《传感器电机轴偏心及震动系统设计报告张廷金.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器电机轴偏心及震动系统设计报告张廷金.doc（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 南通大学传感器及检测技术课程设计设计报告 项 目： 电机轴偏心及振动检测系统 班 级： 电132 姓 名： 张廷金 学 号： 1312021051 联系方式： 15862828376 学 期： 2015-2016-2 前言 电机是工农业及各行各业中使用最广泛的动力设备，其种类繁多，数量极大，是电气工作者在维修中涉及最多的电气设备。维护好电机，使它处于良好的运行状态意义十分重大。尤其是自动生产线上的电动机，一旦出了故障，若不及时处理，会造成重大的经济损失；而发电机若发生故障造成停机，经济损失更大。因此，在故障发生之前进行预报在电机的日常维护保养工作中至关重要。国内外电机维护的实践证明，电机运行
2、状态监测及故障诊断技术可以有效防止电机故障的发生，既减少了设备和人身的伤害，又降低了部件损耗，为实现节能降耗创造了条件，同时还可以保证生产均衡组织，提高作业率，获取巨大的经济效益，也提高了电机的自动化控制水平。目前，电机运行状态监测及故障诊断技术已成为电机高效运转的主要组成部分，所以研究电机运行状态在线监测装置的意义十分重大。电机设备一般工作连续性强且安全可靠性要求较高，在日常维护和安装调试过程中，经常会遇到因电机轴的窜动使电机无法可靠运行。因此，对电机轴窜动量的在线监测是电机运行状态监测的一项重要指标。由于电机轴窜动的原因很多，仅凭耳听，手摸的原始方法，已很难全面、准确的判断电机轴的运转状态
3、。采用先进的电机轴窜动在线监测技术，通过掌握电机轴在一定时期的运转状态，对其进行分析，有利于电机维护人员在最合适的条件下有准备的进行停机及检修电机，从而保证了电机的修理质量，也减少了损失。本设计将在前人研究的基础上，利用电涡流传感器作为测量器件，导出轴窜动的电压信号，再应用单片机系统对数据进行处理最终开发一套电机轴振动在线监测装置。此在线监测装置在所采集的数据超出工业要求时会自动报警，让电机维护人员及时采取相应的操作，以达到电机高效运转的目的。 目录绪论 1第一章 概述 11.1设计要求及背景 11.2设计目的 11.3设计原理 21.4 51单片机介绍 2第二章 系统方案的设计 42.1 背
4、景42.2 方案设计 4第三章 电机振动检测系统硬件设计63.1 传感器的选型 63.2AD/DA芯片的选择 83.3放大电路所用的芯片113.4分压电路123.5系统框图 13第四章 电动机振动检测系统的软件设计154.1 主程序 154.2电动机振动检测子程序164.3显示子程序 19第五章 电动机偏心轴检测系统205.1硬件设计 205.2软件设计21第六章 实验结果处理分析.23第七章 总结.25附录一 参考书目.26附录二 代码.26绪论 本设计主要研究电机轴轴向径向振动的检测方法。首先提出对电机轴振动监测的重要性，分析其轴向径向振动的原因。考察了目前电机轴振动监测的手段和装置的现状
5、，设计出了一套比较完善的在线监测系统。根据测量原理，考虑电机轴振动的频率和特点，综合考虑各种检测系统的优缺点，提出适合本系统的方案设计：采用非接触性位移传感器来作为测量器件，导出轴振动的电压信号，分析此信号的特征，选用相匹配的模数转换器。由于本系统中有轴向和径向两路信号，需选择相适应的多路模拟开关，再把数据送单片机进行处理，并进行显示，如果所采集的数据超出工业要求，系统会自动报警。系统的各种功能都由软件来实现。软件的设计包括主程序，定时中断服务程序，数据的采集，显示子程序，键盘子程序。第一章 概述1.1设计要求及背景 电机和所有的机器一样，在运行过程中有能量、介质、力、热量、磨损等各种物理和化
6、学参数的传递和变化，由此而产生各种各样的信息。这些信息变化直接地反映出系统的运行状态，而在正常运行和出现异常时，信息变化规律是不一样的，电机的诊断技术是根据电机运行时不同的信息变化规律，即信息特征来判别电机运行状态是否正常。电机故障诊断过程应包括异常检查、故障状态和部位的诊断、故障类型和起因分析三部分。在这里我们主要是对电机轴轴向径向窜动对电机的影响及检测方法的研究。1.2设计目的1、掌握电涡流传感器、压电传感器检测系统的工作原理；2、掌握电机轴偏心及振动系统的一般设计方法；3、掌握电机轴偏心及检测系统的性能指标和调试方法。4、掌握51单片机的一些应用。 1.3设计原理通过分析，可确定需设计系
7、统的电路原理框图如下图1.3.1所示：显示频率和幅值压电传感器涡流传感器UA741运放PCF8591传感器 放大电路 滤波电路 AD转换 51单片机 图1.3.1 电机轴偏心及振动检测系统原理框图1.4 51单片机介绍 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。51单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。 单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其
8、数据总线的宽度不断更新，从8位、16位迅速过渡到32位、64位，并且不断提高运算速度和完善通用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。因此，单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展，成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。 由于51单片机集成了几乎完善的中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，这给我们利用
9、单片机提供了极大的便利。单片机把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，运行速度更快，可靠性更高，抗干扰能力更强。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化，工作也相对稳定。51的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。因此，测控系统中，使用51单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。单片机的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，开发工具和语言也大大简化。 目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的最小系统。由设计的要求，只要做很小集成度的最小系统应用在一些小的控制单元。如图1.4.
