【正文】 、單片機復位電路 、 時鐘電路 、隔離電路 等設計模塊 將會 在下面的章節(jié)中有更詳盡的介紹。調(diào)用 數(shù)據(jù)處理子 程序 并 計算 出電動機的 轉(zhuǎn)單片機復位電路 AT89S52 邏輯運算單元 LCD 液晶顯示電路 單片機時鐘電路 霍爾傳感器檢測和轉(zhuǎn)換 電路電 路 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 4 速，再 調(diào)用 液晶 LCD1602 的 顯示 子 程序，在 液晶 LCD1602 上 實時的 顯示 電動機的轉(zhuǎn)速 。 本 系統(tǒng) 使用的 AT89S52 型 單片機 需 要 的 晶振 頻率為 12MHZ。 Hall， 1855~1938）經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)：如果讓一恒定的電流通過一金屬片，并將薄片至于強磁場中，在金屬片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生于磁場強度成正比的電動勢。由于大規(guī)模集成電路的制造工藝有了很大的提升， 半導體的制造工藝也得到了迅猛發(fā)展，與此同時 霍爾效應比 金屬物體十分 明顯的半導體材料 也被人們大量發(fā)現(xiàn) 。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40AT89S5212Y122uFC322pFC122pFC2VCC VCCS11KR1200R2VCCGNDA1B2TAP310KRH1vss1VDD2VEE3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16LCD1602液晶0011223344556677888*10KRP1VCCVCCGNDVCCGNDVCC霍爾脈沖信號GNDVCC 圖 31 系統(tǒng)電路原理 圖 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 6 傳感器 電路 霍爾傳感器工作原理 當金屬或半導體的薄片器件放置在一定的磁感應強度的磁場中 ， 并保證 金屬或半導體薄片 垂直于磁場方向放置， 當電流大小為 I 的電流源 通過 金屬或 半導體薄片 時 ，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 E，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應（ Hall Effect），該電動勢成為霍爾電動勢（ Hall EMF），上述半導體薄片 稱 為霍爾元件（ Hall Element）。其中一對成為激勵電流端，另一對成為霍爾電動勢輸出端。 這樣流過霍爾元件的電子同時受到 羅倫磁力 和 電場力 的作用 ，而且這兩個力的方向相反 。 通過大量的 實驗 得 知， 通過半導體薄片的電流越大加在其上的 磁場強度 B 越強 ，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 7 在半導體薄片的對應面之間形成 電動勢 就越高 。 由此得知 霍爾電動勢的方向 將隨 磁感應強度 B 方向 的改變而改變。它 有很多的優(yōu)點，比如 體積比較 小、重量 也比較 輕、功耗 較 低 、 耐震動 性好 、 不怕灰塵、水汽及煙霧 等， 鑒于這么多的優(yōu)點集成霍爾傳感器得到了大規(guī)模的使用。也可以將霍爾傳感器做成帶螺紋的探頭，這樣的設計方便安裝 使用 。 本次系統(tǒng)設計所采用的霍爾傳感器 A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾效應傳感器， 霍爾傳感器 A3144 的工作溫度為 40℃～ 150℃。 它能在 矩形或者柱形 永久性磁鐵所產(chǎn)生的 單磁極磁感應強度 下工作。 并選用銅制的柱形支架把圓柱形永久性磁鐵固定 在待測電機的 軸上， 為防止電動機在高速旋轉(zhuǎn)時小磁鐵被甩出，需要用膠帶再次固定小磁鐵。 測速裝置的 安裝如圖 35。對于 脈沖 電信號 ，當輸入 端 為低電平 0 時，光敏三極管截止，輸出為高電平 1；當輸入為 段為 高電平 1 時，光敏三極管飽和導通，輸出為低電平 0。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 10 圖 36 光電耦合器 圖 37 光電耦合器 電路 原理圖 在光電耦合器的輸出端還可以接 74LS04 反向器，反向器的加入再次增強了本系統(tǒng)的抗干擾 性。 74LS04 反向器的使用可以參照圖 38。 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機是一種高效微控制器而且價格便宜、容易操作。 ：接地 。本系統(tǒng)只用到 P0 的普通 I/O 口 。 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 單片機復位 時， 需 要保持 RST 腳兩個機器周期以上 的高電平時間。本次系統(tǒng)的設計 只用到了內(nèi)部程序儲存器， 故 需要將 EA 接高電平 VCC。 本次系統(tǒng) 的 設計 根據(jù) 單片機 各個引腳的 具體功能，再 Protel DXP 軟件 中進行電路圖的設計，然后 在 Keil uVision4 軟件中對照著電路原理圖進行編程。 AT89S52 型 單片機 內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL XTAL2 分別 是此 反相放大器 的 輸入 端 和輸出端 。 