【正文】 采用以單片機為核心的智能化 實時 測量 。 本課題主要是針對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件和軟件的設計。 該設計的 優(yōu)點 是 硬件 電路簡單 、 軟件 模塊較成熟、測量 的 速度 比較 快、 測量的 精度 比較 高、 整個 系統(tǒng) 穩(wěn)定 可靠 、 性價 也 比較高等特點 。 目前工業(yè)現(xiàn)場的電機測速轉(zhuǎn)置有測速發(fā)電機 系統(tǒng)、磁電式測速系統(tǒng) 、光電試測速 系統(tǒng) 等。但在惡劣的電磁環(huán)境中仍有很大的使用價值。這種測速裝置在高速度的電機測量系統(tǒng)有一定的利用價值。在一些間隙較小、光澤度相同或光澤度對比不明顯的被測物體上面是會產(chǎn)生較大的誤差。 C。故本次設計采用基于霍爾傳感器的電動機測速方案。 本次的 系統(tǒng) 設計 主要 分為三個部分，硬件電路設計、軟件設計和系統(tǒng)的仿真調(diào)試。 該系統(tǒng)利用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號，通過定時算法程序，將轉(zhuǎn)速結(jié)果實時顯示出來。 AT89S52 單片機通過 外部中斷 接收來自 霍爾 傳感器的脈沖信號， P0 口 P2 口接 液晶 LCD1602 的 顯示。電動機的 轉(zhuǎn)速測量裝置 利用 霍爾效應產(chǎn)生一系列的 周期脈沖 ，向 AT89S52 單片機的的外部中斷 （ ） 口 發(fā)送一 系列的 中斷 信號， 對定時器 T0 的 TH0、 TL0 設定初值 并使 定時器 T0 工作在內(nèi)部定時 狀態(tài) 。調(diào)用 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換子程序 ，然后送液晶顯示器 LCD1602 顯示 。 H 二十世紀中期 以后， 第三次信息革命爆發(fā)。 系統(tǒng)總的電路原理圖如圖 31。在導電薄片的兩側(cè)對稱的用雜質(zhì)擴散法制作出霍爾 電動勢引出端，因此它是四段元件?；魻栐?nèi)部的 電子（運動方向與電流方向相反）受到羅倫磁力 的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，該側(cè)形成電子的堆積，從而在薄片對應方向產(chǎn)生電場 E。 此時， 就能夠在半導體薄片的對應面之間形成 電動勢 ，這種電動勢 被稱為 霍爾電動勢。此時的霍爾電動勢 可用下面的公式表示： = Bcosθ （ 32） 由 公式（ 32）得知 ，霍爾電動勢與電流 I、磁感應強度 B 成正比 。 本系統(tǒng)的設計使用的是 開關(guān)型 集成霍爾傳感器 ， 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路集成在一起的一種傳感器。 霍爾傳感器測速裝置的 設計 霍爾傳感器的使用十分簡單，只需要將霍爾元件的感應磁場的一面與被測的物體的磁感應強的方向垂直放置就行。 本次系統(tǒng)設計 采用 圓柱形的 永久 性小 磁鋼來轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 8 產(chǎn)生工作磁場。 A3144 型霍爾傳感器由穩(wěn)壓電路、電壓發(fā)生電路、差分放大電路和輸出放大電路等電路組成 ，其輸入 端的信號為 磁感應強度 ，輸出 端為高低電平的數(shù)字信號。 圖 33 霍爾傳感器 接線 電路圖 圖 34 霍爾元件 的 實際 管腳圖 根據(jù) 霍爾傳感器 的測速原理來設計本系統(tǒng)的測速裝置， 本系統(tǒng)采用一個圓柱形的永久性磁鐵作為磁場源。 鑒于電動機轉(zhuǎn)動時會有很大的震動干擾，故電動機安裝在萬能板上，顯示和數(shù)據(jù)處理單元 單獨 放在另一個電路板上 兩塊電路板之間用杜邦線連接 。 