10、1，其应用特点是:（1）全部I/O口线均可供用户使用。 （2）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。 （3）应用系统开发具有特殊性 图1.4.1 单片机最小系统图 单片机最小系统上图所示，其中有4个双向的8位并行I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3，都可以用于数据的输出和输入，P3口具有第二功能为系统提供一些控制信号。时钟电路用于产生51单片机工作所必须的时钟控制信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。 51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了
11、一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为30pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz。 第二章 方案的设计2.1 背景随着电机生产数量逐年增多，反映出的质量问题也越来越多，其中主要是转子轴向窜动量较大影响配套设备的正常使用，同时对电机自身轴承损坏也较大，因此对电机轴轴向和径向窜动的检测方法的研究意义十分重大。另外，电机日益增多，生产过程也日趋复杂，对电机的一些重要和关键的部位和项目进行连续监测，可以获得显著的效益，具体说有一下几个方面：1)减少突发事故造成的停产损失；2) 减少维修次数和维修成本；3)减少备件投资；4)提高
12、作业率及设备服役寿命；5)可实现有计划的停机检查；6)减少人员伤亡；7）优化人员配置。2.2 方案设计 2.2.1系统研究目标电机的振动的检测系统是以单片机为核心，位移传感器、PCF8591模/数转换器及外围电路组成。位移传感器采用的是压电传感器，传感器导出轴振动的电压信号，经A/D转换器转换成数字信号输入单片机进行处理。所有测量操作均由单片机控制软件来完成。系统可以检测位移传感器的输出信号。检测人员可以根据数码显示实时监控到电机轴轴向和径向振动的情况，工作人员根据实际的要求可以采取相应措施。2.2.2 测量方法的选择对电机来说，振动适用的主要频率范围是中频，通常把振动速度作为电机振动是否正常
13、的评估量。但根据本系统特征，考虑电机轴窜动的频率，决定采用位移传感器来作为测量元件。设计流程框图如下图2.2.1所示。单片机AD转换滤波电路，分压电路放大电路压电传感器显示 图2.2.1 振动检测流程框图2.2.3数据的获取及处理2.2.3.1数据的采样在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，必须把现场的各种测试参数转换为计算机可识别的数字量输入计算机进行数据处理。处理结果又必须转换为电压或电流，以推动执行机构工作。因此，模拟信号的数字化处理在计算机控制、数字信号处理和数字通信等领域中占有极为重要的地位。通常模拟信号都是连续变化的，是时间的函数。通过采样以后，将信号转化为时间上离散的值。
14、通常我们在工程上选择采样频率的基本原则是:在满足系统性能的前提下，尽可能选择较低的采样频率。对大多数工业生产过程中的物理量的控制，采样周期的选择可以按表1所列数据作为参考，再经现场调试最后确定采样周期。2.2.3.2数据的处理在此数据采集系统中，数据信号首先经过功率放大器，将微弱信号转变成标准信号，在滤波器的作用下，尽量剔除混入原始信号中的干扰部分，在采样、保持脉冲的作用下，将信号暂时保存起来，在多路开关的作用下进入A/D转换器。1）功率放大器模拟量输入通道中的放大器主要用来提高输入信号的信噪比及采样数据的精度，同时满足A/D转换器规定的量程输入。常用的放大器有四种类型:通用运算放大器、仪用放
15、大器、隔离放大器和可编程放大器。一般在满足电气特性的前提下，尽可能选用价格低廉、货源充足的电子元器件。2）滤波器测量信号被放大的同时，混杂在其中的噪声和干扰信号也被放大。滤波器可以用来突出有用信号而削弱其他信号。不同信号往往具有不同的频率，因此滤波通常用具有频率选择特性的电路来实现。常用的滤波器有一阶低通、二阶低通和高通滤波器。在实际应用中，先要仔细分析有用信号和杂散信号的频率关系，再来选择合适的滤波电路。3）模数转换器数据采集是各种智能仪表、工控系统、科学试验等工作中必不可少的任务，它是将实时变化的各种物理量如温度、压力、流量等先经过各种传感器和变换器变成电压或电流信号，再经过模数转换器(以
