【正文】 位電壓門限值之后的 140 ms（最小值）內(nèi)， RESET 推挽輸出保持高電平。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。為了使 LED 數(shù)碼管的正常工作，都采用一定的驅(qū)動(dòng)電壓，所以在顯示電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)該加上限流電阻，具體的電路圖將在下節(jié)一起介紹。在一般應(yīng)用系統(tǒng)中， RESET 可直接接電源，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 器件時(shí)， CS 也可以直接接地，此時(shí)只需占用 3條單片機(jī)的 I／ O 端口線，如果應(yīng)用系統(tǒng)中沒(méi)有鍵盤，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤，但單片機(jī)軟件任務(wù)不復(fù)雜，均可不接 KEY 線，使用定時(shí)讀取鍵盤鍵值代碼的方法，則此時(shí)只需占用 2 條單片機(jī)的 I/0 端口線。此外，對(duì)于低速情況下，我們還要設(shè)定一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器 VTT，當(dāng)外部中斷還沒(méi)來(lái)而內(nèi)部定時(shí)器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時(shí)器 0 中斷時(shí)，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。 顯示部分程序分為兩部分：十進(jìn)制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)量工作中，如果測(cè)量范圍超過(guò)這個(gè)范圍，可以加一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器，編寫 T0 的中斷程序，在中斷程序中對(duì)軟件計(jì)數(shù)器加 1，這樣，可以把計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)大 256 倍。 2．測(cè)量方法 在測(cè)量原理上采用先進(jìn)的 M 的測(cè)量方法，保證了高轉(zhuǎn)速的測(cè)量中獲得較高的精度。但看到自己的成果時(shí)，所有的艱辛與疲倦都拋到了 九霄云外。在不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題，這是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過(guò)程，其本身就是對(duì)自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的之所在。 關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受頗多。本系統(tǒng) 采用 89C51 單片機(jī)，充分利用單片機(jī)內(nèi)部自帶的兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，較完全的開(kāi)發(fā)了單片機(jī)自身的功能，接口利用了 89C5l的 Po 口具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力的特點(diǎn)，來(lái)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)芯片，直接由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了硬件電路。這種測(cè)速方式的下限理論上也可以很低，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速低到一定程度時(shí)，其誤差已較大，因此，其測(cè)速下限與允許的測(cè)量誤差有關(guān)。 圖 43 除法程序流程圖 除 法 移位次數(shù)→計(jì)數(shù)器 上商 1，減去除數(shù) 被除數(shù)左移一位 上商 0 計(jì)數(shù)器減 1 計(jì)數(shù)器 =0？ 被除數(shù) 除數(shù) Y N N Y 返 回 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 29 顯示程序 單片機(jī)顯示部分可以用來(lái)顯示計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)的。 圖 41 主程序流程圖 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路 計(jì)算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 其中， N 是內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT 構(gòu)成；Tc 為時(shí)基，由于采用 的晶振，所以 Tc 不在是 1um，而是 12M/ 約為 ,帶入上面公式 ,即可得到轉(zhuǎn)速的精確計(jì)算公式： 初始化 BCD 碼轉(zhuǎn)換 計(jì)算程序 非壓縮 BCD 碼轉(zhuǎn)換 顯示程序 返 回 開(kāi) 始 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 N=60*11059200/12N=55296000/N 再將 55296000 化為二進(jìn)制存入單片機(jī)的內(nèi)存單元。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 時(shí)，片選端 CS 可直接接地 。在本設(shè)計(jì)考慮了綜合因素，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，采用了 HD7279 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管，在接下來(lái)的小節(jié)中將具體介紹其功能。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 口 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。無(wú)需外部元件。 ：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 32 可編程 I/O 線 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。其中，引腳端 1 為電源正端，引腳端 2 為接地，引腳端 3 為輸出（ OC 形式）。 VH 經(jīng)放大器放大以后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到 OC 門輸出。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開(kāi)關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。按照輸出信號(hào)的形式，可以分為開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。前者輸IBdVR HH ?neRH 1? pe1)( pernerR HHH 或? ?? ?HrneRH 183?? ???e 14 出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 嚴(yán)格地說(shuō)，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運(yùn)動(dòng)速度并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計(jì)分布，并認(rèn)為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引入一個(gè)霍爾因子 rH，即 普通物理實(shí)驗(yàn)中常用 N 型 Si、 N 型 Ge、 InSb 和 InAs 等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測(cè)量，霍爾因子 ，所以 ： 式中， 庫(kù)侖 霍爾元件 霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。又因 KH 和樣品厚度 d 成反比，所以霍爾片都切得很薄，一般 d≈ 。 T)。 霍爾傳感器的簡(jiǎn)介 霍爾效應(yīng) 1. 簡(jiǎn)介 霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（ ， 18551938）于1879 年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。單位：（轉(zhuǎn) /分）； fc晶體震蕩頻率：?jiǎn)挝唬?Hz）； m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角； m2時(shí)基脈沖數(shù)。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。而設(shè)置的時(shí)間過(guò)短，測(cè)量精度會(huì)受到一定的影響。