CN101408553B - 一种转速测量及频率输出装置 - Google Patents
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Abstract
一种转速测量及频率输出装置，属于仪器仪表技术领域。它主要包括转速信号处理电路、转速信号变频输出电路、参数设置输入电路、转速及参数显示电路、瞬时转速数据存储电路和控制单元，各电路之间进行电气连接：它采用基于高性能低功耗的Atmega128L微控制器实现转速的测试、显示、存储及变频信号输出。不仅具备了常用的转速表的基本功能，还增加了转速信号的变频输出的功能，解决了在同一转速信号下需要不同的频率转速信号的需求，减少硬件成本，且操作方便，同时增加了瞬时转速测试和大容量转速数据存储功能，方便对瞬时数据进行分析。
Description
一种转速测量及频率输出装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种转速测量及频率输出装置，属于仪器仪表技术领域。[0002] 背景技术
[0003] 目前转速测试装置主要是完成转速测量和电压信号输出，同时可按一定的通讯协议实现测量装置与计算机进行数据交换。但是目前转速测试装置仅仅提供对转速输入信号的处理及电压信号输出，但是没有考虑对转速信号进行变频输出处理，这不能满足在同一输入转速信号下需要不同转速频率信号的装置的要求。比如在大多数的调速器试验台中采用磁电传感器测量转速，信号盘是60齿，因此每转输出的脉冲数是60个，但有些调速器需要每转180个脉冲信号，而有些需要120个脉冲信号。同时在很多的工作现场中无法实现与计算机进行通讯，只能通过人工记录数据，因此无法实现大批量瞬时转速数据的自动记录和储存；[0004] 发明内容
[0005] 为了解决上述测速装置存在的问题，本发明提供一种转速测量及频率输出装置，该装置应实现功能更齐全的转速测试，在实现转速信号处理及测量的同时，增加转速信号变频输出模块以及瞬时转速储存功能模块。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种转速测量及频率输出装置，它主要包括转速信号处理电路、转速信号变频输出电路、参数设置输入电路、转速及参数显示电路、瞬时转速数据存储电路、复位和振荡电路和控制单元，各电路之间进行电气连接；其特征是：
[0007] (1)它采用基于高性能低功耗的Atmegal28L单片机实现转速的测试、显示、存储及变频信号输出；
[0008] (2)所述转速信号处理电路采用耦合电路、滤波电路、保护电路、放大电路、比较整形电路和光耦电路，各电路之间进行电气连接；耦合电路主要采用电容耦合的方式；滤波电路采用电容一端接信号端另一端接地，去掉高频干扰信号；保护电路用两个二极管反极性并接组成，限制过高幅值的电压信号通过，以保护后续电路；放大电路采用集成芯片LM324的A部和第一电阻组成的放大器进行信号放大；比较整形电路采用由所述集成芯片LM324的B部和第二电阻组成的迟滞比较器，将转速信号为方波脉冲信号；光耦电路采用6137集成芯片，将转速信号与单片机系统进行隔离；
[0009] (3)所述转速信号变频输出电路采用基于Atmegal28L单片机的P丽控制接口以及快速光耦6N137实现转速信号的变频隔离输出，变频系数通过参数设置输入电路进行设置，并保存在芯片中；
[0010] (4)所述瞬时转速数据储存电路采用基于SPI通讯的匪C卡存储电路，利用Atmegal28L单片机集成的SPI通讯协议实现，在接口电路上具备读写保护功能和存储卡在线检测功能，每根数据线加上拉电阻；
[0011 ] (5)所述转速及参数显示电路采用ZLG7289集成显示芯片，利用Atmegal28L单片机引脚模拟SPI通讯实现与集成芯片的数据交换，采用共阴极4位LED显示，转速显示范围是0〜9999RPM。
[0012] (6)参数设置电路采用三个独立按键输入模式，分为设置按键、增加和减少按键，
实现基本参数设定，包括变频系数设定、存储瞬时转速设定、显示参数设定。
[0013] 本发明的有益效果是：一种转速测量及频率输出装置，它主要包括转速信号处理
电路、转速信号变频输出电路、参数设置输入电路、转速及参数显示电路、瞬时转速数据存
储电路和控制单元，各电路之间进行电气连接：它采用基于高性能低功耗的Atmegal28L微
控制器实现转速的测试、显示、存储及变频信号输出。不仅具备了常用的转速表的基本功
能，还增加了转速信号的变频输出的功能，解决了在同一转速信号下需要不同的频率转速
信号的需求，减少硬件成本，且操作方便，同时增加了瞬时转速测试和大容量转速数据存储
功能，方便对瞬时数据进行分析。
附图说明
[0014] 图1是一种转速测量及频率输出装置的电路框图
[0015] 图2是一种转速测量及频率输出装置的转速信号处理电路图
[0016] 图3是一种转速测量及频率输出装置的电路原理图
[0017] 1、转速信号变频输出电路，2、存储电路，3、复位和振荡电路，4、瞬时转速数据存储 电路，5、参数设置输入电路，6、转速信号处理电路，7、控制单元
具体实施方式
