电机转速测量系统设计

word文档可自由复制编辑毕业设计(论文)题目：电机转速测量系统设计word文档可自由复制编辑电机转速测量系统设计摘要：电机是电力系统的主要设备，而电机转速是衡量动力系统正常工作的重要的性能指标，因而需要测量电机转速，使它满足人们的各种需求。在本设计中多次采用施密特触发器，成为电路的主控芯片，控制着信号的定时和锁純。用三片CD40110BE级联实现电路的计数、译码、数码管的驱动等功能，通过对光电耦合器产生的脉冲数进行统计，并把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值，利用施密特触发器完成数器的清零和锁純，计数器计数译码后将信号输送到数码管，动态的显示脉冲数目，最后根据脉冲数目计算电机的转速。本设计采用的电子元器件简单普遍，线路连接简单，安装调试容易，测量结果精确，具有较高的实用价值。

关键词：光电耦合器；施密特触发器；计数器；数码显示。DesignofmotorspeedmeasurementsystemAbstract:Themotoristhemainequipmentofpowersystem,andthemotorspeedisanimportantperformanceindextomeasurethepowersystemnormaloperation,thereforeneedtospeedmeasuringmotor,makeitmeettheneedsofpeople.TheSchmidttriggermultipletimesinthedesignofmaincircuit,acontrolsignaltimingandlockthekeypartofpure.Circuitrealizationofcounting,decoding,digitaltubedriverfunctionswiththreesliceCD40110BEcascade,statisticsthroughthepulsenumberonthephotoelectriccoupler,andcountthepulsestothemotorspeedvalue,completenumberisclearandpureuselockSchmidtflip-flop,counterafterdecodingthesignaltransmittedtothethedigitaltubedynamicdisplay,pulsenumber,pulsenumberaccordingtothecalculatedmotorspeed.Electroniccomponentsusedinthisdesignsimpleandcommon,simplecircuit,easyinstallation,accuratemeasurementresult,andhashigherpracticalvalue.Keywords:photoelectriccoupler；Schmidttrigger；timer；counter；digitaldisplay.目录19218第一章绪论 5129681.1课题研究的目的和意义 5158431.2

转速测量在国内外的研究

5139951.3电机转速的测量方法 670661.3.1测频法“M法” 6253161.3.2测周期法“T法” 7161131.3.3

测频测周法“M/T法” 86269第二章

转速测量系统的总体方案 10308362.1设计任务

10127182.2设计思路 10240172.3原理框图 10267212.4设计的意义

106268第三章

系统硬件电路的设计 11252773.1

主控芯片的选择

11221283.2

硬件电路的实现

1175213.2.1电源电路 11220503.2.2电机转速脉冲产生电路

12266413.2.3计数电路 1538063.2.4控制电路 1743803.2.5显示电路设计 2016670第四章电路的焊接与调试 22319574.1电路连接过程的注意事项 22221814.2电路的调试 2345514.3转速测量系统的误差分析 2530816第五章总结与展望 26265065.1总结 26123785.2展望 2621874致谢 2724646参考文献 2810082附录：电机转速测量系统原理图 29第一章绪论1.1课题研究的目的和意义电机是将电能从最初的能源形式转换过来的重要桥梁，又是再将大部分电能转换为机械能的装置，电机在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备，在电力工业中，将机械能转换为电能的发电机以及将电网电压升高或降低的变压器，都是电力系统中的关键设备。在工矿企业中，各种机床电机、轧钢机、压缩机、起重机、风机，交通运输中的汽车电器、电力机车、磁悬浮列车、城市轨道列车，农业中的电力排蘸、农产品加工，日常生活中汽车、办公设备、电冰箱、空调、洗衣机，航海和航空领域中的航船推进电源、航空电机，还有国防、文教、医疗等领域都需要不同特性的电机来驱动和控制。随着工业企业电气化、自动化、电脑化的发展，还需要众多的精密控制电机，作为整个自动控制系统中的重要元件。转速是衡量能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量,对于所有旋转机械而言，都需要及时的监测其主轴的转速，电机转速测量仪能准确的反应电机的工作状况，直观的显示动力系统在各个状态下的工作情况，让工作人员能随时了解机器的工作情况，使之保持最佳状态。1.2

