锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步，以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展，锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展，锁相环应用愈广，例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面，锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用。国外对锁相环技术的研发程度比较高，但近几年本土IC设计公司的崛起，也是该技术得到巨大发展，产生了一批如美芯集成电路公司等的优秀研发公司。

近几年来，我国集成电路产业取得了飞速发展。中国集成电路产业已经成为全球半导体产业关注的焦点。即使在全球半导体产业陷入有史以来程度最严重的低迷阶段时，中国集成电路市场仍保持了优势的年增长率。锁相环技术会在将来获得更长足的进步。

1.3 主要工作及内容安排

电动机转速的测量方法分为模拟式和数字式两种。本毕业设计在了解锁相环集成电路CD4046的内部结构及其工作原理基础上，设计由CD4046锁相环实现的电动机转速测量系统。通过毕业设计达到学生综合运用所学知识，提高解决实际问题能力。

本文共分为五章，各章节内容安排如下：

第一章 引言。主要介绍了电机转速测量的方法以及测量系统的应用，介绍了锁相环的发展。

第二章 系统设计基础知识。详细介绍电机转速测量的原理以及锁相环CD4046的结构和工作原理。

第三章 系统方案提出和论证。介绍了三种实现转速测量的可行方案，并对其进行对比分析，从中选取一种方案。

第四章 系统硬件设计。完成系统的硬件总体设计，对具体实现电路进行详细的分析和设计，同时对锁相倍频器和51单片机进行介绍。

第五章 系统软件设计。描述了系统的总体流程，并对信号的处理进行详细说明。

2  系统设计基础知识

2.1  转速测量的方法

转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。

图2-1 转速测量框图

转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)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。本文介绍的采用的就是电子式定时计数法。

对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在伺服控制系统中,经常要对电机进行实时转速测量。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有：

M法(测频法)、T法(测周期法)和同步M/T法。

从测量分辨率上看,T法测低速时分辨率较高,但随着转速的增大,分辨率变坏;M法则相反,高速时分辨率较高,而低速时分辨率变低;同步M/T法结合了前两者的优点,在整个转速范围内有较高的分辨率。

从测量精度上看,T法测速的测量精度随着转速的增加而减小;M法的测速精度在高速时较高,而在低速时变低;同步M/T法的测速精度介于二者之间。

综合以上两方面,同步M/T法是一种比较好的方法。在许多系统中都采用这种方法。但同时又存在着其他的问题：

1)实时性差。因为需要同步,所以实际定时时间滞后于设定时间,具有迟滞性。