【正文】 查位碼： MOV A， COUNT MOV DPTR， BitTab MOVC A， A+DPTR 位碼的值： BitTab： DB 0FDH， 0FEH， 0FBH， 0F7H， 0EFH 因此，查出來的值是 0FBH，即 11111011，這個(gè)值被送往 P2 口： ORL P2， 00011111B；先將 P2 口的低 5 位置 1(關(guān)閉原點(diǎn)亮的數(shù)碼管 ) ANL P2， A；將查得的位碼與 P2 相與，點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管觀察硬件，即可發(fā)現(xiàn) 驅(qū)動(dòng)第 3位數(shù)碼管 ，因此即實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)亮第三位數(shù)碼管的要求，而其他各位不被點(diǎn)亮。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 36 頁 圖 是顯示部份的流程圖，從圖中可以看出，程序中利用了一個(gè)顯示計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的值在 0~4 之 間變化，對(duì)應(yīng)第一至第五位數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)值到 5時(shí)，即回零。 1．秒信號(hào)的產(chǎn)生 中斷產(chǎn)生后： INC SecCoun MOV A， SecCoun CJNE A， 250， Go2 判斷 SecCoun 是否到達(dá) 250 了，如果到達(dá) 250，則說明 1秒時(shí)間已到，程序?qū)㈥P(guān)閉 T0計(jì)數(shù)器，然后對(duì) T0 中已計(jì)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再去進(jìn)行顯示，否則直接轉(zhuǎn)去顯示。 MOV P0， 0FFH；將 P0 置位高電平。 以下是程序定義變量及進(jìn)行初始化的程序行。可在 T0 和 T1的溢出中斷服務(wù)程序中，以供使用。 根據(jù)前面的描述，可以確定 TMOD 的控制字應(yīng)為 00010101B。 C /T：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器選擇位。其 8 位控制 內(nèi)容如 表 ： 表 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的方式控制字 說明： GATE：門控位。 確定了定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 的定時(shí)時(shí)間以后，就要計(jì)算定時(shí)初值，本系統(tǒng)用了12M 的晶振，恰好是一個(gè)機(jī)器周期為 1us，因此， 4ms 定時(shí)時(shí)間意味著只要計(jì)數(shù) 4000 次即可，由于定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 是向上計(jì)數(shù)，因此，要化為 16 進(jìn)制，并分別送入 T1 的高 8 位和低 8位。本系統(tǒng)暫不討論。 4．單片機(jī)時(shí)鐘 單片機(jī)的 1 19腳接晶體和兩個(gè) 27PF 的電容，這里選用振蕩頻率為 12MHz的晶體。本系統(tǒng)暫不采用。上電瞬間， RESET 端的電位與 Vcc相同，隨著充電電流減小， RESET 端的電位逐漸下降，按電路參數(shù)可選擇電阻為 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 36 頁 1kΩ ，電容為 10μ F。從分析可以看出 89C51 能滿足系統(tǒng)要求，不須另外擴(kuò)展計(jì)數(shù)器，外部中斷分別用于定時(shí) /計(jì)數(shù)同步中斷和響應(yīng)，定時(shí)器利用其溢出中斷來預(yù)定測(cè)量的時(shí)間，該時(shí)間要求準(zhǔn)確，可根據(jù)測(cè)量高、中、低轉(zhuǎn)速來進(jìn)行調(diào)整。 ⒋ 單片機(jī)外接電路較多時(shí)，應(yīng)考慮其驅(qū)動(dòng)能力，減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。 第二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換器等，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路 。以確保測(cè)量準(zhǔn)確度為準(zhǔn)。 1誤差 由 式 可知： 增大測(cè)量時(shí)間 t有利于提高測(cè)量準(zhǔn)確度。 1誤差。并根據(jù)第一次的所測(cè)轉(zhuǎn)速及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)時(shí)間 Tc，兼顧高低 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 36 頁 轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度。輸入計(jì)數(shù)脈沖和計(jì)數(shù)定時(shí)值在理論上是嚴(yán)格同步的，因此，在理論上， m1（定時(shí)器的計(jì)數(shù) 值）不考慮誤差，由于實(shí)際啟動(dòng)是由程序來控制的（系 統(tǒng)應(yīng)采取由輸入計(jì)數(shù)脈沖來同步），故可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖的量化誤差[8]。 誤差和精度分析 “ M 法”測(cè)量誤差分析 由轉(zhuǎn)速由公式： 給出 因 m1的量化誤差是 1 個(gè)脈沖，故轉(zhuǎn)速變化： (式 ) 其相對(duì)誤差為： (式 ) (式 ) (式 ) ε 相對(duì)誤差 n’ 加入一個(gè)脈沖后的轉(zhuǎn)速值 △ n轉(zhuǎn)速誤差 由 式 可知，ε隨轉(zhuǎn)速 n增大而減小，因此，這種方法適合于高速測(cè)量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會(huì)越大。 “ M/T”法綜合了“ T”和“ M”兩種方法，轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 設(shè)高頻脈沖的頻率為 fC，脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)發(fā)出 P 個(gè)脈沖，由式 和 式 可得 M/T 法轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 36 頁 (式 ) n轉(zhuǎn)速值。 如圖 ： 圖 “ M/T”法定時(shí) /計(jì)數(shù)測(cè)量 “ M/T”法采用三個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，同時(shí)對(duì)輸入脈沖脈、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生）、及預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)， m1 反映轉(zhuǎn)角， m2 反映測(cè)速的準(zhǔn)確時(shí) 間，通過計(jì)算可得轉(zhuǎn)速值 n。設(shè)置的時(shí)間過長(zhǎng)，可以提高精度，但在轉(zhuǎn)速較快的情況下，所計(jì)的脈沖數(shù)增大（碼盤孔數(shù)已定情況下），限制了轉(zhuǎn)速測(cè)量的量程。 計(jì)算公式 ： n=60m1／ Prc。 n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分） m2時(shí)基脈沖 由圖 “ T”法測(cè)量精度的誤差主要有兩個(gè)方面上，一是兩脈沖的上升沿觸發(fā)時(shí)間不一致而產(chǎn)生的；二是計(jì)數(shù)和定時(shí)起始和關(guān)閉不一致而產(chǎn)生的。對(duì)于多孔碼盤，其測(cè)量的時(shí)間只是每轉(zhuǎn)的 1/N， N為碼盤孔數(shù)。 LED 顯示器是用發(fā)光二極管顯示字段的，通常使用七段構(gòu)成“日”字型和一只發(fā)光二極管作為小數(shù)點(diǎn)，稱八段數(shù)碼顯示器。在 本系統(tǒng)中考慮到計(jì)數(shù)的范圍、使用的定時(shí) /計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)及 I/O 口線，預(yù)選用 89C51 單片機(jī)。及碼盤的刻度誤差而造成的精度下降問題。 2．整形和倍頻 前向通道中，從傳感器輸出的信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)輸入要求的信號(hào)，由于信號(hào)調(diào)節(jié)電路與傳感器的選擇，現(xiàn)場(chǎng)干擾程度等，都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量 [5]。該電量可以是模擬量或數(shù)字量，現(xiàn)代傳感器還可以輸出開關(guān)量，用于數(shù)字邏輯電路。方法如下： （ 1）通過敏感元件拾取被測(cè)信號(hào) 敏感元件體積小，可以根據(jù)用戶及環(huán)境要求做成各種形狀的探頭，它能將被測(cè)的物理量變換成電流、電壓，只要選擇合適的元件參數(shù)。而隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，利用單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，應(yīng)用全數(shù)字化的結(jié)構(gòu)，使數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的越來越普及 [4]。 Keil51 軟件的 uVision2 集成環(huán)境對(duì)系統(tǒng)對(duì)工作軟件進(jìn)行編譯、調(diào)試和仿真。同時(shí)分析接口電路，顯示轉(zhuǎn)速。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。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(cè)和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)來進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合。在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。這兩種測(cè)速方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，“ M”法一般用于高速測(cè)量，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，測(cè)量誤差較大，而且，檢測(cè)裝 置對(duì)轉(zhuǎn)速分辨能力也變差；而“ T”法一般用于低速測(cè)量，速度越低測(cè)量精度越高，但在測(cè)量高轉(zhuǎn)速時(shí)，誤差較大；結(jié)合這兩種測(cè)量方法就可以地出第三種測(cè)量方法，即‘ M/T’法結(jié)合這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，一方面象“ M”法那樣在對(duì)傳感器發(fā)出的脈沖計(jì)數(shù)的同時(shí)，也象“ T”法那樣計(jì)取脈沖的時(shí)間，通過計(jì)算即可得出轉(zhuǎn)速值。常用的傳感器種類有光電傳感器、電磁式傳感器、電容式傳感器等，而測(cè)量方法上有測(cè)量轉(zhuǎn)速周期、轉(zhuǎn)速頻率等。有效地防止了在高風(fēng)速起動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)因超過并網(wǎng)而飛車造成的并網(wǎng)失敗。自動(dòng)并 /脫電網(wǎng)的主要根據(jù)是發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，采用準(zhǔn)確、快速的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法尤為重要。