转速测量在国内外的研究

电机是工业生产的直接动力，电机是利用电磁感应原理工作的机械，随着生产的发展而不断发展，电机测速仪作为生产设备的一部分，也随电机技术的发展不断改进。转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，许多动力机械的特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。

转速测量的方法很多，测量仪表的型式也多种多样，其使用条件和测量精度也各不相同。根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量仪表与非接触式转速测量仪表。前者在使用时必须与被测转轴直接接触，如离心式转速表、磁性转速表与测速发电机等；后者在使用时不需要与被测转轴接触,如光电式转速表、电子数字式转速表、闪光测速仪等。随着科学技术的迅速发展,转速测量仪表已步入现代化、电子化的行列。过去曾经使用过的接触式测量仪表,如离心式转速表、磁性转速表、微型发电机转速表及钟表式定时转速表，均已先后受到冷落.而利用已知频率的闪光与被测轴转速同步的方法来测速的闪光测速仪，虽属非接触式仪表，目前仍有应用,但也退居次要地位。代之而起的是非接触式的电子与数字化的测速仪表。这类转速仪表大多具有体积小、重量轻、读数准确、使用方便等优点，容易实现电脑荧屏显示和打印输出，能够连续的反映转速变化，既能测定发动机稳定情况下的平均转速,也能够用来在足够小的时间间隔这一特定条件下测定发动机的瞬时转速。

转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往可能成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，转速测量系统已经普遍的应用在国民经济发展中。1.3电机转速的测量方法电机转动的速度称为转速，转速通常用单位时间内的转速表示，单位常为转/分或

r/min。每秒钟的转速也称为转动频率，它是转动周期的倒数。转速的电测法很多，下面就简单的介绍几种：1.3.1测频法“M法”在一定测量时间T内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数m1来测量转速，如图1-1“M”法测量转速脉冲所示，设在时间T内，转轴转过的弧度数为Xτ，则转速n可由下式表示：(1-1)转轴转过的弧度数Xτ如下式所示：(1-2)图1-1“M”法测量转速脉冲将（1-2）式代入（1-1中）可得转速n的表达式为：（1-3）P-为转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲数；

n-转速：单位（转/分）；T-定时时间：单位（秒）。在该方法中，由于定时时间T和脉冲不能保证严格同步，以及在T内能否正好测量外部脉冲的完整的周期，可能产生的1个脉冲的量化误差。因此，为了提高测量精度，T要有足够长的时间。定时时间可根据测量对象情况预先设置。设置的时间过长，可以提高精度，但在转速较快的情况下，所计的脉冲数增大（码盘孔数已定的情况下），限制了转速测量的量程。而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。1.3.2测周期法“T法”转速可以用两脉冲产生的间隔宽度来决定。用以采集数据的码盘，可以是单孔或多孔，对于单孔码盘测量两次脉冲间的时间，就可测出转述数据，也可以用时钟脉冲数来表示。对于多孔码盘，其测量的时间只是每转的1/N，N为码盘孔数。如图1-2“T”法脉宽测量所示。由定时器测得,在内计数值若为，则计算公式为：(1-4)即：(1-5)-基准时钟脉冲频率：单位（Hz）；

-转速:单位（转/分）；

-时基脉冲。图1-2“T”法脉宽测量由

“T”法脉宽测量可知“T”法测量精度的误差主要有两个方面，一是两脉冲的上升沿触发时间不一致而产生的；二是计数和定时起始和关闭不一致而产生的。因此要求脉冲的上升沿（或下降沿）陡峭和计数和定时严格同步。测周法在低转速时精度较高，但随着转速的增加，精度变差，有小于一个脉冲的误差存在。1.3.3

