【正文】 和矩陣鍵盤。第15腳：背光源正極。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第1腳：VSS為地電源。芯片工作電壓:—；字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。二極管DS6作為一個(gè)指示信號。 輸出電壓擺幅大(0 ) 低輸入偏流 電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。圖410 LM358管腳圖LM358的特性(Features):該設(shè)計(jì)在信號處理電路中選用LM358進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣2次高低電位變換，使霍爾傳感器完成了1次開關(guān)動作。工作溫度：4085攝氏度；它內(nèi)部由穩(wěn)壓器A、硅霍爾片B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五部分組成，如圖47所示．從輸入端1輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器A穩(wěn)壓后加在硅霍爾片B的兩端，以提供恒定不變的工作電流．在垂直于霍爾片的感應(yīng)面方向施加磁場，產(chǎn)生霍爾電勢差Vw，該信號經(jīng)差分放大器c放大后送至施密特觸發(fā)器D整形．當(dāng)磁場達(dá)到“工作點(diǎn)”(即Bop)，見圖48，觸發(fā)器D輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管E導(dǎo)通，輸出端V。輸入電壓：。它的性能參數(shù)為：霍爾電勢Uh=KhIB(其中Kh為霍爾元件靈敏度，它與所用的材料及幾何尺寸有關(guān))。其中，輸出電壓見式（41）。CC5選擇的是1000uF的電容，C，用來對低頻濾波，其作用也是對LM317T的1腳的電壓進(jìn)行小小的濾波，以提高輸出電壓的質(zhì)量，屬于高頻濾波。因此，只需要用極小的電流來調(diào)整ADJ端的電壓，便可在Vout端得到比較大的電流輸出。 其性能參數(shù)為：我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的集成穩(wěn)壓器。表41 復(fù)位后寄存器狀態(tài)表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)ABPSW00H00H0000HTMODTCONTH000H00H00HSPDPLDPHP0—P3IPIE07H00H00HFFHXX000000B0X000000BTL0TH1TL1SBUFSCONPCON00H00H00H不定 00H 0XXX0000B 電源電路本系統(tǒng)采用USE接口對系統(tǒng)板上各模塊供電，提供+5V電源。只要RST保持高電平，單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電平有效。但反過來運(yùn)行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，可靠地工作。電路中的電容C7和C8典型值通常選擇為20pf30pf之間。4 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)的最小配置系統(tǒng)，由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源電路組成。信號調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)對待測信號的放大整形，降低對待測信號幅度要求，實(shí)現(xiàn)對小信號的測量。 總體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)的硬件主要由電機(jī)，霍爾傳感器，信號調(diào)理電路，STC89C52單片機(jī)，LCD液晶顯示器，矩陣鍵盤，報(bào)警系統(tǒng)組成。該方案不論在硬件焊接方面還是在編寫軟件方面都簡單方便，而且成本低廉。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示簡單文字比較適合,如果顯示數(shù)字則浪費(fèi)資源,而且價(jià)格也相對較高。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)集成了8KB可重復(fù)編程的FLASH程序存儲器。所以本設(shè)計(jì)采用方案三，使用霍爾傳感器采集脈沖信號。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周獲得多個(gè)脈沖輸出,單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)來計(jì)算轉(zhuǎn)速值。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)軸上，這樣每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過一圈編碼器就會發(fā)出一個(gè)脈沖，利用脈沖數(shù)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。為此可以制作一個(gè)遮光葉片如圖32所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號。3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 各模塊方案論證與選擇 傳感器論證與選擇方案一：光電傳感器光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，光電轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的電子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號。該方法在被測轉(zhuǎn)速較低（相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號間隔時(shí)間較大）時(shí)，才有較高的測量精度，其測量準(zhǔn)確度隨著轉(zhuǎn)速的增大而降低，適于低速測量。定時(shí)器對時(shí)基脈沖(頻率為)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在內(nèi)計(jì)數(shù)值若為，則計(jì)算公式見式（24）。而且在規(guī)定的檢測時(shí)間內(nèi)對脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，雖然檢測時(shí)間一定，但檢測的起止時(shí)間具有隨機(jī)性，當(dāng)被測轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才有較高的測量精度，并且測量準(zhǔn)確度隨轉(zhuǎn)速的減小而降低，該方法適合于高速測量。在該方法中，由于定時(shí)時(shí)間T和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在T內(nèi)能否正好測量外部脈沖的完整的周期不確定，所以可能產(chǎn)生1個(gè)脈沖的量化誤差。 測頻法（“M法”）在一定測量時(shí)間T內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)來測量轉(zhuǎn)速，如圖21所示，設(shè)在時(shí)間T內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為，則轉(zhuǎn)速n由式（21）計(jì)算得到。 主要研究內(nèi)容該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有：1．液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示所測得的轉(zhuǎn)速值；2．鍵盤對設(shè)定的高低速值進(jìn)行相關(guān)設(shè)置；3．實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。若脈沖頻率為f，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=60f(r／min) 。測轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速表的端頭要插入電機(jī)轉(zhuǎn)軸的中心孔內(nèi)，插入前，應(yīng)注意清除中心孔中的油污，并使轉(zhuǎn)速表的軸與電機(jī)的軸保持同心，不可上下左右偏斜，否則易將表軸扭壞，并影響準(zhǔn)確讀數(shù)，而且轉(zhuǎn)速表要間歇使用，以減少磨損和發(fā)熱。 轉(zhuǎn)速測量在國內(nèi)外的研究轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動力機(jī)械性能測試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯恿C(jī)械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來確定的，例如壓縮機(jī)的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機(jī)的輸出功率等等，而且動力機(jī)械的振動、管道氣流脈動、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。