16、下简称A/D)变成数字信号，送到单片机或微机进行运算、显示、打印、控制等处理。A/D转换电路是整个数据采集系统的核心，它将采样获得的连续电压转换为数字量。第三章 电机振动检测系统硬件设计3.1传感器的选型 3.1.1压电传感器1.压电传感器的工作原理原理是：某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为 压电效应 。压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，
17、电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量及外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型 5种基本形式。2.选型压电传感器类型众多，用到的压电材料众多，可分为压电单晶压电多晶和有机压电材料，用的最多的是压电多晶的各类压电陶瓷和压电多晶中的石英晶体，其他区压电单晶还有适用于高温辐射环境中的铌酸锂以及镓酸锂等，这种的若损坏扔掉会严重污染环境。有机压电材料有聚二氟乙烯。聚氟乙烯、尼龙等
18、10余种高分子材料，污染也比较严重，所以考虑到环保因素及经济性，最终选择MiniSense 100 压电振动传感器。3.本次实验所采用的传感器是MiniSense 100 压电振动传感器。它有以下几个优点：1）高灵敏度 2）良好的频率响应 3）优良的线性度 4）自屏蔽结构 5）模拟型号输出 6）耐高冲击4.MiniSense 100是一款采用悬臂梁结构的低成本的振动传感器，通过在尾部加载一个质量块能在低频下产生很高的灵敏度。其插针结构易于安装和焊接，水平安装和垂直安装的可选择性适合于不同的高度。传感器工作区域采用自屏蔽结构，能有效地防护RFI/EMI。柔性PVDF 的一端固定，另一端悬空，使其
19、能经受高频的冲击载荷。传感器有良好的线性度和动态测量范围，可以用来监测连续振动和冲击。 质量块的重量可根据频率响应和灵敏度来调节。5.特性 . 高的电压灵敏度（1V/g） . 谐振时电压灵敏度为5V/g . 可水平和垂直安装 . 自屏蔽结构 . 可焊接插针，PCB固定 . 低成本 . 线性度小于1% . 可在40Hz（2,400rpm）下工作6.性能参数（25摄氏度）参数典型值单位 电压灵敏度（开路电压，基线）1.1V/g 电荷灵敏度（基线）260pC/g 谐振频率75Hz 电压灵敏度（开路电压，谐振点）6V/g 上限频率（+3dB）42Hz 线性度1% 电容244pF 耗散系数0.018(n
20、one) 惯性质量0.3gram3.1.2本次实验所用的压电传感器实物图如下图3.1.1：图3.1.1 压电传感器实物图3.2 AD/DA芯片的选择3.2.1 PCF8591AD/DA芯片简介本次设计所采用的芯片是PCF85911.PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入、一个输出和一个串行I2C总线接口。3个地址引脚A0、A1和A2用于编程硬件地址，允许将最多8个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件地址、控制和数据通道通过两线双向I2C总线传输。器件功能包括多路复用模拟量输入、片上跟踪和保持功能、8位模数转换和8位数模转换。最大转换速率取决于I2C总
21、线的最高速率。2.引脚说明 AIN0AIN3：模拟信号输入端。A0A2：引脚地址端。VDD、VSS：电源端。（2.56V）SDA、SCL：I2C总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地。AGND：模拟信号地。AOUT：D/A转换输出端。VREF：基准电源端。3.地址：I2C总线系统中的每一片PCF8591通过发送有效地址到该器件来激活。该地址包括固定部分和可编程部分。可编程部分必须根据地址引脚A0、A1和A2来设置。在I2C总线协议中地址必须是起始条件后作为第一个字节发送。地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的
22、读/写位。（见下图3.2.1）图 3.2.1 地址字节由图可知，本实验中读地址为91H,写地址为90H。4.控制字：发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能（PCF8591芯片的输入方式，输入通道，DA转换）。具体控制字节如下表：控制寄存器的高板字节用于允许模拟输出，和将模拟输入编程为单端过查分输入。低半字节选择一个有高板字节定义的模拟输入通道。如果自动增量标志置 1，每次A/D转换后通道号将自动增加。5.D/A转换：发送给PCF8591的第三个字节被存储到DAC数据寄存器，并使用片上D/A转换器转换成对应的模拟电压。这个D/A转换器由连接至外部参考电压的具有25
