本课题以单片机为核心，设计的全数字化测量转速系统，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。一方面它可以作为某一部分应用于工业控制中，如水泵流量控制，数控车床的电机转速检测和控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合，如车辆的车速表、里程表等。另一方面由于该转速测量系统采用了全数字结构，可以很方便的和工业控制机进行连接，实行远程控制和管理，进一步提高现代化水平。并且，几乎不需做很大改变就能直接作为单独的产品使用。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题[13]。

1.3  转速测量的发展

转速测量的方法很多，测量仪表的型式多种多样，具有不同的使用条件和测量精度。转速测量仪表根据其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，如磁性转速表、离心式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,目前, 可用于非接触式测量的传感器有很多, 主要有磁电传感器、光电传感器、电容式传感器等。

电动机转速的测量方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件。数字式通常采用霍尔元件、光电编码器等为检测元件,获取脉冲信号后送入单片机处理、转换得到转速。利用单片机处理脉冲信号有测频法和测周期法[1]。

测量发动机转速的传统方法是光电式转速表测量。用这种方法测量时,既要求在发动机转动轴上粘贴光标纸，又要求测量人员讲将标纸与转速表的距离控制在很近的范围,测量十分不方便。随着科学技术的迅速发展,转速测量仪表已步入电子化、现代化的行列。过去曾经使用过的接触式测量仪表, 如微型发电机转速表、磁性转速表、离心式转速表及钟表是定时转速表，均已先后受到冷落；而利用被测轴转速与已知频率的闪光同步的方法测速的闪光测速仪，属非接触式仪表，目前虽仍有应用,但也退居次要地位。取而代之的是非接触式的电子与数字化的测速仪表。这类转速仪表大多读数准确、使用方便、体积小、重量轻，容易实现打印输出和电脑屏幕显示，并且能够连续的反映转速变化，既能测定稳定情况下发动机的平均转速,也能够用来在某种特定条件下、在足够小的时间间隔内测定发动机的瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法、同步测速法以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用光电数字脉冲编码器或测速发电机，也有采用电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)、电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)等，还有一些利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号的特殊的测速器。其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低噪声、低惯性、高精度和高分辨率的优点。加之随着激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等相继出现和成功应用，光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统因其测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。文献综述

总之，转速测量应用系统广泛应用于工业生产、民用电器、科技教育等各领域，在不同的应用中有其侧重，往往成为某一产品或控制系统的核心部分，有重要的意义。

2  转速测量系统的整体方案

2.1  转速测量的基本方法