测频测周法“M/T法”所谓测频测周法，即是综合了“T”法和“M”法分别对高、低转速具有的不同精度，利用各自的优点而产生的方法，精度位于两者之间，如图3“M/T”法定时/计数测量所示。“M/T”法采用三个定时/计数器，同时对输入脉冲、高频脉冲（由振荡器产生）、及预设的定时时间进行定时和计数，反映转角，反映测速的准确时间，通过计算可得转速值n。该法在高速及低速时都具有相对较高的精度。测速时间由脉冲发生器脉冲来同步，即等于个脉冲周期。由图1-3可见，从a点开始，计数器对和计数，到达预定的测速时间b点时，单片机发出停止计数的指令，因为不一定正好等于整数个脉冲的周期，所以，计数器仍对高频脉冲继续计数，到达c点时，脉冲发生器脉冲的上升沿使计数器停止，这样，就代表了个脉冲周期的时间。“M/T”法综合了“T”和“M”两种方法，转速计算如下：

设高频脉冲的频率为，每转脉冲发生器发出P个脉冲，由式（1-2）和（1-5）可得M/T法转速计算公式为：（1-6）n-转速值：单位（转/分）；

-晶体震荡频率：单位（Hz）；

-输入脉冲数；

-时基脉冲数。图1-3

“M/T”法定时/计数测量通过上面的分析可知，M法适合于高速测量，当转速越低，产生的误差会越大。T法适合于低速测量，转速增高，误差增大。M/T这种转速测量方法的相对误差与转速n无关，只与晶体振荡产生的脉冲有关，故可适合各种转速下的测量。保证其测量精度的途径是增大定时时间T，或提高时基脉冲频率。因此，在实际操作时往往采用一种称变M/T的测量方法，所谓变M/T法，是在M/T法的基础上，让测量时间始终等于转速输入脉冲信号的周期之和。并根据第一次的所测转速及时调整预测时间,兼顾高低转速时的测量精度。基于M法测量速度，电路和程序均较为简单，且可以在一定的条件下满足精度的要求，所以本设计中采用M法进行测量。第二章

转速测量系统的总体方案2.1设计任务

根据已学过的知识，设计测量电机转速的电路，绘制电路原理图，要求设计电路能够可靠的工作且满足要求，选取合适的集成芯片，尽量简化电路，做到电路板的经济最小化

，焊接元器件并完成电路的调试。2.2设计思路本转速测量系统主要由电机、光电传感器、定时电路、计数电路、显示部分组成。电机测速原理是将信号采集与被测物体的转动相关联，由原理图可知，信号采集部分是由电动机、遮光板、和光电耦合器组成。光电耦合器直接输出高低电平，随着转盘的不断转动，就不断产生脉冲信号，经脉冲整形后送入计数器，转化为计数脉冲，脉冲信号的频率与转动速度成正比，根据单位时间间隔内的脉冲数，就可获得被测电机转速。2.3原理框图一般转速测量系统由以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示：电动机光电耦合器计数器数码显示器电动机光电耦合器计数器数码显示器延时复位多谐振荡器 延时复位多谐振荡器图2-1

转速测量系统框图2.4设计的意义

毕业设计(论文)是学生毕业前最后一个重要的学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验。同时又能了解电力电子技术的发展及应用，学会对一个项目独立的设计，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高同学综合运用知识的能力。为今后从事生产和科研打下良好的基础，更好地适应社会，是非常重要的一个阶段。第三章

系统硬件电路的设计3.1

主控芯片的选择

高精度电机转速仪系统设计是以主控芯片元件为核心，扩展一些外部电路和外围设备，组成电机测速系统，主要用于电机测速等工农业生产过程中。

在系统设计总体方案的确定中，首先是确定所选择的主控芯片，因为主控芯片是整个设计的核心，所有的外围电路设备都是以主控芯片为中心，是选择其他硬件电路的基础，按照本设计系统的要求，不采用单片机系统，由于在模数逻辑电路的设计中，首先是采集信号，再加上专门的计数、译码和锁存电路。这样设计的电路结构简单，使用方便。本次设计采用了高集成度芯片CD40110和CD40106做为主控芯片，使电路设计简单，并且能够大大提高可靠性。3.2