光敏 光敏三極管 受到光照后產(chǎn)生電流，發(fā)射結(jié) CE 開始 導通；當輸入端 不加 信號 時 ，發(fā)光二極 管 不亮，光敏三極管 處于 截止狀態(tài) ， 發(fā)射結(jié) CE 不 能導 通。 光電耦合器如圖 36， 接線時霍爾傳感器的輸出端接光電耦合器的輸入 端 ， 光電耦合器的輸出端接單片機的外部中斷 0 入口（ ） 。 由于霍爾傳感器需要和電動機接在同一個電路板上，而光電耦合器和 74LS04 反向器 都連接在霍爾傳感器的后面，故它們可以和電動機放在同一塊電路板上。 AT89S52 型 單片機是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 八位微處理器，俗稱單片機。 圖 39 AT89S52 單片機 引腳圖 在本次設計中用到的 AT89S52 單片機 的 主要 管腳 進行詳細地 說明： ：供電電壓 。 AT89S52 單片機的 P0 口既可以作為普通 I/O 口 ，又可以作為地址 /數(shù)據(jù)總線口。 本系統(tǒng)只用到 P2 口的 雙向 I/O 口 來控制液晶顯示器 LCD1602的讀寫控制。 ： 單片機的 復位輸入 端 。 當 PC 的值超過內(nèi)部程序儲存器的范圍時，自動轉(zhuǎn)向外部程序儲存器。 ：來自反向振蕩器的輸出。 本次系統(tǒng)設計中 AT89S52 單片機的時鐘頻率 采用 12MHZ，且單片機的時鐘電路采用 內(nèi) 部 振 蕩方式。 本系統(tǒng)晶振電路所 采 用的 電容 C1 和 C2 的值為 30PF。 圖 310 單片機 時鐘電路框圖 復位電路 AT89S52 單片機 每次 啟動 運行時都需要 上電 復位， 這樣使得 中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件 設定在已經(jīng)設定的 初始狀態(tài)，并 由 這個 設定的初始 狀態(tài)開始 執(zhí)行程序 。 一旦 復 位電路失 效 ， AT89S52 單片機將會 從一個隨機的狀態(tài)開始工作， 單片機內(nèi)部的程序就不能按 已設定的模式 執(zhí)行 ， 也就是說 程序出現(xiàn)跑飛 。 上電自動復位可以通過復位電路中電容的充放電來實現(xiàn)。 按鍵脈沖復位 的實現(xiàn) 可以用 微分電路 。液晶顯示器 LCD1602 具有 連線簡單、體積較小、可顯示的內(nèi)容豐富等特點。 能夠 提供 很豐富的控制命令，例如清除顯示屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功 能。 引腳 2： VDD 為 5V 正電源。 引腳 5： LCD 的讀寫操作端，當引腳 5 為高電平時 LCD1602 字符型液晶顯示執(zhí)行讀操作，為低電平時執(zhí)行寫操作。 引腳 16： 背光顯示器的 負極。液晶顯示器在 顯示字符時要先 應該 輸入顯示字符 的 地址， 編程時應按照 LCD1602的內(nèi)部顯示地址 進行程序設計 。 液晶顯示器 與單片機的連接電路 液晶顯示器 LCD1602 與 AT89S52 系列單片機的連接方式主要有兩種，一種是總線方式（或稱直接方式）；另一種是模擬口線方式，也成為獨立方式或間接方式。故本次顯示電路采用模擬口線的連接方式。每 當定時器計時滿 1s 后 讀一次外部中斷對電動機脈沖的 計數(shù)值， 實際上這也是對 電動機 脈沖信號頻率 的測量 ， 電機的轉(zhuǎn)速 可根據(jù)式（ 41） 計算出。電 動 機 的 轉(zhuǎn)速 可以用下面的公式 計算 。 主函數(shù)程序 設計 主函數(shù)的設計是整個系統(tǒng)軟件設計的精華，可以參照前人的理論研究成果確定出自己的總體設計方案。 詳細的程序編寫在附錄 1 中可以看到。詳細的程 序編寫在附錄 1 中可以看到。 詳細的程 序編寫在附錄 1 中可以看到。標志位的檢查可以令 RS=0，用讀 取 DB7 來加以判斷。 硬件的調(diào)試檢測 主要使用的是多功能數(shù)字 萬用表， 將多功能數(shù)字 萬用表 置于檢測電路的通路檔，當電路中出現(xiàn)短路情況時萬用表就會發(fā)出聲光報警，當電路中出現(xiàn)斷路時萬用表不會發(fā)出聲光報 警。 