23、6个接头的电阻分压电路和选择开关组成。模拟输出电压由自动清零单位增益放大器缓冲。这个缓冲放大器可通过设置控制寄存器的模拟输出允许标志来开户或关闭。在激活状态，输出电压保持到新的数据字节被发送。本实验用不到。6.A/D转换：A/D转换器采用逐次逼近转换技术。在A/D转换周期将来临时片上D/A抓换器和高增益比较器。一个A/D转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591之后。A/D转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果时执行。一旦一个转换周期被触发，所选通道的输入电压采样将保存到芯片被转换为对应的8为二进制码。7.通信格式：3.2.2 PCF8591及51单片机的接法
24、，见下图3.2.2图3.2.2 PCF8591及单片机接法如上图，AD转换传输数据是通过I2C总线来实现的，pcf8591的SCL接单片机的P1.0,SDA接单片机的P1.1,注意I2C总线上的2条信号线要接上拉电阻，具体怎么传输数据及数据处理由软件实现，将在下面介绍中说明。3.3放大电路所用的芯片传感器检测出的信号，一般是比较微弱的信号，不能直接用来显示、记录、控制或进行测试。因此，需将信号放大到伏特级。本次实验采用的芯片是UA741，它是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。UA741价格便宜，而且不会造成什么污染，所以选它作为运
25、放芯片。1.UA741 芯片引脚和工作说明：1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源8空脚图 3.3.1 UA741运放内部图2.传感器检测出的信号，一般是比较微弱的信号，因此本实验用UA741和电阻组成放大电路将传感器检测出的信号放大，放大电路如下图3.3.2： RfUA741 R1 12V 2 8 R2 3 6 ui 3 4 uo 图3.3.2 放大电路接线图 其中，R2=R1/Rf, uo=(1+Rf/R1)ui,由于压电传感器的输出电压最大是150mv,所以需要放大100倍，可设R1=1k欧，Rf=100k欧，放大倍数为101倍，约等于100倍
26、，放大后的输出电压最大可达到15V，这显然是不行的，因此要用分压电路将电压缩小，再进行AD转换。3.4分压电路由于通过放大电路后得到的电压大于5V，而单片机的最大电压是5V,所以，如果大于5V的话，会烧坏单片机。因此，需要将电压缩小在5V以内。方案一：放大电路后接一反相电路，使电压成比例缩小在所需的范围内，此时电压是负的，再接一反相器，使电压为正的。方案二：电阻分压电路分压电路是最简单的一种，因此本实验采用方案二，其实就是一种电阻串联分压的电路，电路图如下： 运放 6 R3 R4PCF8591图3.4.1 电阻串联分压电路图3.5由上面分析的几种硬件和电路图可得系统框图：单片机压电传感器器AD
27、转换低通滤波 +电阻分压电 路 运放输出：频率f 幅值图3.5.1 系统框图第四章 电机振动检测系统软件设计系统的正常运作必须由软件来控制，各种功能的实现也由软件来完成。软件的设计可以分为以下模块：主程序,电机轴窜动检测子程序,显示子程序。下面就各个模块的功能及流程图分别作以下介绍。 4.1主程序 电涡流传感器检测到的信号经过放大电路，滤波电路后，再进行AD转换，把模拟量转换成数字量，对51单片机进行编程，把数字量通过数码管显示出来，如果电动机的振动太严重，则启动报警装置，开始发出灯光、音响信号。开始初始化 AD转化 振动在正常范围内 否 是显示频率及幅值报警装置结束4.2电机轴振动检测子程序
28、电机轴窜动检测子程序主要是对电机轴窜动位移量的检测。主要实现如下功能：启动A/D转换对传感器导出的电压信号转换为数字量，选择通道，两路循环检测一遍，将结果处理后送显示缓冲区，如果结果越过报警限系统自动报警。为了保证数据的精度，而且每次数据的显示没有明显偏大或偏小的。这样不能采用中值滤波法，从滤波效果及滤波时间上来综合考虑本系统采用算术平均滤波法。这种滤波法是把N个采样值相加，然后取其算术平均值作为本次采样值，由公式（5）可知，这种滤波效果及所选择采用次数N有关，N越大，则滤波效果越好，但所花费的时间越长。所以根据系统特点和A/D转换芯片的转换速度，这里N取4次。同时此程序还完成对所采集的数据进
