【正文】 采用以單片機(jī)為核心的智能化 實(shí)時(shí) 測(cè)量 。 本課題主要是針對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)的 優(yōu)點(diǎn) 是 硬件 電路簡單 、 軟件 模塊較成熟、測(cè)量 的 速度 比較 快、 測(cè)量的 精度 比較 高、 整個(gè) 系統(tǒng) 穩(wěn)定 可靠 、 性價(jià) 也 比較高等特點(diǎn) 。 目前工業(yè)現(xiàn)場的電機(jī)測(cè)速轉(zhuǎn)置有測(cè)速發(fā)電機(jī) 系統(tǒng)、磁電式測(cè)速系統(tǒng) 、光電試測(cè)速 系統(tǒng) 等。但在惡劣的電磁環(huán)境中仍有很大的使用價(jià)值。這種測(cè)速裝置在高速度的電機(jī)測(cè)量系統(tǒng)有一定的利用價(jià)值。在一些間隙較小、光澤度相同或光澤度對(duì)比不明顯的被測(cè)物體上面是會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。 C。故本次設(shè)計(jì)采用基于霍爾傳感器的電動(dòng)機(jī)測(cè)速方案。 本次的 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 主要 分為三個(gè)部分，硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)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(hào)，通過定時(shí)算法程序，將轉(zhuǎn)速結(jié)果實(shí)時(shí)顯示出來。 AT89S52 單片機(jī)通過 外部中斷 接收來自 霍爾 傳感器的脈沖信號(hào)， P0 口 P2 口接 液晶 LCD1602 的 顯示。電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置 利用 霍爾效應(yīng)產(chǎn)生一系列的 周期脈沖 ，向 AT89S52 單片機(jī)的的外部中斷 （ ） 口 發(fā)送一 系列的 中斷 信號(hào)， 對(duì)定時(shí)器 T0 的 TH0、 TL0 設(shè)定初值 并使 定時(shí)器 T0 工作在內(nèi)部定時(shí) 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(jì)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(dǎo)電薄片的兩側(cè)對(duì)稱的用雜質(zhì)擴(kuò)散法制作出霍爾 電動(dòng)勢(shì)引出端，因此它是四段元件。霍爾元件內(nèi)部的 電子（運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)方向產(chǎn)生電場 E。 此時(shí)， 就能夠在半導(dǎo)體薄片的對(duì)應(yīng)面之間形成 電動(dòng)勢(shì) ，這種電動(dòng)勢(shì) 被稱為 霍爾電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì) 可用下面的公式表示： = Bcosθ （ 32） 由 公式（ 32）得知 ，霍爾電動(dòng)勢(shì)與電流 I、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 成正比 。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(cè)量線路集成在一起的一種傳感器。 霍爾傳感器測(cè)速裝置的 設(shè)計(jì) 霍爾傳感器的使用十分簡單，只需要將霍爾元件的感應(yīng)磁場的一面與被測(cè)的物體的磁感應(yīng)強(qiáng)的方向垂直放置就行。 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用 圓柱形的 永久 性小 磁鋼來轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)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(hào)為 磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，輸出 端為高低電平的數(shù)字信號(hào)。 圖 33 霍爾傳感器 接線 電路圖 圖 34 霍爾元件 的 實(shí)際 管腳圖 根據(jù) 霍爾傳感器 的測(cè)速原理來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的測(cè)速裝置， 本系統(tǒng)采用一個(gè)圓柱形的永久性磁鐵作為磁場源。 鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)有很大的震動(dòng)干擾，故電動(dòng)機(jī)安裝在萬能板上，顯示和數(shù)據(jù)處理單元 單獨(dú) 放在另一個(gè)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(dǎo)通；當(dāng)輸入端 不加 信號(hào) 時(shí) ，發(fā)光二極 管 不亮，光敏三極管 處于 截止?fàn)顟B(tài) ， 發(fā)射結(jié) CE 不 能導(dǎo) 通。 光電耦合器如圖 36， 接線時(shí)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(jī)的外部中斷 0 入口（ ） 。 由于霍爾傳感器需要和電動(dòng)機(jī)接在同一個(gè)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(dòng)機(jī)放在同一塊電路板上。 AT89S52 型 單片機(jī)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(jī)。 圖 39 AT89S52 單片機(jī) 引腳圖 在本次設(shè)計(jì)中用到的 AT89S52 單片機(jī) 的 主要 管腳 進(jìn)行詳細(xì)地 說明： ：供電電壓 。 AT89S52 單片機(jī)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(jī)的 復(fù)位輸入 端 。 當(dāng) PC 的值超過內(nèi)部程序儲(chǔ)存器的范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序儲(chǔ)存器。 ：來自反向振蕩器的輸出。 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 AT89S52 單片機(jī)的時(shí)鐘頻率 采用 12MHZ，且單片機(jī)的時(shí)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(jī) 時(shí)鐘電路框圖 復(fù)位電路 AT89S52 單片機(jī) 每次 啟動(dòng) 運(yùn)行時(shí)都需要 上電 復(fù)位， 這樣使得 中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件 設(shè)定在已經(jīng)設(shè)定的 初始狀態(tài)，并 由 這個(gè) 設(shè)定的初始 狀態(tài)開始 執(zhí)行程序 。 