硬件电路的实现

本测速系统主要由电源电路、脉冲产生及整形电路、脉冲计数电路、控制电路及显示部分组成。3.2.1电源电路在电子电路中，一般都需要稳定的直流电源供电，根据设计电路参数的要求，本次设计需要正负5V直流电源供电，但考虑到在毕业设计的过程中用直流干电池比较方便，所以选用3节5号干电池代替5v电压源。虽然3节5号干电池的电压只有4.5v，但是电路各部分仍能正常工作过，这给电路的调试带来了很大的方便。如下所示，图3-1是电机调速部分电源电路。图3-1电机调速部分电路在电源正负极之间加一滤波电容，可以将输入电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。给直流电机串联一三极管，并和可变电阻W10K、固定电阻R24并联就可以对电机转速进行调节。可变电阻主要是改变电机两端的电压，三极管主要是对电流进行放大，驱动直流电动机。本设计采用S8050PNP小功率三极管，其引脚图见图3-2。图3-2S8050引脚图3.2.2电机转速脉冲产生电路

电机转速脉冲产生电路包括传感器脉冲采集电路和脉冲整形放大电路。（1）光电传感器的脉冲采集电路在电动机的测速系统中，在电机的转轴上安装测光电传感器或光电编码盘等测速装置，利用电机中转子的旋转所产生的脉冲来反映它的转速。通常所用的传感器有霍尔传感器和光电式传感器。霍尔传感器具有结构简单紧凑、灵敏度高以及传送过程无抖动现象，频率响应宽、寿命长等特性。但霍尔传感器存在一定程度的磁不敏感区，会降低电机转速测量的可靠性，增大测量误差，且对安装位置要求精确，因此安装调试比较复杂，并且用于产品开发时，会间接增加开发成本。而光电式传感器是利用光电元件，使用遮光板对信号进行阻断，产生一系列反映转子转速位置的脉冲信号。其检测分辨率高、性能稳定，适用于检测各种设备转速，因此本设计采用光电式传感器。

本设计采用透射式光电传感器来采集电机转速的信号。相对于传统的方法而言，该方法将成本低，其性能稳定，器件体积小，适用于进行各种电机测速。如图3-3所示，分别为ITR-9608红外光电传感器和遮光板。图3-3ITR-9608光电传感器和遮光板如图3-3所示，遮光板的中心点位置用来固定在电机转轴上。传感器固定在支架上，使遮光板放置在槽式传感器的槽中间（发光二极管与光敏电阻之间）。如下图所示电路是光电传感电路及脉冲产生电路转换电路。槽式电传感器由+5V电源供电使光电二极管持续发光，当槽中无遮蔽挡物时，光敏三极管感光导通，输入到运放为0V，有遮挡物时光敏三极管断截止，输出端out为+5V。信号盘随电机转轴旋转时，信号盘的缺齿经过探头时，光透过缺口产生感应。传感器就输出1个脉冲信号，但是由于光电晶体管导通与关断时，有相应的时间延迟，致使传感器直接产生的脉冲信号，并没有严格的上升沿与下降沿，这对脉冲信号的采集极为不便，因此由传感器产生的脉冲信号还需要一定的整形与放大，这样才能有严格的上升沿与下降沿，便于电机转速脉冲信号的采集，电机转速脉冲信号输出如图3-4所示。图3-4信号采集及脉冲整形在实际电机工作状态中，会受到各方面的干扰，波形会存在许多杂波成分，需要对波形进行处理，处理成方便计数器计数的矩型波。

波形处理电路由一个施密特触发器组成。如上图，当输入电压逐步升高时，致使VI>施密特上限阀值电压VT+，内部触发器发生翻转。当VI逐步下降时，致使VI<下限阀值电压VT-，电路再次发生翻转，通常VT+>VT-。所以只要VI<VT-电路就能稳定在低电平，VI>VT+电路就稳定在高电平，这样就有效的防止了杂波的干扰，并使输出得到矩形脉冲，符合计数器计数的需求。典型的施密特其工作波形如图3-5：图3-5用施密特触发器实现脉冲整形本设计选用集成施密特触发器CD40106，引脚图如下所示，可以看出内部含有六路同样的施密特触发器，

每个电路均为在两输入端具有施密特触发器功能的反相器，我们先使用其中一组。图3-6CD40106引脚图3.2.3计数电路计数部分选用CMOS4000系列芯片CD40110，下面对该芯片做简要说明：