29、行标度变换。因为为了显示、打印、记录以及报警等，必须把这些数字量转换成位移的单位，以便操作人员对测量过程进行监视和管理。电机轴窜动检测子程序如图27所示。开始启动AD转换等待转换结束转换结果除4并累加4次到保持平均值越限报警标度变换 N转为BCD码送显示缓冲区 Y（R1）+1=03H N Y#00H送R1返回 图274.3显示子程序显示子程序功能完成窜动位移量及通道号的显示。本系统工作时，先取一位要显示的数（十六进制数），利用软件译码的方法求出待显示数对应的段码，送至8155的A口，然后再将位码送至8155C口，于是选中的显示器点亮。若见个各位从左至右依次进行显示，每位数码管显示3ms5ms，
30、显示完最后一位后，再重复上述过程，则可得到连续的显示结果。显示子程序如图29所示。开始R0：显示首址R2：最左位选码向DPTR加载LED字型码表取显示数据查表取段码R0+1R2右移段码送A口位码送C口延时35ms6位显示完 N Y结束 图29第五章 电机偏心轴检测系统5.1硬件设计5.1.1传感器选择 本次实验所选用的传感器是涡流传感器 1.基本原理电涡流效应：电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡
31、电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断及被测体之间的距离。 传感器线圈由高频信号激励，使它产生一个高频交变磁场i，当被测导体靠近线圈时，在磁场作用范围的导体表层，产生了及此磁场相交链的电涡流ie，而此电涡流又将产生一交变磁场e阻碍外磁场的变化。从能量角度来看，在被测导体内存在着电涡流损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测体及传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换成电量。这便是电涡流传感器的基本原理 2.原理图5.1.1反向磁场被测
32、体电涡流探头 产生磁场 线圈图5.1.1 涡流传感器原理图3.实物如图5.1.2图5.1.2 涡流传感器实物图5.1.2 PCF8591AD/DA芯片和前面介绍的一样，在此不再赘述。5.1.3实验板本次实验所用的实验板是振荡电路、检测电路、放大电路这几个电路结合在一起的，功能比较强大，下面根据实验板进行电路的分析。1.实物如图5.1.3图5.1.3 实验板实物图2.由上图可看出放大电路用的是三极管和电阻组成的一个放大电路，原理和前面介绍的UA741类似，用涡流传感器时，同样，要先测出经过放大电路过后的输出电压范围，若超过5V，则需进行将电压缩小到5V以内，用电阻串联的分压电路最为简单，也最经济
33、。5.1.4分压电路和3.4中的一样，在此不再赘述。5.1.5系统结构框图：由以上几部分的介绍及分析，可的下面的结构框图5.1.4：单片机PCF8591实验板涡流传感器输出频率及幅值图5.1.4 系统结构框图5.2软件设计软件设计部分主要是AD转换部分还有转换之后的数据处理部分，和前面振动检测部分的软件设计类似，是要放在一起处理的，AD转换部分的程序和前面基本一样，但编程要注意单片机从I2C总线读地址和写地址还有控制字节是不一样的，具体可看前面PCF8591的介绍和第三章中的详细介绍，在此不再赘述。第六章 实验结果处理分析1.按以上的分析接好线，如下图6.1.1：图6.1.1 接线图2.用万用
34、表测出最后经过分压电路后的电压在5V以内，然后接单片机，用电脑给单片机供电，如下图6.1.2： 图 6.1.2 接单片机后硬件图3.用万用表测量最后的输出电压，并且观察2者示数是否相同，如下图6.1.3：图6.1.3 系统接线图二者示数差不多，符合实验要求，根据电压值，判断电机振动是否超出正常运行的范围，以此来检测电机的运行状态。 第七章 总结这次的课程设计主要是针对电机的运行状态进行实时监测而研究的。本次设计首先介绍了电机轴偏心及振动产生的原因，并由此引出电机轴轴向径向位移检测进行的必要性。此检测装置是基于电涡流传感器，由单片机控制的数据采集系统，能对电机轴轴向径向振动进行有效的监测。本设计
35、中重点介绍了此检测系统所采用的硬件部分，最后还对实现各种功能的软件进行了简要介绍。本系统的特点也是优点就是利用数码管显示电机轴振动的情况，这样就很直观、清晰，便于管理人员的查看。另外，此系统速度快，准确度高，对现场工作人员技术水平的要求也不是太高，这都是其它装置无法比拟的地方。当然，由于各方面因素的制约，系统目前还不是很完美，还需对其进行实验调试进一步完善。通过本次课程设计还是学到了好多，掌握了压电传感器和涡流传感器的基本用法，还有就是使用PCF8591AD/DA转换芯片更加得心应手，以前单片机课程设计时用过这个芯片，也是因为以前单片机课程设计时做的比较认真，此次单片机软件部分不是很难。以前觉