它的研究結(jié)果可以用于我們的實(shí)際生活中，一方面它可以應(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，如車輛的里程表、車速表等。關(guān)鍵詞 電動機(jī)；轉(zhuǎn)速測量；STC89C52；霍爾傳感器AbstractMotor is very important in manufacturing, measuring its rotational speed bees very essential and necessary.This article describes the mon method of motor speed measurement ,it gives the DC motor speed measurement system design scheme,which based on STC89C52 singlechip microputer .The motor speed measurement system pletes the hardware and software design. The system uses A44E Hall Switch Sensor as a main ponent of the pulse signal acquisition and uses the design of the signal conditioning circuit to amplify the output Hall sensor pulse , the squarewave signal is sent to single chip microputer . the count the pulses gets into the motor speed value, and the LCD display motor speed value intuitively. At the same time,the system uses the matrix keyboard to set preset high and low value ,when the measured value over highspeed or lower than the low value, realize the acoustooptic alarm function.Keywords Motor Speed Measurement STC89C52 Hall Sensor目 錄1 緒論 1 課題研究的目的和意義 1 轉(zhuǎn)速測量在國內(nèi)外的研究 1 主要研究內(nèi)容 22 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用方法 3 測頻法（“M法”） 3 測周期法（“T法”） 3 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用的方法 43 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 5 各模塊方案論證與選擇 5 傳感器論證與選擇 5 單片機(jī)模塊論證與選擇 6 顯示模塊論證與選擇 6 報(bào)警模塊論證與選擇 7 總體設(shè)計(jì)方案 74 硬件電路設(shè)計(jì) 8 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 時(shí)鐘電路 8 復(fù)位電路 8 電源電路 10 穩(wěn)壓可調(diào)直流電源電路設(shè)計(jì) 10 霍爾傳感器測量電路設(shè)計(jì) 11 霍爾傳感器原理 11 開關(guān)型霍爾傳感器 12 信號處理電路設(shè)計(jì) 13 顯示電路設(shè)計(jì) 15 LCD1602簡介 15 LCD顯示電路 16 按鍵電路設(shè)計(jì) 16 蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì) 175 軟件設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 20 系統(tǒng)開發(fā)語言 20 軟件總體設(shè)計(jì) 21 定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷程序 23 定時(shí)/計(jì)數(shù)器介紹 23 中斷控制 24 定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算 25 定時(shí)中斷流程圖 25 按鍵掃描程序流程圖 26 速度計(jì)算及顯示程序 28 速度計(jì)算 28 速度值顯示處理程序 28 報(bào)警程序流程圖 286 系統(tǒng)調(diào)試 29 Protues仿真 29 硬件調(diào)試 30 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 30 故障分析與解決方案 32結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄 36附錄1 36附錄2 46附錄3 471 緒論 課題研究的目的和意義轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測量方法較多，傳統(tǒng)的測速方法一般以測速發(fā)電機(jī)為主要檢測元件，得到的是模擬量，這種測量技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和測量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。圖書分類號：密 級：摘要電機(jī)是生產(chǎn)過程中應(yīng)用十分廣泛的裝置，對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行準(zhǔn)確測量就顯得十分必要。同時(shí)利用矩陣鍵盤對預(yù)先設(shè)定的高速值和低速值進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，超過高速或低于低速值時(shí)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。本課題研究的是電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，對了解電機(jī)工作狀態(tài)，提高電機(jī)工作效率有很大的幫助，該課題主要是對電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況提出修改方案和解決辦法。(1)離心式轉(zhuǎn)速表測速法離心式轉(zhuǎn)速表是利用離心原理制成的測速儀表，可以直接讀出轉(zhuǎn)速。(3) 閃光測速法閃光測速法是利用可調(diào)脈沖頻率的專用電源施加于閃光燈上，將閃光燈的燈光照到電機(jī)轉(zhuǎn)動部分(可在電機(jī)端軸上粘貼一張標(biāo)記紙片)，當(dāng)調(diào)整脈沖頻率使黑色扇形片靜止不動時(shí)，此時(shí)脈沖的頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速是同步的。若編碼數(shù)為60，測量時(shí)間為t，測量到的脈沖數(shù)為N，則n=N/t。2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用方法電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的主要方法有測周期法（“T”法）和測頻法（“M”法）。 式（23）式中n——表示轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；T——表示定時(shí)時(shí)間單位：（秒）；——表示產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)。設(shè)置的時(shí)間過長，可以提高精度，而設(shè)置的時(shí)間過短，測量精度會受到一定的影響。通過定時(shí)器測得。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭以及計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。由于本系統(tǒng)中所測的電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，且基于M法的測量，其電路和程序均較為簡單，所以本設(shè)計(jì)中采用M法進(jìn)行測量。以透射式為例，如圖31所示，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，否則打開。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。圖34 霍爾元件和磁鋼實(shí)際圖使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號。由于光電傳感器受環(huán)境影響較大，且光電編碼器安裝不方便，由于軟連接的原因，很容易松動，可靠性差，而由霍爾元件構(gòu)成的霍爾開關(guān)系統(tǒng)，具有輸出響應(yīng)快，數(shù)字脈沖性能好，安裝方便，性能可靠，不受光線等因素影響，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。方案二：采用型號為STC89C52的單片機(jī)作為主控制器，使用霍爾傳感器進(jìn)行測量的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。 顯示模塊論證與選擇方案一：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,亮度高，顯示數(shù)字合適,但是連接復(fù)雜，耗電