轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文(存儲(chǔ)版)
【正文】 。由于這次的軟件設(shè)計(jì)是模塊化的設(shè)計(jì)，這為程序的調(diào)試帶來很大的方便。也明白了印制電路板的整個(gè)流程，動(dòng)手操作了印制電路板的軟件和相關(guān)的電氣設(shè)備。對本系統(tǒng)稍加修改就能實(shí)現(xiàn)對自行車轉(zhuǎn)速的測量并能測出里程，此時(shí)需要先用直尺測出自行車車輪的半徑。 信心是我們做事的前提，在我們擁有專業(yè)的知識(shí)后，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。馬上就要畢業(yè)了，自己也很快就要工作了，自己也對自己有了更加清晰的定位，在這里再次深深的感謝我的父母，我的母校，我的老師，我的同學(xué)朋友們，很慶幸在我成長的道路上有他們的陪伴！在這里深深的為我自己祝福，相信自己的選擇，也是時(shí)候回報(bào)父母和社會(huì)了。整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對自己大學(xué)年所學(xué)知識(shí)有了系統(tǒng)的歸納總結(jié)和應(yīng)用，同時(shí)也做出了實(shí)物。本系統(tǒng)的穩(wěn)定度和精確度仍有很大的提升空間。軟件的仿真如圖52。本系統(tǒng)的實(shí)物如圖51。在硬件調(diào)試時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的用電量很大導(dǎo)致液晶顯示器的顯示不穩(wěn)定，固本次的設(shè)計(jì)采用雙電源分別對電動(dòng)機(jī)和顯示處理模塊供電。旋轉(zhuǎn)電位器調(diào)節(jié)小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀察液晶顯示器LCD1602的顯示情況并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。LCD1602顯示子程序向LCD1602寫命令向LCD1602寫數(shù)據(jù)結(jié)束顯示圖43 LCD1602顯示子程序流程圖5 硬件調(diào)試及軟件仿真 硬件調(diào)試 第一步，在系統(tǒng)上電之前，檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。每次執(zhí)行完后需要讓電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)變量值清零，這樣才能在LCD1602實(shí)時(shí)的現(xiàn)實(shí)電動(dòng)機(jī)每秒的轉(zhuǎn)速。主函數(shù)的編寫時(shí)應(yīng)注意把調(diào)用顯示函數(shù)放在程序的無限循環(huán)部分，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對對液晶顯示器LCD1602的循環(huán)掃描。設(shè)定時(shí)器T0完成20次溢出中斷的時(shí)間為T，用20次溢出中斷的時(shí)間除以測得的霍爾脈沖數(shù)，然后送給AT89S52單片機(jī)進(jìn)行處理，這樣就可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。鑒于模擬口線的連線方便簡潔。對于本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對LCD1602的控制信號(hào)R/W、RS、E的操作都必須嚴(yán)格按照LCD1602讀寫操作時(shí)序進(jìn)行。 引腳4：寄存器的選擇端口，當(dāng)此引腳為高電平時(shí)選用的是數(shù)據(jù)寄存器，反之低電平時(shí)選用的是指令寄存器。 振蕩電路和重值電路包含在LCD1602的內(nèi)部。按鍵電平復(fù)位的實(shí)現(xiàn)是將單片機(jī)的復(fù)位端經(jīng)電阻與正5V的電源接通，具體的電路設(shè)計(jì)如圖311所示。在RST引腳變?yōu)榈碗娖胶?，AT89S52單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，AT89S52單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作。具體的電路連接如圖310所示。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表31所示。 ：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。圖38 74LS04反向器內(nèi)部原理圖 邏輯控制電路 單片機(jī)工作原理 本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為邏輯控制單元，根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機(jī)的內(nèi)部電路工作原理對邏輯控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，使AT89S52單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確測量并送給LCD1602顯示。由以上的電路分析得出光電耦合器能夠?qū)嶋姽怆娭g的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了輸入和輸出間的隔離。銅制的柱形支架可以再淘寶網(wǎng)上或鄭州市中州商場購買?；魻杺鞲衅鰽3144具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點(diǎn)。開關(guān)型集成霍爾傳感器是在普通的霍爾元件的輸出端添加了一系列的抗干擾電路、穩(wěn)壓電路等使得普通的霍爾傳感器的性能得到了很大的提高，并保證輸出的是高低電平的數(shù)字信號(hào)?；魻栯妱?dòng)勢EH可用下面的公式表示：EH=KHIB （31）式中KH—霍爾元件的靈敏度?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟砜梢杂肗型半導(dǎo)體霍爾元件的例子來說明。