【正文】 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………IAbstract………………………………………………………………………………II第1章 緒論…………………………………………………………………………1 課題研究的目的和意義……………………………………………………..1 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究…………………………………………………..1 主要內(nèi)容……………………………………………………………………..2第2章 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案 …………………………………………………3 轉(zhuǎn)速測(cè)量的一般方法………………………………………………………..3 硬件設(shè)計(jì)總體方案…………………………………………………………..4 軟件設(shè)計(jì)思路 ………………………………………………………………..5第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………7 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理………………………………………………………………..7 測(cè)頻法“M法”……………………………………………………….7 測(cè)周期法“T法”……………………………………………………8 測(cè)頻測(cè)周法“M/T法”…………………………………………………9 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用的方法………………………………………..10 霍爾傳感器的簡(jiǎn)介………………………………………………………….10 霍爾效應(yīng)……………………………………………………………..10 霍爾元件……………………………………………………………..13 霍爾元件的應(yīng)用……………………………………………………..14 UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件…………………………………………….14 單片機(jī)及其接口的設(shè)計(jì)…………………………………………………….17 AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介……………………………………………..17 復(fù)位電路……………………………………………………………..19 時(shí)鐘電路……………………………………………………………..20 顯示電路……………………………………………………………..21 HD7279接口…………………………………………………………23 鍵盤(pán)電路……………………………………………………………..25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………..26 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過(guò)程 ………………………………………….26 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路………………………………………………..26 子程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………….27 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序 ………………………………………………27 二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序…………………………………………………28 顯示程序…………………………………………………………….29第5章 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 ………………………………………….31結(jié)論 ……………………………………………………………………33致謝 34參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………..35附錄1…………………………………………………………………………………36附錄2…………………………………………………………………………………37 摘要 本文是基于51單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量方法較多，隨著單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)的處理能力越來(lái)越強(qiáng)大，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來(lái)越普及，并且使轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。本設(shè)計(jì)利用霍爾效應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)物體進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用UGN3144霍爾傳感器把轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出，輸出電壓經(jīng)整形電路送入AT89C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并用四位7段LED顯示器顯示測(cè)量結(jié)果。文中首先闡述了構(gòu)成該系統(tǒng)的原理、硬件的實(shí)現(xiàn)方法，在該系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量是首要任務(wù)，通過(guò)各種測(cè)量方法的對(duì)比下，該系統(tǒng)應(yīng)采用測(cè)頻法測(cè)量。其次，在軟件設(shè)計(jì)部分，此系統(tǒng)包含系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)接收和處理程序的設(shè)計(jì)、顯示程序的設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。最終，給出各部分的原理框圖、電路圖及轉(zhuǎn)速測(cè)量的程序流程圖，并編出其具體的程序?？傊?，本課題完成了硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量，轉(zhuǎn)速計(jì)算、顯示功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的開(kāi)始/停止功能，完成了設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；轉(zhuǎn)速測(cè)量；霍爾傳感器AbstractThis article is based on 51 monolithic integrated circuits the running speed of the measuring system, the measurement method is more, monolithic integrated circuits to pulses of the more powerful, the whole number of systems is being more and more popular, and the speed of measurement system can also use digital. The design of the Hall effect on a rotating object the running speed of the gauging system. The system uses ugn3144 hall at the speed of information to the voltage and output, output voltage electrical at89c51 monolithic integrated circuits after plastic surgery to a data processing and use of four seventh led display displays measurements. The first set out principles constitute the system, hardware, implementation, in the system of the signal frequency is measured, through all kinds of measurement of contrast, the system should be adopted, the frequency of the law. Secondly, the software design, the system contains the system of the design,data, receiving and handling procedures for the design, show programs to the design of the four modules. Finally, the part of the principle of a chart or circuit diagrams and speed of the application processes and make their specific application.In short, this task pleted the design of hardware and software system to speed the measuring system of measurement and putation, display, and keyboard and begin to finish the design demands.Keywords monolithic integrated circuits。 