主傳感器電路 顯示 驅(qū)動(dòng)電路 AT89C51 單片機(jī) 時(shí)鐘電路 鍵盤電路 復(fù)位電路 6 要編寫一個(gè)外部中斷服務(wù)程序 INT0，讀取記數(shù)值的三個(gè)字節(jié)，并再次清 0 記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計(jì)算。單片機(jī)采用 AT89C51，顯示器采 用 4 個(gè) 7 段 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示， 其系統(tǒng)框圖如 22 所示 。 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。處理方法上可以用觸發(fā)器電路來(lái)整形； 而倍頻電路主要用于解決低轉(zhuǎn)速時(shí)測(cè)量精度問(wèn)題及碼盤的刻度誤差而造成的精度下降問(wèn)題。這種方法設(shè)計(jì)難度大，信號(hào)穩(wěn)定度差，在模擬處理系統(tǒng)中不宜采用。 ，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別對(duì)硬件系統(tǒng)的配置予以估計(jì)，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。用這種方法測(cè)量時(shí) ,既要在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上粘貼光標(biāo)紙，又要求測(cè)量人員把轉(zhuǎn)速表與光標(biāo)紙的距離控制在很近的范圍 ,測(cè)量十分不方便。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控 制機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。 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，這種測(cè)量方技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。 本設(shè)計(jì)利用霍爾效應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)物體進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。其次，在軟件設(shè)計(jì)部分，此系統(tǒng)包含系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)接收和處理程序的設(shè)計(jì)、顯示程序的設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。 常用的檢測(cè)方法有機(jī)械式，光電式，霍爾式，頻閃法，高壓油管應(yīng)變法等，本課題主要是針對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件 和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究 轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動(dòng)力機(jī)械性能測(cè)試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯?dòng)力機(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(lái)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(dòng)力機(jī)械的振動(dòng) 、 管道氣流脈動(dòng) 、 各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測(cè)速儀表。 ，用匯編語(yǔ)言編制程序，包括主程序流程， 轉(zhuǎn)速計(jì)算程序， 顯示中斷程序流程，同時(shí)并寫出其具體程序。 (3) 通過(guò)測(cè)量?jī)x表拾取被測(cè)信號(hào) 目前有許多測(cè)量?jī)x表用于各種測(cè)量中，有大信號(hào)輸出、有 BCD 碼輸出等，但價(jià)格昂貴，專業(yè)性強(qiáng)，一般不適合通用系統(tǒng)。 3．單片機(jī) 單片機(jī)是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的主要部分，擔(dān)負(fù)對(duì)前端脈沖信號(hào)的處理、計(jì)算、以及信號(hào)的同步，計(jì)時(shí)等任務(wù)，其次，將測(cè)量的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后，將得到的轉(zhuǎn)速值傳送到顯示接口中，用數(shù)碼管顯示數(shù)值。 轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，這種測(cè)量方法 在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。 圖 22 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體框圖 軟件設(shè)計(jì)思路 軟件需要解決的是 定時(shí)器 0 的記數(shù)和外部中斷 0 的 設(shè)定 、由于測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)程序的實(shí)現(xiàn)。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 測(cè)頻法 “ M 法” 在一定測(cè)量時(shí)間 T 內(nèi)，測(cè)量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù) m1來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，如圖 31“ M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時(shí)間 T 內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)為 Xτ ，則轉(zhuǎn)速 n 可由下式表示： n= TX??260 (31) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù) Xτ 可用下式所示 m1 Xpm12??? (32) 圖 31 “ M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖 將（ 32）式代入（ 31）式得 轉(zhuǎn)速 n 的表達(dá)式為： n= TPm160 （ 33） P為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)； n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； T定時(shí)時(shí)間單位：（秒）。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)。 “ 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、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(guò)計(jì)算可得轉(zhuǎn)速值 n。 M/T 這種轉(zhuǎn)速測(cè)量方法的相對(duì)誤差與轉(zhuǎn)速 n 無(wú)關(guān)，只與晶體振蕩產(chǎn)生的脈沖有關(guān)，故可適合各種轉(zhuǎn)速下的測(cè)量。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。 e 為電子的電荷量。 由（ 313）式可知，如果霍爾元件的靈敏度 RH 已知，測(cè)得了控制電流 I 和產(chǎn)生的霍爾電壓 VH，則可測(cè)定霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為： 高斯計(jì)就是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 值的儀器?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集成在一起的一種傳感器。 霍爾元件的應(yīng)用 使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫矗谧鬟\(yùn)動(dòng) 或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。 B 的變化不超過(guò) BH，霍爾開(kāi)關(guān)不翻轉(zhuǎn)，這就使得開(kāi)關(guān)輸出穩(wěn)定可靠。其具有輸出自舉電路，也可直接與雙極型和 MOS 邏輯電路連接。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) UGN3144 霍爾開(kāi)關(guān)123R1R210KR3 T19012+5VGNDVCCOUT單片機(jī)12345678RST91011121314151617XTAL118XTAL219VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839vcc40 18 可編程串行通道 在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電