【正文】 p。該系統(tǒng) 具有頻率響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng) ， 利用脈沖計(jì)數(shù)法實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，通過(guò) LCD 準(zhǔn)確 直觀地顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。Speed measurement 重慶文理學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 1 頁(yè) 共 22 頁(yè) 1 引言 在 生產(chǎn) 中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。數(shù)字式通常采用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等為檢測(cè)元件，得到的信號(hào)是脈沖信號(hào)。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，但這種測(cè)量技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用?？梢詰?yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車(chē)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(lái)進(jìn)行控制的諸多場(chǎng)合，如車(chē)輛的里程表、車(chē)速表等。前者在使用時(shí)必須與被測(cè)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表與測(cè)速發(fā)電機(jī)等；后者在使用時(shí)不需要與被測(cè)轉(zhuǎn)軸接觸，如光電式轉(zhuǎn)速表、電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表、閃光測(cè)速儀等。過(guò)去曾經(jīng)使用過(guò)的 接觸式測(cè)量?jī)x表，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表、微型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速表及鐘表式定時(shí)轉(zhuǎn)速表，均已先后受到冷落；而利用已知頻率的閃光與被測(cè)軸轉(zhuǎn)速同步的方法來(lái)測(cè)速的閃光測(cè)速儀，雖屬于非接觸式儀表，目前仍有應(yīng)用，但基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 22 頁(yè) 也退居次要地位。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ⑴ 利用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。 ② 利用 proteus 仿真軟件畫(huà)出電路原理圖。 ⑥ 軟硬件聯(lián)合調(diào)試。 方案二： 采用紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。每當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。② 過(guò)載能力強(qiáng)：當(dāng)原邊電流超負(fù)荷，模塊達(dá)到飽和，可自動(dòng)保護(hù)，即使過(guò)載電流是額定值的 20 倍時(shí)，模塊也不會(huì)損壞。 單片機(jī)的選擇 方案一：采用型號(hào)為 AT89C51 的單片機(jī) 作為主 控制 器。 C8051F060 系列單片機(jī)是美國(guó) CYGNAL 公司推出的一種與 51 系列單片機(jī)內(nèi)核兼容的單片機(jī) 。 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(duì)于顯示簡(jiǎn)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(duì)較高。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 在 40 個(gè)管腳中，其中有 32個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。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(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 ? RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。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）。 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但 必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 [2]。在閑置模式下， CPU 停止工作。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 A3144E 系列單極高溫霍爾效應(yīng)集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸 入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào) 。磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。 圖 6霍爾器件測(cè)速原理 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很 多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有 M法 (測(cè)頻法 )、T法 (測(cè)周期法 )和 MPT 法 (頻率周期法 )，該系統(tǒng)采用了 M 法 (測(cè)頻法 )。根據(jù)式 (11)即可計(jì)算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 。 LCD1602 LCD1602簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 圖 7 LCD1602 實(shí)物圖 LCD1602 的基本參數(shù)及引腳功能 1. LCD1602類(lèi)型 LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖 8所示。 第 3腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 6腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由 高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 單片機(jī)的 硬件 連接 重慶文理學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 11 頁(yè) 共 22 頁(yè) 圖 9 1602 與單片機(jī)接線圖 硬件連接圖如圖 9所示。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。每到 1s 讀一次外部中斷 0INT 計(jì)數(shù)值，此值即為脈沖信號(hào)的頻率，代表的即是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測(cè)脈沖到來(lái)后，啟動(dòng)外部中斷，每來(lái)一個(gè)脈沖中斷一次，記錄脈沖個(gè)數(shù)。圖 11程序框圖所示 . N Y N Y Y N 圖 11 程序框圖 開(kāi)始 初始化 是否啟動(dòng)？ 等待中斷 3次中斷完？ 是否達(dá)到報(bào)警值？ 顯示處理 重慶文理學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 13 頁(yè) 共 22 頁(yè) 6 仿真與調(diào)試 Keil 軟件簡(jiǎn)介 KeilC51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 KeilC51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。此外， Proteus 還提供圖形顯示功 能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。 Proteus 提供了大量的元件庫(kù)，有 RAM、 ROM、鍵盤(pán)、馬達(dá) 、 LED、 LCD、 AD/DA、部分 SPI 器件、部分IIC器件，編譯方面支持 Keil 和 MPLAB 等編譯器。通常交叉使用單步運(yùn)行 ,斷點(diǎn)運(yùn)行 ,連續(xù)運(yùn)行等多種方式 ,每次執(zhí)行完畢后 ,檢查 CPU 執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng) ,RAM 的有關(guān)內(nèi)容 ,I/O 接口的狀態(tài)等。再次為工程項(xiàng)目設(shè)置軟硬件調(diào)試環(huán)境；并創(chuàng)建源程序文件并輸入程序代碼，及保存創(chuàng)建的源程序項(xiàng)目文件；最后把源程序文件添加到項(xiàng)目中。 1．用示波器測(cè)得霍爾傳感器 out 端輸出波形如圖 14 所示： 重慶文理學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 15 頁(yè) 共 22 頁(yè) 圖 14 示波器輸出波形 2．硬件實(shí)物如圖 1圖 16 所示： 圖 15 硬件實(shí)物圖 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 22 頁(yè) 圖 16 硬件實(shí)物 8 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò) 本次設(shè)計(jì)， 學(xué)習(xí)了 霍爾傳感器、 AT89C51 單片機(jī)、 LCD1602 顯示 等 相關(guān) 知識(shí)，查閱了相關(guān)資料，實(shí)現(xiàn)了 “ 基于 單片機(jī) 的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) ” 的基本要求。 3． 通過(guò) 采用 LCD1602 顯示測(cè)速值，直觀、穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)，該顯示方式可以推廣到其他工程應(yīng)用領(lǐng)域。 從 論文 的 選題到完成， 都傾注了導(dǎo)師大量的心血。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在實(shí)際調(diào)試中遇到的種種問(wèn)題，讓我在設(shè)計(jì)與調(diào)試的過(guò)程中學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)。 //LCD1602 讀寫(xiě)選擇端 sbit lcdcs=P2^2。 //定義顯示參數(shù) /*延時(shí)程序 */ void delay(uint ms) { uint i,j。i112。 //向 LCD 寫(xiě)命令 lcdcs=1。 //選著寫(xiě)數(shù)據(jù) 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 22 頁(yè) P0=data0。 //關(guān)外部中斷 0 count++。 //開(kāi)外部中斷 0 return。i++) //循環(huán)要傳輸?shù)淖址麄€(gè)數(shù)次 ,每一次傳輸一個(gè)字符 { write_data(display[i])。 msec++。 z=0。 zhuan=0。 //8 位數(shù)據(jù)，單列顯示 delay(5)。 //寫(xiě)一個(gè)字符后地址指針加 1 delay(5)。 //50ms 定時(shí) TL0=0x50。 //計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作 IT0=1。)。 //轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速的百位 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 22 頁(yè) display[9]=(zhuan/10%10+39。039。 } delay(15)。 //轉(zhuǎn)速警告 displaytolcd()。 論文作者簽名： 日期： 版權(quán)與使用授權(quán)聲明 重慶文理學(xué)院有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。 論文作者簽名： 日期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期：