【正文】 frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digital two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electrooptical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microputer39。在測量范圍和測量精度方面都有極大的提高。其可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進(jìn)行控制的許多場合?？傊?，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究是一件非常有 意義的課題。下面分別就這四個(gè)方面說明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。特別是在單片機(jī) C167CS32FM 中，內(nèi)部還含有 2個(gè) CAN。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的MC68HC08MR1 MR24 等。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大部分都可以用單片機(jī)系統(tǒng)或單片機(jī)加通用機(jī)系統(tǒng)來代替。基本部分是外圍芯片的擴(kuò)展及功能鍵盤、顯示器配置，通過總線連接而成，測控增強(qiáng)部分主要是傳感器接口與伺服驅(qū)動(dòng)控制接口。對于開關(guān)量的采集則一般通過 I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口線。 轉(zhuǎn)速測量在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)速測量的應(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)速測量系統(tǒng)作為普遍的應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，有重要的意義。調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡單，所用的功率元件少；開關(guān)頻率高，可達(dá)到 1000～ 4000Ｈｚ，電流易連續(xù)，諧波少，脈動(dòng)小，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?，穩(wěn)態(tài)精度高，因而調(diào)速范圍寬；調(diào)速系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀太。 性能特點(diǎn)： 1． 89C51 配合晶體管的雙極式可逆 PWM 變換器構(gòu)成直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可獲得高性能的調(diào)速性能指標(biāo)； 2． 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了復(fù)雜的換流裝置，因此體積小，成本低，加之采用硬軟件結(jié)合的微機(jī)控制方式，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。計(jì)數(shù)式方法是用某種方式讀出一定時(shí)間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)；模擬式方法是測出由瞬時(shí)轉(zhuǎn)速引起的某種物理量的變化；同步式是用利用已知的頻率與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)同步來測量轉(zhuǎn)速，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換方式，測試方法參看表 11 所示。這種以測量頻率來實(shí)現(xiàn)測量轉(zhuǎn)速的方法，稱測頻法 。 主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要用 AT89C51 作為控制核心，由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯像管、HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換、及 RS232 構(gòu)成。 類型 適用范圍特點(diǎn) 計(jì)算式 機(jī)電式 光電式 電磁式 機(jī)械式 發(fā)電機(jī)式 電容式 中低速 簡單低廉 中高速 中高速 中低速 簡單 高速 可遠(yuǎn)程指示 中高速 通過齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)字輪 來自被測旋轉(zhuǎn)體上的光線使光電管產(chǎn)生電脈沖 利用磁電轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)速變換成電脈沖 利用離心力與轉(zhuǎn)速成平方 正比的關(guān)系 利用電機(jī)電源或交流電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系 利用電容充電放電與轉(zhuǎn)速成正比 關(guān)系 機(jī)械式 同步式 數(shù)字式 數(shù)字式 測試發(fā)電機(jī) 用已知頻率閃光測出旋轉(zhuǎn)體同步的頻率 轉(zhuǎn)動(dòng)帶槽的圓盤，觀察旋轉(zhuǎn)體的 同步關(guān)系 光電式 中速 中高速 備注 測量方法 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第 2章 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體功能概述 系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能是 :AT89C51 單片機(jī)接收霍爾 傳感器傳來的脈沖信號 ,單片機(jī)根據(jù)外部中斷 ,以及內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行記數(shù)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速送到 LED 顯示，同時(shí)數(shù)據(jù)傳給 PC 機(jī) ,并在 PC 機(jī)屏幕上顯示出來。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實(shí)現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。 系統(tǒng) 組成及框圖 ： 本系統(tǒng)通信部分是單片機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路 HIN232CP 之后，通過串口 RS232 發(fā)送數(shù)據(jù)，由 PC 微機(jī)接收，微機(jī)部分用 Visual Basic 軟件編寫的界面作為 PC 機(jī)部分與單片機(jī)進(jìn)行串口之間通信 。另由于 PC 系列微機(jī)串行口為 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為 TTL 電平的 89C51 單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此 TTL 電平到 RS－ 232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用 HIN232CP 接口芯片，該芯片可以用單電壓（ +5V）實(shí) 現(xiàn) RS232 接口邏輯“ 1”（ 3V～ 15V）和邏輯“ 0”（ +3V～ +15V）的電平轉(zhuǎn)換。 AT89C51 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 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八 位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0； 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳 也用于施加 12V 編程電源（ VPP） ； ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 “ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 AT89C51 是屬于 CMOS8 位微處理器，它的時(shí)鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS 型的單片機(jī)。