013，它是一種矽單片集成電路，器件的內(nei) 部含有穩壓電路、霍爾電勢發生器、放大器、史密特觸發器和集電極開路輸出電路，具有工作電壓範圍寬、可靠性高、外電路簡單、輸出電平可與(yu) 各種數字電路兼容等特點。

　　1.2轉速控製原理

　　直流電機的轉速與(yu) 施加於(yu) 電機兩(liang) 端的電壓大小有關(guan) ，可以采用C8051F060片內(nei) 的D／A轉換器#p#分頁標題#e#DAC0的輸出控製直流電機的電壓從(cong) 而控製電機的轉速。在這裏采用簡單的比例調節器算法（簡單的加一、減一法）。比例調節器（P）的輸出係統式為(wei) ：

　　式中：Y為(wei) 調節器的輸出；e（t）為(wei) 調節器的輸入，一般為(wei) 偏差值；Kp為(wei) 比例係數

　　從(cong) 上式可以看出，調節器的輸出Y與(yu) 輸入偏差值e（t）成正比。因此，隻要偏差e（t）一出現就產(chan) 生與(yu) 之成比例的調節作用，具有調節及時的特點，這是一種最基本的調節規律。比例調節作用的大小除了與(yu) 偏差e（t）有關(guan) 外，主要取決(jue) 於(yu) 比例係數Kp，比例調節係數愈大，調節作用越強，動態特性也越大。反之，比例係數越小，調節作用越弱。對於(yu) 大多數的慣性環節，Kp太大時將會(hui) 引起自激振蕩。比例調節的主要缺點是存在靜差，對於(yu) 擾動的慣性環節，Kp太大時將會(hui) 引起自激振蕩。對於(yu) 擾動較大，慣性也比較大的係統，若采用單純的比例調節器就難於(yu) 兼顧動態和靜態特性，需采用調節規律比較複雜的PI（比例積分調節器）或PID（比例、積分、微分調節器）算法。

　　2係統的硬件軟件設計

　　2.1硬件設計

　　本係統采用單片機C8051F060作為(wei) 主控製器，使用霍爾傳(chuan) 感器測量電機的轉速，通過7079最終在LED上顯示測試結果，硬件組成如圖1所示。此外，還可以根據需要調整控製電機的轉速。

　　控製器C8051F060主要完成轉速脈衝(chong) 的采集、16為(wei) 定時計數器計數定時、運算比較，片內(nei) 集成的12位DAC0控製轉速，並且通過7279顯示接口芯片實現數碼顯示等多項功能。

　　係統采用外部晶振，係統時鍾SYSCLK等於(yu) 18432000，T0定時1 ms，初始化時TH0=（-SY-SCLK／1 000）》8；TL0=-SYSCLK／1 000。等待1 s到，輸出轉速脈衝(chong) 個(ge) 數N，計算電機轉速值。將1 s內(nei) 的轉速值換算成1 min內(nei) 的電機轉速值，並在LED上輸出測量結果。#p#分頁標題#e#

　　2.2軟件設計

　　本係統采用C8051F060中的IWT0中斷對轉速脈衝(chong) 計數。定時器T1，工作於(yu) 外部事件計數方式，對轉速脈衝(chong) 計數；T0工作於(yu) 定時器方式，均工作於(yu) 方式1。每到1 s讀一次計數值，此值即為(wei) 脈衝(chong) 信號的頻率，根據式（1）可計算出電機的轉速。由於(yu) 直流電機的轉速與(yu) 施加工於(yu) 電機兩(liang) 端的電壓大小有關(guan) ，故將實際測得的轉速值與(yu) 預設的轉速值比較，若大於(yu) 預設的轉速值則減小DAC0的值調整電機的轉速，直到轉速值等於(yu) 預設定的值，這樣就實現了對電機轉速的控製。