【正文】 方法，討論測(cè)量精度的問(wèn)題。方法如下：(1) 通過(guò)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)境要求做成各矛頭形狀的探頭，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)。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(kāi)關(guān)量，用于數(shù)字邏輯電路。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)換成單片機(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。但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于脈沖個(gè)數(shù)的增加，限制了最高轉(zhuǎn)速測(cè)量量程，這個(gè)問(wèn)題可用單片機(jī)控制來(lái)動(dòng)態(tài)處理解決，兼顧高低轉(zhuǎn)速的測(cè)量精度。4．驅(qū)動(dòng)和顯示由于LED數(shù)碼管具有亮度高、可靠性好等特點(diǎn)，工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。 硬件設(shè)計(jì)總體方案硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。傳感器部分采用UGN3144霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將被測(cè)量量的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。這樣做法雖然不如單電源方便靈活，但可將繼電器工作所造成的干擾完全消除，進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為除數(shù)，調(diào)用除法程序計(jì)算轉(zhuǎn)速，再對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯示在LED上。軟件的具體設(shè)計(jì)我們將在下面的章節(jié)中作詳細(xì)介紹。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測(cè)量對(duì)象情況預(yù)先設(shè)置。用以采集數(shù)據(jù)的碼盤(pán)，可以是單孔或多孔，對(duì)于單孔碼盤(pán)測(cè)量?jī)纱蚊}沖間的時(shí)間，就可測(cè)出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)，TP也可以用時(shí)鐘脈沖數(shù)來(lái)表示。定時(shí)器對(duì)時(shí)基脈沖(頻率為fc)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在TP內(nèi)計(jì)數(shù)值若為m2，則計(jì)算公式為： n= （34）即： （35）fc為硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率：?jiǎn)挝唬℉z）；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2時(shí)基脈沖。 測(cè)頻測(cè)周法“M/T法”所謂測(cè)頻測(cè)周法，即是綜合了“T”法和“M”法分別對(duì)高、低轉(zhuǎn)速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的方法，精度位于兩者之間，如圖33“M/T”法定時(shí)/計(jì)數(shù)測(cè)量所示。由圖可見(jiàn)，從a點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)數(shù)器對(duì)m1和m2計(jì)數(shù)，到達(dá)b點(diǎn)，預(yù)定的測(cè)速時(shí)間時(shí)，單片機(jī)發(fā)出停止計(jì)數(shù)的指令，因?yàn)門(mén)c不一定正好等于整數(shù)個(gè)脈沖發(fā)生器脈沖周期，所以，計(jì)數(shù)器仍對(duì)高頻脈沖繼續(xù)計(jì)數(shù)，到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，脈沖發(fā)生器脈沖的上升沿使計(jì)數(shù)器停止，這樣，m2就代表了m1個(gè)脈沖周期的時(shí)間。T法適合于低速測(cè)量，轉(zhuǎn)速增高，誤差增大。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，兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。VH稱為霍爾電壓。如圖34（a）所示，一塊長(zhǎng)為l、寬為b、厚為d的N型單晶薄片，置于沿Z軸方向的磁B中，在X軸方向通以電流I，則其中的載流子——電子所受到的洛侖茲力為 (39) 式中為電子的漂移運(yùn)動(dòng)速度，其方向沿X軸的負(fù)方向。若N型單晶中的電子濃度為n，則流過(guò)樣片橫截面的電流 I=nebdV得 (312)將()式代入()式得 (313)式中稱為霍爾系數(shù)，它表示材料產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的本領(lǐng)大??；稱為霍爾元件的靈敏度，一般地說(shuō)，KH愈大愈好，以便獲得較大的霍爾電壓VH。由此可知，根據(jù)A、B兩端電位的高低，就可以判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型是P型還是N型。由（313）式知 因此將待測(cè)的厚度為d的半導(dǎo)體樣品，放在均勻磁場(chǎng)中，通以控制電流I，測(cè)出霍爾電壓VH，再用高斯計(jì)測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度B值，就可測(cè)定樣品的霍爾系數(shù)RH。要他們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可以在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達(dá)55150度。前者是直接檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)作為被檢測(cè)信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來(lái)越愛(ài)到眾的重視?；魻栭_(kāi)關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。例如，用一個(gè)54（mm3）的釹鐵硼Ⅱ號(hào)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(cè)中會(huì)給出。在輸入端（2之間）輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾發(fā)生器的兩電流端。Bop與Brp是有一定差值的，此差值BH=BopBrp稱為霍爾開(kāi)關(guān)的磁滯。（3）磁通密度不受限制，輸出關(guān)斷電壓為25V；（4）具有反向電壓保護(hù)（反向電壓為35V）和極好的溫度穩(wěn)定性；（5）工作溫度為20到85攝氏度或者是40到25℃。集電極開(kāi)路輸出電路可連續(xù)輸出25MA電流，可直接控制繼電器，雙向可控硅，可控硅，LED和燈負(fù)載。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)。與MCS51 兼容三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定5個(gè)中斷源 當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對(duì)于CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻)，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS51保持復(fù)位狀態(tài)。 