由 實驗得知 晶體振蕩頻率越高，則 單片機 的時鐘頻率也越高，單片機的 執(zhí)行 程序的 速度也就快。 AT89S52 單片機有一個復位引腳 RST，當 RST 引腳上出現(xiàn) 兩個 機器周期 (即 二十四個 個時鐘周期 )以上的高電平， 單片機開始 復位，只要 RST 保持高電平， AT89S52單片機就能實現(xiàn) 復位。 由實驗可知 當 單片機的復位 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機 就能夠?qū)崿F(xiàn) 復位。 此時，在選用電容的參數(shù)時應保證電源的上升時間小于 1ms， 這樣當單片機上 電啟動時就能夠?qū)崿F(xiàn)自動復位 ，使其在設定的初始狀態(tài)開始工作 。 本系統(tǒng)采用的是按鍵電平復位 ，這種復位方式能實現(xiàn)單片機的上電自動復位 。這樣的顯示電路在以后的系統(tǒng)擴展時會非常方便，顯示的內(nèi)容也很豐富 和 八 段 LED 顯示器相比有著十分明顯的優(yōu)勢。 字符發(fā)生器 中含有 有 160 個 5 7 的點陣字型。 引腳 3：液晶顯示器 的 對比度調(diào)整端， 當 接 5V 的 正電源時對比度最 低 ， 反過來接地時對比度最高 。 引腳 6： LCD 的 使能端， 只有 當 引腳 6 的電平由高到低跳變時 ，液晶 顯示器才能開始 執(zhí)行命令。 LCD1602 液晶 顯示 模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令 。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 16 用單片機來控制液晶顯示器 LCD 模塊，方法十分簡單。模擬口線方式連接時，單片機的 I/O 口直接和 LCD1602 的控制端 R/ 、 RS、 E 分別相連，無寫 、讀 控制信號。與單片機的連線如圖 312。電 動 機通過 轉(zhuǎn)動軸 帶 動銅質(zhì)的支架 旋 轉(zhuǎn) ，霍爾傳感器 跟隨 銅質(zhì)支架上的圓柱形永久小磁鐵 就能夠 得一系列 的 脈沖信號。 n=60 本次 系統(tǒng) 主函數(shù)程序 設計流程如圖 41， 首先應 對 單片機 內(nèi)部定時器、外部中斷 INT0 等單元進行初始化設定，并開中斷。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 18 圖 41 系統(tǒng) 主函數(shù)程序 設計流程 單片機 外部中斷 和 定時器子 程序 本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機 外部中斷 INT0 的目的是對外部的霍爾脈沖進行計數(shù)。 開始 初始化 顯示數(shù)據(jù) 開中斷 等待中斷 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 19 圖 42 外部中斷 子程序 流程圖 定時器 T0 字程序流程如圖 42， 本次系統(tǒng)設計采用了 AT89C52 單片機內(nèi)部的 T0定時器，工作在方式 1。 返回 關(guān) 外部中斷 計數(shù)器 +1 初始化計數(shù)器 開 外部中斷 轉(zhuǎn)圈計數(shù)器 +1 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 20 圖 42 內(nèi)部定時器 T0 字程序流程圖 顯示子程序 液晶顯示器 LCD1602 的 顯示子程序 如圖 43,由于 LCD1602 液晶顯示模塊的內(nèi)部可以看成兩組寄存器，一個為指令寄存器，一個為數(shù)據(jù)寄存器 。當DB7 位 0 時，才可以寫入指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。 用這種方法逐一檢測電路中各個焊盤間的斷路或斷路情況。 第二步， 用數(shù)字萬用表逐個 檢測 直到 電路中 不 存在斷路或者短路情況 ， 就可以 對單片機 進行上電 調(diào)試了。 重點用數(shù)字萬用表測量方向器 74LS04和霍爾傳感器 的輸入和輸出 端 電壓，并記錄實驗數(shù)據(jù)。 由于 LCD 的數(shù)據(jù)傳送口接單片機 的 P0 口，此時應接上拉電阻，這一點是需要注意的。本次設中，共進行了三次的 PCB 印制。另外本次系統(tǒng)中，增加了對小電動機的調(diào)速器件。 由于這次的軟件設計是模塊化的設計，這為程序的調(diào)試帶來很大的方便。再次，在確保電路中不存在斷路或短路情況后，開始上電調(diào)試就需要上電后的綜合調(diào)試了。 也 明白了印制電路板的整個流程， 動手操作了印制電路板的軟件和相關(guān)的電氣設備。 用數(shù)字萬用表測得霍爾傳感器和 74LS04 反相器的輸出端電壓為 4V 左右。 對本系統(tǒng)稍加修改就能實現(xiàn)對自行車轉(zhuǎn)速的測量并能測出里程 ，此時需要先用直尺測出自行車車輪的半徑 。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設計及實現(xiàn) 26 致 謝 這次對電動機轉(zhuǎn)速的測量的 畢業(yè)設計 ， 讓我對自己所謂的學業(yè)有了更深的認識。 信心是我們做事的前提，在我們擁有專業(yè)的知識后，整個系統(tǒng)的設計和調(diào)試要求我們要有信心和耐心，這樣自己就能夠很好的完成設計。同時也要感謝我的室友和同學 們 的幫忙，他們給我提供了很好的設計軟件、設計方法和設計技