圖中 SYS 為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由 SYS 參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率）。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 口都 輸出高電平。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST 端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長，就可以使 MCS51 有效的復(fù)位。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU 從一個(gè)隨機(jī) 的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 顯示器結(jié)構(gòu)： 常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。才能顯示出正確的數(shù)字來，如圖 2哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 7 所示，為七段數(shù)碼管的管腳圖。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。 5 位共陰極顯示器和 AT89C51 的接口邏輯如圖 28 所示?；魻栐且环N磁傳感器。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回調(diào)、位置重復(fù)精度高 （可達(dá) um 級）。 按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。 開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號。例如，用一個(gè) 5 4 （ mm3）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會(huì)給出。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號 測試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP200400mV 輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICCVCC=24V 輸出端開路 10 mA 輸出上升時(shí)間 trVcc=12V RL= CL= S 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 輸出下降時(shí)間 tfVcc=12V RL= CL= S 產(chǎn)品特點(diǎn) : 、可靠性高 MOS 邏輯電路接口 應(yīng)用 : . 霍爾開關(guān)元件的電 路圖： 霍 爾 開 關(guān)5 V1 0 K 圖 210 霍爾傳感器的電路圖 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出來的是TTL 邏輯電平（ 0V 和 5V），而計(jì)算機(jī) RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為 +12V 左右的電壓，單片機(jī)要和 PC 的上位機(jī)通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計(jì)采用的是集成芯片，一個(gè)芯片 加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。 該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在 9600b/s 為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 電氣特性： EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝ 3V～ 15V 連接器 DB9 DB9 是 RS232 信號線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖 (211)，表 21所示 RS232 信號線名稱、符號以及對應(yīng)在 DB9 上的針腳號。 HIN232CPE 芯片引腳排列和外部元件連接線路如圖 213所示。 其中， N 是內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT 構(gòu)成； Tc 為時(shí)基，由于采用 的晶振，所以 Tc 不在是 1um，而是 12M/ 約為 ，帶入上面公式，即可得到轉(zhuǎn)速的精確計(jì)算公式： N=60*11059200/12N=55296000/N。三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)（最高轉(zhuǎn)速 36000r/min 足夠）的程序。 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計(jì)算程序計(jì)算出來的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到 50H、 51H 單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可識別二進(jìn)制，然而，我們需要在 LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD 后才能拆分。 顯示 部分程序分為兩部分：十進(jìn)制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R6 與 0FH 相與后送 34H 返 回 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 圖 3－ 6 顯示程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了程序設(shè)計(jì)原理以及 程序的設(shè)計(jì)思路。 在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。 ：這一部分調(diào)試主要是檢查時(shí)鐘電路、復(fù)位電路是否接對，單片機(jī)的電源以及地是否接好，以及其他的一些管腳的接法。電路上電檢查 7407是否接上電源和地讓其正常工作。 ：這一部分電路硬件調(diào)試主要完成任務(wù)是使得通過HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換前后的電平關(guān)系。 LCA51 軟件全面支持匯編語言， C51 語言， PL/M51 語言的編譯 /連接、調(diào)試。用戶可同時(shí)打開多個(gè)窗體編輯、調(diào)試、變量觀察 .用戶可在線對原文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯(cuò)誤源文件定位。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，看到 PC 指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置，LCA51 提供以下方法對程序的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤。如果是調(diào)用一函數(shù)，運(yùn)行完整個(gè)函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。如果用戶按熱鍵F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達(dá)光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個(gè)斷點(diǎn)。用戶程序在單步或斷點(diǎn)停下時(shí)，將更新變量的取值。 LCA51 軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€(gè)變量值 范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個(gè)值而重新加載調(diào)試。 首先要對計(jì)算程序進(jìn)行調(diào)試，其中關(guān)鍵就