[0018] —种转速测量及频率输出装置，它主要包括转速信号处理电路6、转速信号变频输 出电路1 、参数设置输入电路5 、转速及参数显示电路4、瞬时转速数据存储电路2 、复位和振 荡电路3和控制单元7，各电路之间进行电气连接。
[0019] 图2示出的转速信号处理电路6是由耦合电路、滤波电路、保护电路、放大电路、比 较整形电路和光耦电路组成。信号经过耦合电容EZ1 ，然后经过DZ1和DZ2 二极管组成的限 幅电路，保护后续电路，电压被限制在二极管的压降范围之内；限幅信号经过由R22、 R23、 RZF和U324A组成的放大电路对信号进行放大，放大后的信号经过R24、 R25、 R26和U324B 组成的迟滞比较器，去掉抖动的干扰信号，在经过施密特触发器UZA，然后与JZ1371 (光耦 6N137)快速光耦隔离器对信号进行隔离，然后输入控制单元7的外中断引脚INT1中，经过 信号的处理，采用测脉宽的方法实现转速的测量。
[0020] 图3中示出了转速信号变频输出电路1 、参数设置输入电路5、转速及参数显示电 路4、瞬时转速数据存储电路2、复位和振荡电路3和控制单元7，各电路之间进行电气连接。 转速变频信号输出电路1采用基于Atmegal28L芯片的P丽控制接口以及快速光耦6N137实 现转速信号的变频隔离输出。其主要的组成芯片是U3(光耦6N137)和Ul(Atmegal28L高 性能单片机），U3的引脚3与Ul的0C3A引脚相连，U3实现输出信号与Ul输出信号进行隔 离，减少外部连接设备对系统的干扰；P丽控制主要是通过U1内部16位定时器T3来实现。 为了获得转速信号的变频信号输出首先通过中断口 INT1和16定时器T1检测输入转速信 号的脉宽T，然后设定定时器3的工作模式为快速P丽模式15，通过控制0CR3A的值来改变 输出频率。
[0021] 参数设置输入电路5是采用三个独立的按键，功能按键SAVE、减一按键SSUB、加一SADD，然后经过三个上拉电阻Rsave、 Rsub、 Radd，将输入信号直接与Ul的PA3、 PA4、 PA5进 行连接。功能按键进行不同参数（变频的倍数、齿数等）选择设置。加减按键可对参数的 各位进行修改。
[0022] 转速及参数显示电路4采用U2 (ZLG7289)集成显示芯片，利用Atmegal28L单片机 引脚模拟SPI通讯实现与集成芯片的数据交换，采用供阴极4位LED显示，因此本装转速置 显示范围是0〜9999RPM。 U2芯片的CS、CLK和DATA引脚与Ul的PC5、PC4、PC3连接，PC5 控制片选，PC4控制模拟时钟信号输出，PC3控制模拟数据移位输出，通过软件模拟SPI数据 通讯，实现显示控制；调节电阻SREGA到SREGDP可控制显示亮度。
[0023] 瞬时转速大容量储存电路2采用基于SPI通讯的匪C卡存储电路，利用Ul集成 的SPI通讯模块实现，J2为匪C卡的接口 ， J2的数据通讯线D0、DI、 SCLK与Ul的SPI接口 (PB3、 PB2、 PB1)相连接，实现基于SPI通讯的数据传输；J2的INSERT引脚与Ul的PB5进 行连接，检测存储设备是否是在线；J2的WP引脚与Ul的PBO进行连接，检测存储设备是否 是允许读写，保护数据安全；复位和振荡电路3是实现Ul可靠的复位和Ul主工作频率的产 生，其中Yl是8MHZ石英晶振，Cl和C2是22PF的电容。
Claims (1)
- 一种转速测量及频率输出装置，它主要包括转速信号处理电路(6)、转速信号变频输出电路(1)、参数设置输入电路(5)、转速及参数显示电路(4)、瞬时转速数据存储电路(2)、复位和振荡电路(3)和控制单元(7)，各电路之间进行电气连接；其特征是：(1)它采用基于高性能低功耗的Atmega128L单片机实现转速的测试、显示、存储及变频信号输出；(2)所述转速信号处理电路(6)采用耦合电路、滤波电路、保护电路、放大电路、比较整形电路和光耦电路，各电路之间进行电气连接；耦合电路主要采用电容耦合的方式；滤波电路采用电容一端接信号端另一端接地，去掉高频干扰信号；保护电路用两个二极管反极性并接组成，限制过高幅值的电压信号通过，以保护后续电路；放大电路采用集成芯片LM324的A部和第一电阻组成的放大器进行信号放大；比较整形电路采用由所述集成芯片LM324的B部和第二电阻组成的迟滞比较器，将转速信号为方波脉冲信号；光耦电路采用6137集成芯片，将转速信号与单片机系统进行隔离；(3)所述转速信号变频输出电路(1)采用基于Atmega128L单片机的PWM控制接口以及快速光耦6N137实现转速信号的变频隔离输出，变频系数通过参数设置输入电路(5)进行设置，并保存在芯片中；(4)所述瞬时转速数据储存电路(2)采用基于SPI通讯的MMC卡存储电路，利用Atmega128L单片机集成的SPI通讯协议实现，在接口电路上具备读写保护功能和存储卡在线检测功能，每根数据线加上拉电阻；(5)所述转速及参数显示电路(4)采用ZLG7289集成显示芯片，利用Atmega128L单片机引脚模拟SPI通讯实现与集成芯片的数据交换，采用共阴极4位LED显示，转速显示范围是0～9999RPM。
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