砷化鎵、硅、銻化銦等材料的霍爾元件也在工廠中被大量的制造出來。在下面的章節(jié)中會(huì)對本系統(tǒng)軟件的具體設(shè)計(jì)作詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖21。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，共分為主程序模塊、中斷模塊、定時(shí)模塊和顯示模塊?；诨魻杺鞲衅鞯碾妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)硬件電路比較簡單，而且硬件電路的調(diào)試和檢測也比較容易。光電式測速裝置的工作原理是利用光電試傳感器檢測齒輪的齒數(shù)來計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的，是一種間接的測速方法。不能很好地實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)時(shí)測速。通過對比各種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)、性價(jià)比，選出最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可靠檢測。運(yùn)用AT89S52單片機(jī)、霍爾傳感器、LCD1602液晶顯示器等器件設(shè)計(jì)出一種智能化測速系統(tǒng)。 測速發(fā)電機(jī)測試裝置是一種模擬式的測速方法，得到的信號(hào)是連續(xù)的模擬量。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上帶有齒輪裝置時(shí)，可以使用光電式測速裝置。與AT89S52單片機(jī)配合使用，能很好的實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)智能檢測。硬件電路的組成主要分為AT89S52單片機(jī)、霍爾傳感器測速裝置、小型直流電動(dòng)機(jī)、反相器74LS、LCD1602液晶顯示電路構(gòu)等?；魻杺鞲衅鳈z測和轉(zhuǎn)換電路電路、LCD1602液晶顯示電路、單片機(jī)復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、隔離電路等設(shè)計(jì)模塊將會(huì)在下面的章節(jié)中有更詳盡的介紹。本系統(tǒng)使用的AT89S52型單片機(jī)需要的晶振頻率為12MHZ。由于大規(guī)模集成電路的制造工藝有了很大的提升，半導(dǎo)體的制造工藝也得到了迅猛發(fā)展，與此同時(shí)霍爾效應(yīng)比金屬物體十分明顯的半導(dǎo)體材料也被人們大量發(fā)現(xiàn)。其中一對成為激勵(lì)電流端，另一對成為霍爾電動(dòng)勢輸出端。通過大量的實(shí)驗(yàn)得知，通過半導(dǎo)體薄片的電流越大加在其上的磁場強(qiáng)度B越強(qiáng)，在半導(dǎo)體薄片的對應(yīng)面之間形成電動(dòng)勢EH就越高。它有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如體積比較小、重量也比較輕、功耗較低、耐震動(dòng)性好、不怕灰塵、水汽及煙霧等，鑒于這么多的優(yōu)點(diǎn)集成霍爾傳感器得到了大規(guī)模的使用。 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yīng)傳感器，霍爾傳感器A3144的工作溫度為40℃～150℃。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(jī)的軸上，為防止電動(dòng)機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)小磁鐵被甩出，需要用膠帶再次固定小磁鐵。對于脈沖電信號(hào)，當(dāng)輸入端為低電平0時(shí)，光敏三極管截止，輸出為高電平1；當(dāng)輸入為段為高電平1時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平0。74LS04反向器的使用可以參照圖38。 ：接地。 ：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門電流。當(dāng)EA為低電平時(shí)，只執(zhí)行外部程序儲(chǔ)存器，因此本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意EA不能接地也不能懸空。在單片機(jī)的XTALXTAL2引腳上按照單片時(shí)鐘電路圖連接，就構(gòu)成了單片機(jī)的內(nèi)部振蕩方式。此時(shí)ALE、PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平。 按鍵手動(dòng)復(fù)位的實(shí)現(xiàn)分為兩種，一種是電平式復(fù)位方式，另一種是脈沖式的復(fù)位方式。一、LCD1602字符型液晶顯示的主要特性有 供電電壓為+5v，且亮度可以調(diào)整。因此引腳3一般要接一個(gè)10K的電位器進(jìn)行對比度調(diào)節(jié)。LCD1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。對LCD1602的讀寫是通過對單片機(jī)的I/O口讀寫完成的。由霍爾傳感器得到的脈沖信號(hào)通過單片機(jī)的外部中斷入口INT0計(jì)數(shù)，且定時(shí)器T0開始定時(shí)。用程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對液晶顯示器LCD1602的循環(huán)掃描，并等待中斷，中斷到來后開始執(zhí)行中斷函數(shù)。每次執(zhí)行一次的定時(shí)時(shí)間為50ms，而本系統(tǒng)用T0定時(shí)器的目的是為了實(shí)現(xiàn)沒1秒鐘讀一下單片機(jī)對外部霍爾脈沖的計(jì)數(shù)值，故定時(shí)器需T0需要循環(huán)20次才能實(shí)現(xiàn)1秒的定時(shí)。詳細(xì)的程序編寫在附錄1中可以看到。首先用專用軟件將程序燒錄到單片機(jī)芯片中，然后將單片機(jī)模
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