CD40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。

图3-7为CD40110引脚图。图3-7CD40110引脚图表3-1

CD4O110逻辑功能表根据CD40110的引脚说明和逻辑功能表，我们对计数电路进行设计，脉冲计数模块由3个CMOS器件CD40110级联而成，CD40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器、状态锁存、七段显示、译码输出等功能。CD40110的2个计数时钟输入端CPU（9脚）和CPD（7脚），分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。在电机转速测量的过程中，所以我们选择使用加法计数时钟端CPU。CD40110的QCO（10脚）和QBO（11脚）为加进位输出和减借位输出，一般为高电平有效，当计数器从0～9时，QBO输出负脉冲；从9～0时QCO输出负脉冲。在多片级联时，只需要将QCO接至下级CD40110的CPU端，就可组成加法计数器。TE（4脚）为触发器使能端，TE=0时计数器工作，TE=1时计数器处于禁止状态，设计中将其接低电平。LE（6脚）为锁存控制端，LE=1时显示数据保持不变，但它内部的计数器仍正常工作，将其与单稳态触发器的输出相接，对数码管显示的脉冲数进行锁純。CR(5脚)为计数器清零段，将它和多谐振荡器的输出相连，就会对计数器进行清零。a,b,c,d,e,f,g(1,15,14,13,12,3,2脚)为信号输出端，与七段数码管链接。3.2.4控制电路在数字技术的各种应用中，经常需要用到矩形波、方波、尖顶波和锯齿波等脉冲形波，它们经常用来作为电路的开关和控制信号。下面将介绍多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器。其中，多谐振荡器能直接产生脉冲信号，施密特触发器能对已有的信号进行变换、整形，单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时等。3.2.4.1施密特触发器施密特触发器又称为电平触发的双稳态触发器，其逻辑符号及电压传输特性如图3-8。所示。其中图3-8（ａ）为不带反相器的施密特触发器，而图3-8（ｂ）是带反相器的施密特触发器。图3-8施密特触发器逻辑符号及电压传输特性由施密特触发器的电压传输特性可以看出，它具有如下特点：（１）

有两个稳定状态。一个稳态输出为高电平，另一个稳态输出为低电平。这两个稳态要靠输入信号电平来维持。

（２）

具有滞回电压传输特性。当输入信号高于时，电路处于一个稳定状态，称作上触发电平或正向阈值电压；当输入信号低于时，电路处于另一稳定状态，称作下触发电平或负向阈值电压；而当输入信号处于两触发电平之间时，其输出保持原状态不变。集成施密特触发器集成施密特触发器产品的种类较多，属TTL电路的有7413、7414、74132等，属CMOS电路的有CD40106、CC4583等。TTL集成施密特触发器的上触发电平大约在1.7V左右，下触发电平大约在0.8V左右，其回差电压大约在0.9

V左右。

CMOS集成施密特触发器具有电压范围宽的特点，所以工作在不同的电源电压情况下，所得、和皆有一定的分散性。比如CD40106，电源电压＝15V时，＝6.8V∼10.8V，

＝4∼7.4V，＝1.65V。当＝5V时，＝2.2∼3.6V，＝0.9∼2.8V,

＝0.31.6V。3.2.4.2定时电路设计定时电路由施密特触发器组成的多谐振荡器，在数字系统中，经常用到矩形脉冲作为时钟信号来控制和协调整个系统的工作，能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形波发生器。由于矩形波中包含有丰富的高级谐波，所以又称为多谐振荡器，和单稳态触发器或施密特触发器不同，多谐振振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态，两暂稳态之间的相互转换不需要外加触发信号，而是靠电路本身来完成的。1.电路组成和工作原理

图3-9(a)所示电路是用施密特触发器构成的多谐振荡器

.它是将施密特触发器的反相输出端经RC积分电路回到输入端构成。接通电源的瞬间,由于电容C的初始电压为零,即施密特触发器的输入电压为低电平,故电路

输出为高电平，电路进入第一个暂稳态，在此期间，输出高电平经电阻R向电容C充电，使以指数规律增加。当电容C上的电压增加到略大于施密特触发器的上触发电平时，施密特触发器输出从高电平跳变到高电平，电路从第二暂稳态又返回到第一暂稳态。电路如此周而复始地改变状态，产生自激振荡。电路的工作波形如图3-9（b）所示。图3-9用施密特触发器构成的多谐振荡器采用施密特触发器构成的多谐振荡器电路结构简单，这种振荡电路可以代替晶体振荡电路，它适用于低频振荡电路，一般用于产生1HZ~1MHZ的低频信号，仅需外接一个电容和电阻，这种振荡电路，只需增大电阻R即可降低频率。2.振荡周期估算