主葉輪轉(zhuǎn)速達(dá)到 40rpm 時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，應(yīng)并入電網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)脫離電網(wǎng)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 36 頁 圖 調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖 （ 3）轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用軟件實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)顯示容易，超限報(bào)警方便，提高了系統(tǒng)的靈活性。調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)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??；低速性能好，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)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高；直流電源采用三相整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)高，可廣泛用于交通、工礦企業(yè)等電力傳動(dòng)系統(tǒng)中。 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用 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。對(duì)于開關(guān)量的采集則一般通過 I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口線。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(cè) 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。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。在這個(gè)領(lǐng)域中，有不少是采用通用 CPU 單板機(jī)或通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)如圖 所示，整個(gè)系統(tǒng)由基本部分和測(cè)控增強(qiáng)部分及外設(shè)增強(qiáng)部分構(gòu)成。對(duì)于模擬量的采集，則應(yīng)通過A/D 變換后送入總線口， I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口，并配以相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換控制信號(hào)及地址線。模擬量的輸出常為伺服驅(qū)動(dòng)控制，控制輸出通過 D/A 變換后送入伺服驅(qū) 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 36 頁 動(dòng)電路。隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，其性能可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，其變頻調(diào)速的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，但它的控制技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，整個(gè)控制系統(tǒng)造價(jià)較高，在某些領(lǐng)域短時(shí)間內(nèi)還難以取直流調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了。 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(jiǎn)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。葉輪通過硬質(zhì)齒面增速齒輪箱帶動(dòng) 4 極 200kW 異步發(fā)電機(jī)。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全并 /脫電網(wǎng)是風(fēng)機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷的提高， 4個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖之間的時(shí)間總和相應(yīng)減少，測(cè)算周期也相也就是應(yīng)縮短，這也正好滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量快速性的要求。 一般的轉(zhuǎn)速測(cè)試可用機(jī)械式轉(zhuǎn)速表、發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表以及頻閃式測(cè)速表，但在有些情況下，其測(cè)量精度，瞬時(shí)穩(wěn)定度不能滿足更高的要求，因此，在測(cè)量方法和傳感器的選擇上顯得尤為重要。即“ M”法；另一類是在給定的角位移距離內(nèi)，通過測(cè)量這一角位移的時(shí)間來進(jìn)行測(cè)速的方法，稱測(cè)周法，即“ T”法，如給定的角位移 △ θ，傳感器便發(fā)出一個(gè)電脈沖周期，以晶體震蕩頻率而產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)脈沖來度量這一周期時(shí)間，再經(jīng)換算可得轉(zhuǎn)速。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