【正文】 troller Unit ,Velocimetry ,Hall sensor , LCD displayII1 緒論 隨著工業(yè)自動(dòng)化的深入發(fā)展，現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)越來越多的趨向于信息化、智能化。目 錄中文摘要 I英文摘要 II1 緒論 12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 硬件電路的總體設(shè)計(jì) 3 軟件的總體設(shè)計(jì) 33 硬件設(shè)計(jì) 5 傳感器電路 6 霍爾傳感器工作原理 6 霍爾傳感器測(cè)速裝置的設(shè)計(jì) 7 隔離電路 9 邏輯控制電路 11 單片機(jī)工作原理 11 時(shí)鐘電路 13 復(fù)位電路 13 顯示電路 14 液晶顯示器工作原理 14 液晶顯示器與單片機(jī)的連接電路 164 軟件設(shè)計(jì) 17 主函數(shù)程序設(shè)計(jì) 17 單片機(jī)外部中斷和定時(shí)器子程序 18 顯示子程序 205 硬件調(diào)試及軟件仿真 22 硬件調(diào)試 22 軟件調(diào)試 23結(jié)束語 25致謝 26參考文獻(xiàn) 27轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)摘 要 在現(xiàn)代的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要關(guān)注電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。而工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力部分使用了大量的電動(dòng)機(jī)，信息化、智能化的控制方案對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的精度要求越來越高。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢時(shí)，電磁測(cè)速裝置的轉(zhuǎn)速也將同時(shí)變慢，使得旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部線圈磁通量的變化率急速下降。 基于霍爾傳感器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，測(cè)量精度比較高、頻率比較快、成本比較低且使用起來簡(jiǎn)單方便。通過對(duì)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(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可靠檢測(cè)。利用ProtelDXP軟件并嚴(yán)格依照系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)任務(wù)書對(duì)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選出適合的單片機(jī)型號(hào)，確定出系統(tǒng)中具體需要使用的元器件型號(hào)和個(gè)數(shù)，列出元器件清單。 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速部分的軟件設(shè)計(jì)思路：AT89S52單片機(jī)的外部中斷INT0（）口接收霍爾傳感器的脈沖信號(hào)，故軟件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)外部中斷INT0（）口的脈沖信號(hào)進(jìn)行處理。這個(gè)象限就是我們現(xiàn)在所講的霍爾效應(yīng)。用霍爾元件做成的傳感器也被稱為霍爾傳感器（Hall Transducer），霍爾效應(yīng)示意圖如圖32所示。電子積累越多，F(xiàn)E也越大，而羅倫磁力保持不變。當(dāng)所施加的磁場(chǎng)為周期性變化的磁場(chǎng)時(shí)，那么霍爾電動(dòng)勢(shì)則為同頻率的時(shí)變電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與霍爾元件的霍爾片表面垂直時(shí)產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)最大，故在安裝時(shí)應(yīng)保持磁鐵的磁力線與霍爾器件的表面垂直?；魻杺鞲衅鞯慕泳€電路如圖33所示，霍爾傳感器實(shí)物如圖34所示,。圖35 霍爾傳感器測(cè)速裝置的安裝示意圖 隔離電路 為了能讓單片機(jī)對(duì)外部脈沖進(jìn)行精確計(jì)數(shù)，本系統(tǒng)采用了光電耦合器對(duì)霍爾傳感器的輸入脈沖進(jìn)行隔離。74LS04反向器內(nèi)部有6組反向器，內(nèi)部原理如圖38所示。這為基于霍爾傳感器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速側(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一種很好的方案。需要注意的是，由于輸出驅(qū)動(dòng)為漏極開路形式，需要接10K歐姆的上拉電阻。表31 P3口的第二功能引 腳第二功能信 號(hào) 名 稱RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行數(shù)據(jù)接收串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0請(qǐng)求外部中斷1請(qǐng)求定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通數(shù)據(jù)來源：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，中國電力出版社 8./EA/VPP：當(dāng)EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問的是內(nèi)部程序儲(chǔ)存器。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是單片機(jī)的核心器件，和單片機(jī)有關(guān)的一切工作都嚴(yán)格按照時(shí)鐘電路所產(chǎn)生的時(shí)序脈沖執(zhí)行。綜合也上特點(diǎn)，本次系統(tǒng)的單片機(jī)使用振蕩頻率為12MHZ的石英晶體。 單片機(jī)的復(fù)位操作可以分為兩種即上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。