使用CMOS施密特触发器，而且，，则由图3-（b）所示波形可得电路的振荡周期为：图3-10多谐振荡器周期3.2.4.3锁純电路设计锁存电路是用CMOS集成施密特触发器构成的单稳态触发器，如图3-10所示，触发脉冲经RC微分电路加到施密特触发器的输入端，在输入脉冲作用下，使得施密特触发器的输入电压依次经过和两个转换电平，从而在输出端得到一定宽度的矩形脉冲。具体工作过程如下：图3-10施密特触发器构成的单稳态触发器稳态时，输入=0，=0，输出＝。当幅度为的正触发脉冲加到电路输入端时，跳变到。由于＞，所以电路状态翻转，＝，进入暂稳态。在稳态期间，随着电容C的充电，按指数规律下降，当下降到略低于时，电路状态再次翻转，返回到原来的稳态，输出＝。

电路各点的波形如图3-10（b）所示。输出脉冲的宽度取决于RC微分电路中电阻R上的电压从初始值下降到所需的时间。根据简单RC电路过渡过程分析的三要素法，可得：3.2.5显示电路设计LED数码管显示电路采用LED数码管显示，LED（Light-Emitting

Diode）是一种外加电压从而渡过电流并发出可见光的器件。LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。LED数码管里面有八个发光二极管。引脚分别记作a、b、c、d、e、f、g、bd，其中bd是小数点，abcdefgh

分别控制8个段，称为段码。3、8脚是数码管的公共端，公共端可以用三极管控制连接电源，由此可以控制整个数码管点亮或熄灭。常用的LED数码管有两种，一种是共阳极一种是共阴极的。共阴极数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管电流大小只有1～2

mA，最大极限电流也只有10～30

mA，所以它的输入端在5

V电源或高于TTL高电平(3.5

V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。LED数码管实物图如图3-11所示，图3-11七段共阴极数码管LED数码管通过点亮特定的字段来显示数字或符号。共阴与共阳七段LED数码管的显示字符与对应的显示段码如下表所示，共阳七段数码管的段码和共阴七段数码管段码互为反码。表3-2

共阴极七段数码管和共阳极七段数码管的显示段码表CD40110BE做数码管的驱动LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，CD4511是一个用于驱动共阴极

LED

（数码管）显示器的芯片，具有BCD转换、锁存控制、译码及驱动等功能。CMOS电路能提供较大的电流，可直接驱动LED。TB为触发器使能端，加低电平时，计数器正常工作，加高电平时，计数器处于禁止状态。LE是锁存控制端，高电平时锁存，但内部计数器仍正常刚工作。a～g是

7

段输出，可驱动共阴LED数码管。若要显示多位，只需将其级联，每级输出接一只

LED

数码管即可。所谓共阴

LED

数码管是指

7

段

LED

的阴极是连在一起的，在实际应用中，限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时，我们选择大小为1K的限流电阻。计数与显示的电路如图3-12，在电路的工作过程中，计数脉冲由测速脉冲和控制电路同时控制输入，将所计脉冲数通过数码管显示。图3-12显示电路第四章电路的焊接与调试4.1电路连接过程的注意事项芯片的焊接：要认清方向，找准第一脚，不要倒插，所有IC的插入方向一般应保持一致，管脚不能弯曲折断；元器件的装插：去除元件管脚上的氧化层，根据电路图确定器件的位置，并按信号的流向依次按顺序连接元器件；导线的选用：连接导线的直径应与过孔（或插孔）相适应，过粗过细均不好，为检查电路方便，要根据不同用途，选择不同颜色的导线，一般习惯是正电源用红线，负电源用黑线，信号线用其它颜色的线；连接用的导线要求紧贴板上，焊接或接触良好，连接线不允许跨越IC或其他器件，尽量做到横平竖直，便于查线和更换器件。在电路的输入、输出端和其测试端应预留测试空间和接线柱，以方便测量调试；布局合理和组装正确的电路，不仅电路整齐美观，而且能提高电路工作的可靠性，便于检查和排除故障。4.2电路的调试调试过程中的注意事项一、调试之前要熟悉各种仪器的使用方法,并仔细加以检查，避免由于仪器使用不当或出现故障而作出错误判断。

