專利名稱：一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前轉(zhuǎn)速測(cè)試裝置主要是完成轉(zhuǎn)速測(cè)量和電壓信號(hào)輸出，同時(shí)可按一定的 通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)測(cè)量裝置與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但是目前轉(zhuǎn)速測(cè)試裝置僅僅提 供對(duì)轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)的處理及電壓信號(hào)輸出，但是沒(méi)有考慮對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行變頻 輸出處理，這不能滿足在同一輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)下需要不同轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)的裝置的
要求。比如在大多數(shù)的調(diào)速器試驗(yàn)臺(tái)中采用磁電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速，信號(hào)盤(pán)是60 齒，因此每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)是60個(gè)，但有些調(diào)速器需要每轉(zhuǎn)180個(gè)脈沖信號(hào)， 而有些需要120個(gè)脈沖信號(hào)。同時(shí)在很多的工作現(xiàn)場(chǎng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行 通訊，只能通過(guò)人工記錄數(shù)據(jù)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄 和儲(chǔ)存；

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述測(cè)速裝置存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出 裝置，該裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)功能更齊全的轉(zhuǎn)速測(cè)試，在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)處理及測(cè)量的同 時(shí)，增加轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出模塊以及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速儲(chǔ)存功能模塊。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所釆用的技術(shù)方案是 一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出
裝置，它主要包括轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路、轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路、參數(shù)設(shè)置輸入 電路、轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和控制單元，各電路之間 進(jìn)行電氣連接
(1) 它采用基于高性能低功耗的Atmegal28L微控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)試、 顯示、存儲(chǔ)及變頻信號(hào)輸出。
(2) 所述轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路采用耦合電路、濾波電路、保護(hù)電路、放大 電路、比較整形電路和光耦電路，各電路之間進(jìn)行電氣連接。耦合電路主要采用電容耦合的方式；濾波電路采用電容一端接信號(hào)端另一端接地，去掉高頻干
擾信號(hào)；保護(hù)電路用兩個(gè)二極管反極性并接組成，限制過(guò)高幅值的電壓信號(hào)通 過(guò)保護(hù)后續(xù)電路；放大電路采用集成芯片LM324和電阻組成的放大器進(jìn)行信號(hào) 放大；比較整形電路采用由LM324和電阻組成的遲滯比較器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)為方 波脈沖信號(hào)；光耦電路采用6137集成芯片，將轉(zhuǎn)速信號(hào)與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行隔離。
(3) 所述轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路采用基于Atmegal28L芯片的P麗控制接 口以及快速光耦6N137實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻隔離輸出，變頻系數(shù)通過(guò)參數(shù)設(shè)置 電路進(jìn)行設(shè)置，并保存在芯片中。
(4) 所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路采用基于SPI通訊的匿C卡存儲(chǔ)電路， 利用Atmegal28L單片機(jī)集成的SPI通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)，在接口電路上具備讀寫(xiě)保 護(hù)功能和存儲(chǔ)卡在線檢測(cè)功能，每根數(shù)據(jù)線加上拉電阻。
(5) 所述轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路采用ZLG7289集成顯示芯片，利用 Atmegal28L單片機(jī)引腳模擬SPI通訊實(shí)現(xiàn)與集成芯片的數(shù)據(jù)交換，采用共陰極 4位LED顯示，轉(zhuǎn)速顯示范圍是0 9999RPM。
(6) 參數(shù)設(shè)置電路采用三個(gè)獨(dú)立按鍵輸入模式，分為設(shè)置按鍵、增加和 減少按鍵，實(shí)現(xiàn)基本參數(shù)設(shè)定，包括變頻系數(shù)設(shè)定、存儲(chǔ)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速設(shè)定、顯示 參數(shù)設(shè)定。