圖311 按鍵手動(dòng)復(fù)位 顯示電路 液晶顯示器工作原理 本系統(tǒng)的顯示模塊采用點(diǎn)陣字符型液晶模塊LCD1602，它能夠顯示2行每行16個(gè)字符，液晶顯示器LCD1602的顯示原理是當(dāng)加在液晶的電壓值發(fā)生改變時(shí)，光線的傳輸方向就會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。二、本系統(tǒng)中LCD1602字符型液晶顯示的主要引腳功能 引腳1：VSS為地電源。 引腳15：背光顯示器的正極。所有對(duì)指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的操作都需要檢查液晶顯示器LCD1602內(nèi)部的判忙標(biāo)志BF，通過該標(biāo)志可以來判斷LCD內(nèi)部是否正在工作，LCD內(nèi)部工作時(shí)不允許接收任何指令。定時(shí)器T0工作于方式為1并設(shè)定為定時(shí)模式。T) （41）其中：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，定時(shí)器T0的中斷次數(shù)為a，AT89S52單片機(jī)的外部中斷INT0在1s時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)為m，T為定時(shí)器T0的定時(shí)間。中斷到來時(shí)電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)變量值開始加1，并和內(nèi)部定時(shí)器配合實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的圈數(shù)的實(shí)時(shí)處理并送給LCD顯示。寫指令子程序和寫數(shù)據(jù)子程序可對(duì)照LCD1602的技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行編程，所有對(duì)指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的存取均需檢查LCD內(nèi)部的忙碌標(biāo)志BF。在單層PCB板上沒法連接的線路，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)照著原理圖要用短接線逐一連好，并利用數(shù)字萬用表逐個(gè)的測(cè)量。單片機(jī)通電后能否正常工作等問題。第二次印制是沒有按照器件封裝的實(shí)際大小同比例的印制，以后的印制時(shí)可以帶上器件進(jìn)行對(duì)比，這樣出錯(cuò)的概率就小多了。 首先利用Proteus電路仿真軟件對(duì)電路原理圖進(jìn)行方真，Proteus電路仿真軟件能本系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序部分同時(shí)仿真調(diào)試。由于這次小電機(jī)的電源為+5V，測(cè)得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上限為每秒100轉(zhuǎn)左右。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)仍有很大的提升空間，尤其是在軟件的設(shè)計(jì)部分。這其實(shí)也是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過程，對(duì)自己有了更好的鍛煉，培養(yǎng)了自己主動(dòng)思考、篩選有用信息、動(dòng)手解決問題的能力。同時(shí)也要感謝我的室友和同學(xué)們的幫忙，他們給我提供了很好的設(shè)計(jì)軟件、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技巧。致 謝 這次對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己所謂的學(xué)業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)。用數(shù)字萬用表測(cè)得霍爾傳感器和74LS04反相器的輸出端電壓為4V左右。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。另外本次系統(tǒng)中，增加了對(duì)小電動(dòng)機(jī)的調(diào)速器件。由于LCD的數(shù)據(jù)傳送口接單片機(jī)的P0口，此時(shí)應(yīng)接上拉電阻，這一點(diǎn)是需要注意的。第二步，用數(shù)字萬用表逐個(gè)檢測(cè)直到電路中不存在斷路或者短路情況，就可以對(duì)單片機(jī)進(jìn)行上電調(diào)試了。當(dāng)DB7位0時(shí)，才可以寫入指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。返回關(guān)外部中斷INT0計(jì)數(shù)器+1初始化計(jì)數(shù)器開外部中斷INT0轉(zhuǎn)圈計(jì)數(shù)器+1圖42 外部中斷INT0子程序流程圖 定時(shí)器T0字程序流程如圖42，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了AT89C52單片機(jī)內(nèi)部的T0定時(shí)器，工作在方式1。本次系統(tǒng)主函數(shù)程序設(shè)計(jì)流程如圖41，首先應(yīng)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器、外部中斷INT0等單元進(jìn)行初始化設(shè)定，并開中斷。電動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)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(hào)。模擬口線方式連接時(shí)，單片機(jī)的I/O口直接和LCD1602的控制端R/W、RS、E分別相連，無寫WR、讀RD控制信號(hào)。 LCD1602液晶顯示模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。 引腳3：液晶顯示器的對(duì)比度調(diào)整端，當(dāng)接5V的正電源時(shí)對(duì)比度最低，反過來接地時(shí)對(duì)比度最高。這樣的顯示電路在以后的系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)會(huì)非常方便，顯示的內(nèi)容也很豐富和