speeds measure。 Hall element第1章 緒論 課題研究的目的和意義隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)提高，尤其是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)以其功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉的顯著特點(diǎn)，使全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用。由于單片機(jī)在測(cè)量轉(zhuǎn)速方面具有體積小、性能強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，越來(lái)越受到企業(yè)用戶的青睞。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，這種測(cè)量方技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用，特別是單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來(lái)越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。常用的檢測(cè)方法有機(jī)械式，光電式，霍爾式，頻閃法，高壓油管應(yīng)變法等，本課題主要是針對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。運(yùn)用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種全數(shù)字化測(cè)速系統(tǒng)，從提高測(cè)量精度的角度出發(fā)，分析討論其產(chǎn)生誤差的可能原因。同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)具體情況提出修改方案和解決辦法。本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價(jià)值。一方面它可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車(chē)床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)來(lái)進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合，如車(chē)輛的里程表、車(chē)速表等。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。并且，幾乎不需做很大改變就能直接作為單獨(dú)的產(chǎn)品使用。總之，轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動(dòng)力機(jī)械性能測(cè)試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯?dòng)力機(jī)械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來(lái)確定的，例如壓縮機(jī)的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機(jī)的輸出功率等等，而且動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)、管道氣流脈動(dòng)、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法很多，測(cè)量?jī)x表的型式也多種多樣，其使用條件和測(cè)量精度也各不相同。根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量的工作方式可分為兩大類(lèi)：接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表與非接觸式轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表。前者在使用時(shí)必須與被測(cè)轉(zhuǎn)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表與測(cè)速發(fā)電機(jī)等；后者在使用時(shí)不需要與被測(cè)轉(zhuǎn)軸接觸,如光電式轉(zhuǎn)速表、電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表、閃光測(cè)速儀等。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的傳統(tǒng)方法是使用光電式轉(zhuǎn)速表測(cè)量。用這種方法測(cè)量時(shí),既要在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上粘貼光標(biāo)紙，又要求測(cè)量人員把轉(zhuǎn)速表與光標(biāo)紙的距離控制在很近的范圍,測(cè)量十分不方便。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表已步入現(xiàn)代化、電子化的行列。過(guò)去曾經(jīng)使用過(guò)的接觸式測(cè)量?jī)x表, 如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表、微型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速表及鐘表是定時(shí)轉(zhuǎn)速表，均已先后受到冷落；而利用已知頻率的閃光與被測(cè)軸轉(zhuǎn)速同步的方法來(lái)測(cè)速的閃光測(cè)速儀，雖屬非接觸式儀表，目前仍有應(yīng)用,但也退居次要地位。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測(cè)速儀表。這類(lèi)轉(zhuǎn)速儀表大多具有體積小、重量輕、讀數(shù)準(zhǔn)確、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)電腦熒屏顯示和打印輸出，能夠連續(xù)的反映轉(zhuǎn)速變化，既能測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定情況下的平均轉(zhuǎn)速,也能夠用來(lái)在足夠小的時(shí)間間隔這一特定條件下測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速測(cè)量的應(yīng)用系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科技教育、民用電器等各領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，往往成為某一產(chǎn)品或控制系統(tǒng)的核心部分，其各種參數(shù)在不同的應(yīng)用中有其側(cè)重，但轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)作為普遍的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，有重要的意義。 主要內(nèi)容，對(duì)轉(zhuǎn)速的周期測(cè)量法“T”法、頻率測(cè)量法“M”法以及周期頻率“M/T”測(cè)量法，三種具體測(cè)量方法的轉(zhuǎn)速計(jì)算、各自的測(cè)量精度和誤差進(jìn)行闡述。定性地比較三種方法所針對(duì)的轉(zhuǎn)速特征，分析高、中、低轉(zhuǎn)速情況下各自的適用狀況，從而，在保持一定的測(cè)量精度情況下，應(yīng)用“M”法，說(shuō)明轉(zhuǎn)速測(cè)量原理。，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別對(duì)硬件系統(tǒng)的配置予以估計(jì)，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)分析接口電路，顯示轉(zhuǎn)速。，設(shè)計(jì)和說(shuō)明定時(shí)/計(jì)數(shù)器在“M”法測(cè)量中的作用和使用方法，討論測(cè)量精度的問(wèn)題。，用匯編語(yǔ)言編制程序，包括主程序流程，轉(zhuǎn)速計(jì)算程序，顯示中斷程序流程，同時(shí)并寫(xiě)出其具體程序。第2章 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案 轉(zhuǎn)速測(cè)量的一般方法 一般轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖如圖21所示。轉(zhuǎn)速信號(hào)拾取整形倍頻單片機(jī)顯示接口芯片顯示鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)電路圖21 轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖1．轉(zhuǎn)速信號(hào)拾取轉(zhuǎn)速信號(hào)拾取是整個(gè)系統(tǒng)的前端通道，目的是將外界的非電參量，通過(guò)一定方式轉(zhuǎn)換成電量，這一環(huán)節(jié)可以通過(guò)敏感元件、傳感器或測(cè)量?jī)x表等來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法如下：(1) 通過(guò)敏感元件拾取被測(cè)信號(hào)敏感元件體積小，可以根據(jù)用戶及環(huán)境要