本發(fā)明的有益效果是 一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置，它主要包括轉(zhuǎn)速信 號(hào)處理電路、轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路、參數(shù)設(shè)置輸入電路、轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電 路、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和控制單元，各電路之間進(jìn)行電氣連接它采用基 于高性能低功耗的Atmegal28L微控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)試、顯示、存儲(chǔ)及變頻 信號(hào)輸出。不僅具備了常用的轉(zhuǎn)速表的基本功能，還增加了轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻輸 出的功能，解決了在同一轉(zhuǎn)速信號(hào)下需要不同的頻率轉(zhuǎn)速信號(hào)的需求，減少硬 件成本，且操作方便，同時(shí)增加了瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)試和大容量轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，方便對(duì)瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。


圖1是一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置的電路框圖
圖2是一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置的轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路圖 圖3是一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置的電路原理圖
1、轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路，2、存儲(chǔ)電路，3、復(fù)位和振蕩電路，4、瞬時(shí) 轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，5、參數(shù)設(shè)置輸入電路，6、轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路，7、控制 單元
具體實(shí)施例方式
一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置，它主要包括轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路6、轉(zhuǎn)速信 號(hào)變頻輸出電路l、參數(shù)設(shè)置輸入電路5、轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路4、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)電路2、復(fù)位和振蕩電路3和控制單元7，各電路之間進(jìn)行電氣連接。
圖2示出的轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路6是由耦合電路、濾波電路、保護(hù)電路、放 大電路、比較整形電路和光耦電路組成。信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合電容EZ1，然后經(jīng)過(guò)DZ1 和DZ2二極管組成的限幅電路，保護(hù)后續(xù)電路，電壓被限制在二極管的壓降范 圍之內(nèi)；限幅信號(hào)經(jīng)過(guò)由R22、 R23、 RZF和U324A組成的放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行 放大，放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)R24、 R25、 R26和U324B組成的遲滯比較器，去掉抖 動(dòng)的干擾信號(hào)，在經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器UZA，然后與JZ1371 (光耦6N137)快速 光耦隔離器對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，然后輸入控制單元7的外中斷引腳INT1中，經(jīng) 過(guò)信號(hào)的處理，采用測(cè)脈寬的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
圖3中示出了轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路1、參數(shù)設(shè)置輸入電路5、轉(zhuǎn)速及參 數(shù)顯示電路4、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路2、復(fù)位和振蕩電路3和控制單元7，各 電路之間進(jìn)行電氣連接。轉(zhuǎn)速變頻信號(hào)輸出電路1采用基于Atmegal28L芯片 的P麗控制接口以及快速光耦6N137實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻隔離輸出。其主要的 組成芯片是U3 (光耦6N137)和Ul(Atmegal28L高性能單片機(jī))，U3的引腳3 與Ul的0C3A引腳相連，U3實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與Ul輸出信號(hào)進(jìn)行隔離，減少外部 連接設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的干擾；P麗控制主要是通過(guò)Ul內(nèi)部16位定時(shí)器T3來(lái)實(shí)現(xiàn)。 為了獲得轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻信號(hào)輸出首先通過(guò)中斷口頂T1和16定時(shí)器T1檢測(cè)輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)的脈寬T，然后設(shè)定定時(shí)器3的工作模式為快速P麗模式15，通 過(guò)控制0CR3A的值來(lái)改變輸出頻率。
參數(shù)設(shè)置輸入電路5是采用三個(gè)獨(dú)立的按鍵，功能按鍵SAVE、減一按鍵 SSUB、加一 SADD，然后經(jīng)過(guò)三個(gè)上拉電阻Rsave、 Rsub、 Radd，將輸入信 號(hào)直接與U1的PA3、 PA4、 PA5進(jìn)行連接。功能按鍵進(jìn)行不同參數(shù)(變頻的倍 數(shù)、齒數(shù)等)選擇設(shè)置。加減按鍵可對(duì)參數(shù)的各位進(jìn)行修改。
轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路4采用U2(ZLG7289)集成顯示芯片，利用Atmegal28L 單片機(jī)引腳模擬SPI通訊實(shí)現(xiàn)與集成芯片的數(shù)據(jù)交換，采用供陰極4位LED顯 示，因此本裝轉(zhuǎn)速置顯示范圍是0 9999RPM。 U2芯片的CS、 CLK和DATA引腳 與U1的PC5、 PC4、 PC3連接，PC5控制片選，PC4控制模擬時(shí)鐘信號(hào)輸出，PC3 控制模擬數(shù)據(jù)移位輸出，通過(guò)軟件模擬SPI數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)顯示控制；調(diào)節(jié)電 阻SREGA到SREGDP可控制顯示亮度。
瞬時(shí)轉(zhuǎn)速大容量?jī)?chǔ)存電路2采用基于SPI通訊的畫(huà)C卡存儲(chǔ)電路，利用Ul 集成的SPI通訊模塊實(shí)現(xiàn)，J2為薩C卡的接口， J2的數(shù)據(jù)通訊線D0、 DI、 SCLK 與Ul的SPI接口 (PB3、 PB2、 PB1)相連接，實(shí)現(xiàn)基于SPI通訊的數(shù)據(jù)傳輸； J2的INSERT引腳與Ul的PB5進(jìn)行連接，檢測(cè)存儲(chǔ)設(shè)備是否是在線；J2的WP 引腳與Ul的PBO進(jìn)行連接，檢測(cè)存儲(chǔ)設(shè)備是否是允許讀寫(xiě)，保護(hù)數(shù)據(jù)安全；復(fù) 位和振蕩電路3是實(shí)現(xiàn)Ul可靠的復(fù)位和Ul主工作頻率的產(chǎn)生，其中Yl是8MHZ 石英晶振，C1和C2是22PF的電容。
權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置，它主要包括轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路(6)、轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路(1)、參數(shù)設(shè)置輸入電路(5)、轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路(4)、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(2)、復(fù)位和振蕩電路(3)和控制單元(7)，各電路之間進(jìn)行電氣連接；其特征是(1)它采用基于高性能低功耗的Atmega128L微控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)試、顯示、存儲(chǔ)及變頻信號(hào)輸出；(2)所述轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路(6)采用耦合電路、濾波電路、保護(hù)電路、放大電路、比較整形電路和光耦電路，各電路之間進(jìn)行電氣連接；耦合電路主要采用電容耦合的方式；濾波電路采用電容一端接信號(hào)端另一端接地，去掉高頻干擾信號(hào)；保護(hù)電路用兩個(gè)二極管反極性并接組成，限制過(guò)高幅值的電壓信號(hào)通過(guò)保護(hù)后續(xù)電路；放大電路采用集成芯片LM324和電阻組成的放大器進(jìn)行信號(hào)放大；比較整形電路采用由LM324和電阻組成的遲滯比較器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)為方波脈沖信號(hào)；光耦電路采用6137集成芯片，將轉(zhuǎn)速信號(hào)與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行隔離；(3)所述轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路(1)采用基于Atmega128L芯片的PWM控制接口以及快速光耦6N137實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻隔離輸出，變頻系數(shù)通過(guò)參數(shù)設(shè)置電路進(jìn)行設(shè)置，并保存在芯片中；(4)所述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路(2)采用基于SPI通訊的MMC卡存儲(chǔ)電路，利用Atmega128L單片機(jī)集成的SPI通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)，在接口電路上具備讀寫(xiě)保護(hù)功能和存儲(chǔ)卡在線檢測(cè)功能，每根數(shù)據(jù)線加上拉電阻；(5)所述轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路(4)采用ZLG7289集成顯示芯片，利用Atmega128L單片機(jī)引腳模擬SPI通訊實(shí)現(xiàn)與集成芯片的數(shù)據(jù)交換，采用共陰極4位LED顯示，轉(zhuǎn)速顯示范圍是0～9999RPM。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻率輸出裝置，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。它主要包括轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路、轉(zhuǎn)速信號(hào)變頻輸出電路、參數(shù)設(shè)置輸入電路、轉(zhuǎn)速及參數(shù)顯示電路、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和控制單元，各電路之間進(jìn)行電氣連接它采用基于高性能低功耗的Atmega128L微控制器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)試、顯示、存儲(chǔ)及變頻信號(hào)輸出。不僅具備了常用的轉(zhuǎn)速表的基本功能，還增加了轉(zhuǎn)速信號(hào)的變頻輸出的功能，解決了在同一轉(zhuǎn)速信號(hào)下需要不同的頻率轉(zhuǎn)速信號(hào)的需求，減少硬件成本，且操作方便，同時(shí)增加了瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)試和大容量轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，方便對(duì)瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
文檔編號(hào)G01P3/42GK101408553SQ20081022877
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者唐運(yùn)榜, 孫培巖, 滿長(zhǎng)忠 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)