【正文】 1 鄭 州 大 學 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題目： 基于微型固態(tài)陀螺轉速儀的設計 系 別： 信息工程學院 1 專 業(yè)： 電子信息工程 1 班 級： 電 子 （ 1） 班 1 姓 名： 趙舒杰 學 號： 20xx2410142 指導教師： 閆新芳教授 完成時間： 15年 5 月 2 摘要 隨 著 大規(guī)模集成電路的產生而出現的微型計算機技術的飛速發(fā)展， 使 人類 的 生活發(fā)生了根本性的改變。如果說微型計算機的出現使現代科學研究 實現 了質的飛躍，那么可以說，單片機技術的出現則是給現代工業(yè)測控領域帶來了一次新的技術革命。目前，單片機以其體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價格比、開發(fā)較為容易，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領域得到極為廣泛的應用，并已走人家庭，從洗衣機、微波爐到音響、汽車，到處都可見到單片機的 蹤影。因此，單片機技術開發(fā)和應用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標志之一。 陀螺 轉速測量儀是單片機的簡單應用。它是 需要 硬件和軟件相配合使用的，這樣 既能改善 硬件成本高、結構復雜的特點， 又能 提高運行 的 速度。該轉速測量儀 不僅 經濟實惠，適用于 測量 電機、電扇、車輪等 物體 的轉速。還可以做成一個限速裝置，用于一些特定的場合。 首先，電路 部分 由控制電路和顯示電路兩大部分組成。 我們 利用單片機的程序進行控制，并 利用 LED 數碼管作動態(tài)掃描 從而 顯示實時轉速。 該轉速測量儀 的測量范圍是500r/min～ 5000r/min。 關鍵詞 :陀螺 。 轉速 。 單片機 。 LED 數碼管 。 動態(tài)掃描 3 Abstract With the rapid development of large scale integrated circuits produce the emergence of microputer technology, human life has undergone a fundamental change. If the emergence of modern science to make the microputer has been a qualitative leap, so it is no exaggeration to say that the emergence of singlechip technology is for modern industrial measurement and control has brought a new technological revolution. At present, the microcontroller with its small size, light weight, antiinterference ability, less demanding on the environment, high reliability, high performance and low cost, relatively easy to develop, in industrial control systems, data acquisition systems, intelligent instruments, office automation and many other fields has been very widely used, and have to leave home, from washing machines, microwave ovens to stereo, car, SCM traces can be seen everywhere. Therefore, SCM technology development and application of standards has gradually bee one of the country39。s level of industrial development of a logo. Gyro Speed Gauge is a simple application of SCM system. It is patible with the use of hardware and software, so you can make up for the high cost of hardware, plex structure, improve the operating speed. The speed gauge affordable, suitable for motor, fan, wheels speed. Also can be made into a speed limiting device, for some specific applications. First, the circuit is a control circuit and display circuit posed of two parts. The use of MCU control procedures, and make use of digital LED to display realtime dynamic scanning speed. The speed meter measuring range is 500r / min ~ 5000r / min. Keywords:. Gyro Speed SCM LED digital tube Dynamic scan 4 目錄 課題研究的背景及意義 ???????????????????? ?? 