二、测试仪器和被测电路应用有良好的共地，只有使仪器和电路之间建立一个公共的参考点，测试的结果才是准确的。

三、调试过程中，发现器件或接线有问题需要更换或修改时，应关断电源，持更换完毕认真检查后方可重新通电。

四、调试过程中，不但要认真观察和检测，还要认真记录。包括记录观察的现象、测量的数据、波形及相位关系，必要时在记录中应附加说明，尤其是那些和设计部符号的现象更是记录的重点。依据记录的数据才能把实际观察的现象和理论预计的结果加以定量比较，从中发展问题，加以改进，最终完善设计方案。通过过收集第一手资料可以帮助自己积累实际经验，切不可低估记录的重要作用。

整个电路的成功与否，就在最后的调试了。在这次电路的调试过程中，遇到下面几个问题：

1、由于电路的连接错误，导致在计数时数码管上显示的数并不如预期的变化，首先遇到的问题就是数码管全部显示为000，经过一步一步的分析，是由于信号采集部分故障，查阅大量光电耦合器的资料后，发现光电开关接线错误，在更改小部分接线之后，问题得到解决，光电耦合器能正常采集信号，计数器正常工作。

2、第二个问题也是最关键的问题，关系到整个电路能否做出来的问题，在焊接的过程中由于对电路板的结构不太熟悉，导致把数码管焊在了电路板的最上面一排，导致整个电路短路，最后又重新焊接。在实际操作的过程中，我深深地意识到自身的不足，最后经过自己的努力终于完成了电路的调试。图4-1多谐振荡器的调试图4-2整个电路的调试通过调试，电路能够进行计数，显示脉冲的数目，并且能够按要求自动完成计数、锁存、保持、清零的工作。电路在工作的过程中，先接通电源，给各个模块提供稳定的工作电压，然后进行转速的测量。并且能够调节可调电阻改变电机的转速。我们可以通过脉冲数和电机转速的关系来得到最终的结果。4.3转速测量系统的误差分析本转速测量系统设计采用M法进行测速，硬件电路较简单，设计已基本完成题目中的各项要求，但是还是有一定的误差，经分析主要是系统误差和随机误差造成的：由于定时时间T和脉冲不能保证严格同步，以及在T内能否正好测量外部脉冲的完整的周期，可能产生的1个脉冲的量化误差，从而造成时间闸门的误差，这是造成测量误差的一个主要因素。另外，由于电机的转盘是采用塑料盘片磨制而成，高速旋转时容易打飘不稳，导致获得的脉冲信号频率与实际转速有一定的误差。误差测量由公式：可知，的量化误差是一个脉冲，故转速变化：（4-1）（4-2）其相对误差为：（4-3）（4-4）（4-5）-相对误差

-加入一个脉冲后的转速值

-转速误差

由式（4-5）可知：这里=4s，=100，

=0.1％。那么可以计算出，

n=60/0.5=150时，可以满足此要求，当n小于150时，误差将超出允许范围之外。实际测量工作中，闸门时间也是一个重要的因素，本程序中仅提供了一个4s固定的闸门时间，实际工程中，可根据需要，灵活地选择闸门时间，兼顾各方面的要求，以取得更好的效果。第五章总结与展望5.1总结从总体上来看，电路设计制作还是比较成功的，跟以往的制作相比，本次电路完全是在个人的努力下作出来的，因此获得了很多的经验，一个良好的设计思路，是电路的生命。我们要在在思路设计上多花时间，因为前期看似慢，实际上恰恰给后期的制作带来很大的方便，效果往往是更节省了许多时间。电子制作慢工出细活，在制作过程中，不能马虎、粗心。心急吃不了热豆腐，不要急于求成。特别是电子类的设计制作更应该如此，必须一步一步来，逐个逐个调试，不可囫囵吞枣，贪图方便。通过这次课程设计使我巩固了我的专业课。在本次设计中，