36、得放大电路好难呀，好多的放大电路，此次课程设计查了相关资料后，对几种放大电路有了进一步的了解，在进行电路设计时也运用到了，学到这么多的知识还是很开心的，学无止境，不管到什么时候都不要忘记学习。附录一 参考书目1.电路及电子技术实验教程 堵俊 主编2. 单片机原理及应用（第二版） 张毅刚 彭喜元 彭宇 编著附录二 代码ACK BIT 20H.0SCL BIT P1.0 SDA BIT P1.1 WADD EQU 21H SUBD EQU 22HNUMBR EQU 23HNUMBW EQU 24H RDATA EQU 25H WDATA EQU 26H ORG 0000H SJMP MAIN OR
37、G 0030H MAIN: MOV WADD,#90H MOV P0,#0FFH MOV P2,#00H MOV SUBD,#40H MOV NUMBR,#1MOV NUMBW,#1MOV RDATA,#30HMOV WDATA,#40HMOV 50H,#0 MOV 51H,#0 MOV 52H,#0MOV 53H,#0M1: LCALL READI2C MOV 40H,30H MOV NUMBR,#1 MOV NUMBW,#1 LCALL DAT LCALL DISPLAY SJMP M1 DAT: MOV A,30H CLR CSUBB A,#94JNC LOOP1MOV A,30HCLR
38、 CSUBB A,#89JNC LOOP6MOV A,30HCLR CSUBB A,#80JNC LOOP5MOV A,30HCLR CSUBB A,#42JNC LOOP4MOV A,30HCLR CSUBB A,#39JNC LOOP4MOV A,30HCLR CSUBB A,#32JNC LOOP5MOV A,30HCLR CSUBB A,#29JNC LOOP6MOV A,30HCLR CSUBB A,#21MOV B,#10DIV AB MOV 50H,A MOV 51H,BLJMP D1LOOP1:MOV P3,#00HMOV A,30HMOV B,#2DIV ABCLR CSUB
39、B A,#7MOV B,#10DIV ABMOV 50H,AMOV 51H,BMOV 52H,#5BHLJMP D1LOOP4:MOV A,30HMOV B,#2DIV ABCLR CSUBB A,#5MOV B,#10DIV ABMOV 50H,AMOV 51H,BMOV 52H,#07HLJMP D1LOOP5:MOV A,30HMOV B,#2DIV ABCLR CSUBB A,#6MOV B,#10DIV ABMOV 50H,AMOV 51H,BMOV 52H,#6DHLJMP D1LOOP6:MOV A,30HMOV B,#2DIV ABCLR CSUBB A,#7MOV B,#10
40、DIV ABMOV 50H,AMOV 51H,BMOV 52H,#4FHLJMP D1D1:RETDISPLAY: MOV DPTR,#TAB MOV A,50H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FEHLCALL TIM2MSMOV P0,#00HMOV A,51H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#0FDH LCALL TIM2MS MOV P0,#00HMOV A,#80HMOV P0,AMOV P2,#0FDH LCALL TIM2MS MOV P0,#00HMOV A,52HMOV P0,AMOV P2,#0F7HLCALL
41、TIM2MSMOV P0,#00HRET TIM2MS: MOV R6,#5TIM1: MOV R5,#100TIM2: DJNZ R5,TIM2 DJNZ R6,TIM1 RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHREADI2C: LCALL STARTI2C MOV A,WADDINC ALCALL WI2C LCALL RACK JNB ACK,READI2C MOV R0,RDATA RI2C2: LCALL RI2C MOV R0,A DJNZ NUMBR,RI2C1 LCALL NMACKROUT: LCALL STOPI2C MOV RDATA,#30H RET RI2C1: LCALL MACKINC R0 SJMP R