一旦 復(fù) 位電路失 效 ， AT89S52 單片機(jī)將會(huì) 從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作， 單片機(jī)內(nèi)部的程序就不能按 已設(shè)定的模式 執(zhí)行 ， 也就是說 程序出現(xiàn)跑飛 。 上電自動(dòng)復(fù)位可以通過復(fù)位電路中電容的充放電來實(shí)現(xiàn)。 按鍵脈沖復(fù)位 的實(shí)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(diǎn)。 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(biāo)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(dāng)引腳 5 為高電平時(shí) LCD1602 字符型液晶顯示執(zhí)行讀操作，為低電平時(shí)執(zhí)行寫操作。 引腳 16： 背光顯示器的 負(fù)極。液晶顯示器在 顯示字符時(shí)要先 應(yīng)該 輸入顯示字符 的 地址， 編程時(shí)應(yīng)按照 LCD1602的內(nèi)部顯示地址 進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 。 液晶顯示器 與單片機(jī)的連接電路 液晶顯示器 LCD1602 與 AT89S52 系列單片機(jī)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(dú)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(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)滿 1s 后 讀一次外部中斷對(duì)電動(dòng)機(jī)脈沖的 計(jì)數(shù)值， 實(shí)際上這也是對(duì) 電動(dòng)機(jī) 脈沖信號(hào)頻率 的測(cè)量 ， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 可根據(jù)式（ 41） 計(jì)算出。電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn)速 可以用下面的公式 計(jì)算 。 主函數(shù)程序 設(shè)計(jì) 主函數(shù)的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案。 詳細(xì)的程序編寫在附錄 1 中可以看到。詳細(xì)的程 序編寫在附錄 1 中可以看到。 詳細(xì)的程 序編寫在附錄 1 中可以看到。標(biāo)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(cè) 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(cè)電路的通路檔，當(dāng)電路中出現(xiàn)短路情況時(shí)萬用表就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，當(dāng)電路中出現(xiàn)斷路時(shí)萬用表不會(huì)發(fā)出聲光報(bào) 警。 這一切電路中的斷路或短路情況 ， 都應(yīng)該 嚴(yán)格按照 ProtelDXP 中的 原理圖進(jìn)行判斷。 再此過程中按下單片機(jī)的復(fù)位鍵，觀察 LCD1602的顯示 ，判斷單片機(jī)能否有效復(fù)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(yàn) 數(shù)據(jù)。對(duì)小電動(dòng)機(jī)的固定也有個(gè)小小的技巧，那就是用扎帶對(duì)其固定，效果還不錯(cuò)。對(duì)前兩次的錯(cuò)誤修 正后，第三次的 PCB 印制成功。 圖 51 系統(tǒng)實(shí)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(shè)計(jì)節(jié)省了大量的時(shí)間， 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也正是在 Proteus 電路仿真軟件的平臺(tái)下設(shè)計(jì)完成的，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。 圖 52 軟件仿真 圖 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 25 結(jié)束語 通過對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的軟件和硬件 的 細(xì) 心調(diào)試，取得了比較理想的結(jié)果。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過 200Ω的電位器實(shí)現(xiàn)的。 在本次設(shè)計(jì)中還可以加上聲光報(bào)警電路和電源工作指示燈 等電路模塊 。 在這次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上更高層次的設(shè)計(jì)是針對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， 需要用到的知識(shí)有 電力電力技術(shù)、 自動(dòng)控制理論、信號(hào)與系統(tǒng)和運(yùn)算放大電路等。 實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)際的原本結(jié)合，為以后的 社會(huì) 工作打下了很 良 好的基礎(chǔ)。 在這 次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 中， 要特別的感謝周老師 和其他老師們 的 細(xì)心 指導(dǎo)。 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) [1]王軍政 .電液伺服閥控馬達(dá)速度閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究 [J].北京理工大學(xué)報(bào)，(3):29～ 31 [2]王煜東 .傳感器應(yīng)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(jī)的電機(jī)綜合參數(shù)測(cè)試儀設(shè)計(jì) [J].儀器儀表學(xué)報(bào)， (2):7～ 9 [4]馮夏勇 ,賓鴻贊 .微機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用方法與精度分析 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