這一切電路中的斷路或短路情況 ， 都應該 嚴格按照 ProtelDXP 中的 原理圖進行判斷。 再此過程中按下單片機的復位鍵，觀察 LCD1602的顯示 ，判斷單片機能否有效復位。 液晶顯示器 LCD1602 的調(diào)試： 主要檢查 LCD 能否可靠完整的顯示 試驗 數(shù)據(jù)。對小電動機的固定也有個小小的技巧，那就是用扎帶對其固定，效果還不錯。對前兩次的錯誤修 正后，第三次的 PCB 印制成功。 圖 51 系統(tǒng)實物圖 軟件調(diào)試 系統(tǒng)的軟件部分主要是在 Keil C51 軟件中來完成的。 這為本系統(tǒng)的設計節(jié)省了大量的時間， 這次的畢業(yè)設計也正是在 Proteus 電路仿真軟件的平臺下設計完成的，達到了預期的設計要求。 圖 52 軟件仿真 圖 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 25 結(jié)束語 通過對電動機轉(zhuǎn)速測量 畢業(yè)設計 的軟件和硬件 的 細 心調(diào)試，取得了比較理想的結(jié)果。 電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過 200Ω的電位器實現(xiàn)的。 在本次設計中還可以加上聲光報警電路和電源工作指示燈 等電路模塊 。 在這次設計的基礎(chǔ)上更高層次的設計是針對直流電動機的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， 需要用到的知識有 電力電力技術(shù)、 自動控制理論、信號與系統(tǒng)和運算放大電路等。 實現(xiàn)了理論和實際的原本結(jié)合，為以后的 社會 工作打下了很 良 好的基礎(chǔ)。 在這 次的畢業(yè)設計 中， 要特別的感謝周老師 和其他老師們 的 細心 指導。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 27 參考文獻 [1]王軍政 .電液伺服閥控馬達速度閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)的應用研究 [J].北京理工大學報，(3):29～ 31 [2]王煜東 .傳感器應用電路 400例 [M].北京：中國電力出版社 .2020 [3]劉保錄 .基于單片機的電機綜合參數(shù)測試儀設計 [J].儀器儀表學報， (2):7～ 9 [4]馮夏勇 ,賓鴻贊 .微機轉(zhuǎn)速測量常用方法與精度分析 [J].電子與自動化， (2):32～ 33 [5]何立民 .MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口 [M].北京：北京航空航天大學出版社 ,1990 [6]丁之琴 .基 于霍爾傳感器的電機測速裝置 [J].農(nóng)機化研究， 2020，（ 5）： 81～ 83 [7]王文成，李健 .基于單片機的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計 [J].儀表技術(shù)與傳感器， 2020，（ 8）： 70～72 [8]高葦 .電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng) [J].黑龍江冶金， 2020， 29（ 2）： 34～ 37 [9]翁嘉民，馮建勤，陶春鳴 .單片機應用開發(fā)技術(shù) [M].北京：中國電力出版社 ,2020 [10]楊繼生，劉芬．霍爾傳感器 A44E在車輪測速中的應用研究 [J]．電子測量技術(shù)， 2020， 32(1O)：100～ 102 [11]李金波，劉明黎．基于霍爾傳感 器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計 [J]．河南科技學院學報， 2020，37(3)： 54— 56． 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