2 國內外的研究現狀 ?????????????????????? ?? 3 單片機概述 單片機的基本知識???????????????????? ?? ?? 4 單片機的應用?????????????????????? ?? ?? 11 轉速的測量???????????? ??????????? ? ?? 12 共陽極 LED 數碼顯示器?????????????????? ? ?? 14 硬件部分設計?????????????????????? ? ?? 15 軟件部分設計?????????????????????? ? ?? 16 硬件調試???????????????????????? ? ?? 17 軟件調試???????????????????????? ? ?? 17 總結????????????????????????????? ??? 18 元器件清單??????????????????????????? ?? 19 附錄一：程序框圖???????????????????????? ?? 20 附錄二：硬件電路圖??????????????????????? ?? 22 附錄三：軟件程序清單?????????????????????? ?? 23 5 1．緒論 課題研究的背景及意義 隨著微型計算機可靠性提高和價格的下降，用單片機測量電機轉速已經日趨普遍。我們知道，欲提高測量精度，必須先測出準確的轉速，而原先在可控硅調速電路中采用的測速發(fā)電 機方式已不能滿足要求，必須采用數字測速的方法。 在 日常的 工程實踐中 ,我們往往 會遇到需要測量轉速的 地方 ，例如在發(fā)動機、電動機、機床主軸等 各種 旋轉設備的試驗、運轉和控制中，常需要分時或連續(xù) 地測量和顯示其轉速 和 瞬時轉速。要測 轉 速，首先要解決是采樣問題。在使用模技術制作測速表時，常用測速發(fā)電機的方法，即將測速發(fā)電機的轉軸與待測軸相連，測速發(fā)電機的電壓高低反映了轉速的高低。為了能精確地測量轉速外 ,還要保證測的實時性 ， 要求能測得瞬時轉速方法。因此轉速的測試具有重要的意義。隨著微型計算機的廣泛應用。特別是高性能價格比的單 片機的出現 ,轉速測量普遍采用以單片機為核心的數字式測量方法 ,智能化微電腦代替了一般機械式或模擬式結構 ,測量轉速時 ,轉速直接顯示在 LED 上 ,這樣更加直觀 ,抗干擾性也比傳統(tǒng)的儀表更強 ,操作簡易且小巧便攜。 轉速測量在國民經濟的各個領域，都是必不可少的。 隨著電子技術發(fā)展，單片機技術和大規(guī)?？删幊虜底诌壿嬰娐返钠占?，為轉速儀表結構簡單化提供了技術基礎。智能芯片的運用，為多樣化系列化帶來了便利。 智能儀表的軟件，可為不同需求量身定做，使得智能儀表又具個性化的特點。市場上的轉速測量儀器可分為以下六類： 1． 離心式轉速表 ，是機械力學的成果； 2． 磁性式轉速表，是運用磁力和機械力的一個典范； 3． 電動式轉速表，巧妙運用微型發(fā)電機和微型電動機將旋轉運動異地拷貝； 4． 磁電式轉速表，電流表頭和傳感器都是電磁學的普及運用； 5．閃光式轉速表，人類認識自然的同時也認識了自我，體現了人類的靈性； 6． 電子式轉速表，電子技術的千變萬化，給了我們今天五彩繽紛的世界， 綜上所述，我選擇了電子式轉速測量儀做為研究對象。電子式轉速表是一個比較籠統(tǒng)的概念：以現代電子技術為基礎，設計制造的轉速測量工具。它一般有傳感器和顯示器，用單片機來 控制，利于實現轉速測量智能化。 6 國內外的研究現狀 目前在 國內 我們已經 設計并實現了以 AT89C51 單片機為核心的電機轉速測量儀 ,該測量儀已應用于某些裝備 ,實驗結果表明該測量儀不僅滿足了裝備的測速要求 ,而且相對于直流測速機更具有測量精度高、體積小、性價比高等優(yōu)點 。黃理龍、錢蘇翔等在國內提出利用 PWM 控制原理 ,同時結合霍爾傳感器采集電機轉速 ,并經單片機 計算和處理 后在 LED 上顯示出轉速值 ,而單片機則根據傳感器輸出的脈沖信號來分析轉速的過程量 ,并超限報警 ,同時 還 設置有按鍵操作儀表 ,可用于調節(jié) 轉速儀的測量范圍 。 國外研究目前已經 領先我們很多年，他們目前已經開發(fā)出了數字式轉矩轉速測量儀。 單片機概述 單片機的基本知識 TC89C52RC 是采用 8051 核的 ISP(In System Programming)在系統(tǒng)可編程芯片，最高 工作時鐘頻率 為 80MHz，片內含 8K Bytes 的可反復擦寫 1000 次的 Flash只讀程序存儲器，器件兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程 (ISP)特性 ，配合 PC 端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。 STC89C52RC 系列單片機是單時鐘 /機器周期 (1T)的兼容 8051 內核單片機，是高速 / 低功耗的新一代 8051 單片機，全新的流水線 /精簡指令集結構 ,內部集