TCM812是高性價(jià)比的系統(tǒng)監(jiān)控電路，用于對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓VDD 進(jìn)行監(jiān)控，并在必要時(shí)向主處理器提供復(fù)位信號(hào)。其引腳如下：圖310 TCM812芯片的引腳圖TCM812芯片的引腳功能：（1）GND 地（2）RESET 當(dāng)VDD 低于復(fù)位電壓門(mén)限值和VDD恢復(fù)上升到高于復(fù)位電壓門(mén)限值之后的140 ms（最小值）內(nèi)，RESET推挽輸出保持高電平。MCS51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTALXTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。但反過(guò)來(lái)運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印制電路板的工藝要求也高，即要求線簡(jiǎn)的寄生電容要?。痪д窈碗娙輵?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。1． LED顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖313所示。才能顯示出正確的數(shù)字來(lái)，如圖313所示，為七段數(shù)碼管的管腳圖。A．靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。B．動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)從與單片機(jī)的接口方式來(lái)分可分為并行接口方式和串行接口方式。圖314為HD729A的引腳配置，其各引腳功能描述如表33所列。 HD7279A最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，最多只需5條連接線，分別是復(fù)位端RESET，片選輸入端CS，同步時(shí)鐘輸入端CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端DATA和按鍵有效輸出端KEY。我們采用了獨(dú)立式鍵盤(pán)電路，按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，個(gè)I/O口有確定的高電平，同時(shí)，還備用兩個(gè)按鍵方便擴(kuò)展，其具體電路如下所示：圖316 鍵盤(pán)電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)闡述測(cè)量轉(zhuǎn)速的匯編語(yǔ)言以及軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程。下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的：?jiǎn)纹瑱C(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量完成，定時(shí)器T0作為內(nèi)部定時(shí)器，外部中斷來(lái)的時(shí)候讀取TH0，TL0，并同時(shí)清零TH0、TL0，使定時(shí)器再次循環(huán)計(jì)內(nèi)部脈沖。 子程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序由于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號(hào)送到單片機(jī)的外部中斷口，再對(duì)周期方波進(jìn)行內(nèi)部計(jì)數(shù)，調(diào)用計(jì)算程序把轉(zhuǎn)速測(cè)出來(lái)。在程序設(shè)計(jì)中，在AT89C51RAM存貯器中的四個(gè)顯示緩沖器單元30H－34H，分別存放著由計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)速的BCD碼進(jìn)行拆分后的非壓縮BCD碼數(shù)據(jù)，AT89C51的P1口掃描輸出總是只有一位為低電平、其它位為高電平，AT89C51的P0口相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個(gè)字符，其它們?yōu)榘担来蔚馗淖働1口輸出為低高的位，P0口輸出對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)，4位LED顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。1．測(cè)速范圍軟件設(shè)計(jì)中，采用的閘門(mén)時(shí)間是1 s，T0的最大計(jì)數(shù)值是65536，因此，最大的計(jì)數(shù)量應(yīng)該是在ls內(nèi)不超過(guò)65535，這樣，即可算出最高計(jì)數(shù)頻率L。2. 測(cè)量誤差由轉(zhuǎn)速公式：n=給出因m1的量化誤差是一個(gè)脈沖，故轉(zhuǎn)速變化：n′== n+n （51） 其相對(duì)誤差為： （52） （53） （54）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54可知:這里T=1s，P=12，如果我們?cè)O(shè)定：=％，那么可以計(jì)算出，n=60/=5000時(shí)，可以滿足此要求，當(dāng)n小于5000時(shí)，誤差將超出允許范圍之外。當(dāng)然，如果要制作全量程專用測(cè)速計(jì)，這樣的電路還是無(wú)法完全滿足需要，此時(shí)，就要用到其他的一些方法。有一定的實(shí)用價(jià)值和較高的性價(jià)比，可用于工業(yè)控制中的轉(zhuǎn)速檢測(cè)、民用電器及其他應(yīng)用。下步工作能制作完整電路工作板，即硬件電路，用示波器測(cè)量其參數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，在實(shí)際過(guò)程中遇到的種種問(wèn)題使我在硬件和軟件設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)。除此之外，我們要在擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)的前提條件下，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中要有信心和耐心，對(duì)自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1] ：北京航空航天大學(xué)出版社，1997[2] 、:復(fù)旦大學(xué)出版社，1997[3] :北京航空航天大學(xué)出版社，1998[4] 梁廷貴、:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999[5] ：清華大學(xué)出版社，1999[6] . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995[7] ：北京航空航天大學(xué)出版社，1996[8] 2004 ：人民郵電出版社，1995[9] 扈嘯，：西安電子科技大學(xué)出版社，2002[10] Schroeder，ME Wolman，RL Wetterneck，TB Carayon，P．Tubing misload allowsfree flow event with smart intravenous infusion pump[J]．Anesthesiology，2006[11] Neff 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