【正文】 ……..25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………..26 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過程 ………………………………………….26 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路………………………………………………..26 子程序設(shè)計(jì) ………………………………………………………………….27 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序 ………………………………………………27 二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序…………………………………………………28 顯示程序…………………………………………………………….29第5章 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 ………………………………………….31結(jié)論 ……………………………………………………………………33致謝 34參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………..35附錄1…………………………………………………………………………………36附錄2…………………………………………………………………………………37新疆工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要 本文是關(guān)于基于51單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的畢業(yè)論文，現(xiàn)今轉(zhuǎn)速測量方法較多，隨著單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)的處理能力的不斷強(qiáng)大，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來越普及，并且使轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 轉(zhuǎn)速測量 霍爾傳感器41第1章 緒論 課題研究的當(dāng)前背景隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)提高，尤其是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)以其功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉的顯著特點(diǎn)，使全數(shù)字化測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用。本課題以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的全數(shù)字化測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價(jià)值。前者在使用時(shí)必須與被測轉(zhuǎn)軸直接接觸，如離心式轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表與測速發(fā)電機(jī)等；后者在使用時(shí)不需要與被測轉(zhuǎn)軸接觸,如光電式轉(zhuǎn)速表、電子數(shù)字式轉(zhuǎn)速表、閃光測速儀等。 測速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)轉(zhuǎn)速的周期測量法“T”法、頻率測量法“M”法以及周期頻率“M/T”測量法，三種具體測量方法的轉(zhuǎn)速計(jì)算、各自的測量精度和誤差進(jìn)行闡述。方法如下：(1) 通過敏感元件拾取被測信號(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，它能將被測的物理量變換成電流、電壓，只要選擇合適的元件參數(shù)。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)場干擾程度等，都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。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)測控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。傳感器部分采用UGN3144霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將被測量量的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。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。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測量對(duì)象情況預(yù)先設(shè)置。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：單位（Hz）；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2時(shí)基脈沖。由圖可見，從a點(diǎn)開始，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。并根據(jù)第一次的所測轉(zhuǎn)速及時(shí)調(diào)整預(yù)測時(shí)間Tc，兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)的測量精度。VH稱為霍爾電壓。若N型單晶中的電子濃度為n，則流過樣片橫截面的電流 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?。环Q為霍爾元件的靈敏度，一般地說，KH愈大愈好，以便獲得較大的霍爾電壓VH。由（313）式知 因此將待測的厚度為d的半導(dǎo)體樣品，放在均勻磁場中，通以控制電流I，測出霍爾電壓VH，再用高斯計(jì)測出磁感應(yīng)強(qiáng)度B值，就可測定樣品的霍爾系數(shù)RH。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。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來越愛到眾的重視。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。（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℃。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)。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 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)。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。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。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)。從與單片機(jī)的接口方式來分可分為并行接口方式和串行接口方式。 HD7279A最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與單片機(jī)的接口簡單，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。下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的：單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量完成，定時(shí)器T0作為內(nèi)部定時(shí)器，外部中斷來的時(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。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?，依次地改變P1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。2. 測量誤差由轉(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，如果我們設(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。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、民用電器及其他應(yīng)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從整體來說還是不錯(cuò)的，受益匪淺，盡管在這過程中我們遇到了很多的疑惑和困難，在大家的配合下還是被攻破和克服。從而從各個(gè)方面得到提高與完善了自己，使自己的各個(gè)方面提高到一個(gè)新的臺(tái)階，同時(shí)為以后的工作打下基礎(chǔ)。4 DB 037H。6 DB 01CH。附錄2參考文獻(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附錄1附錄2中斷程序： ORG 0000HRESET: LJMP MAIN ；上電，轉(zhuǎn)主程序入口MAIN ORG 000BH ；T0的中斷入口 LJMP IT0P ；轉(zhuǎn)T0的中斷處理程序 ORG 1000HMAIN : MOV SP,60H ；設(shè)堆棧指針 MOV B,0AH ；設(shè)循環(huán)次數(shù)為10次 MOV TMOD,01H ；設(shè)T0工作在方式1 MOV TL0,0B0H ；給T0設(shè)置初值 MOV TH0,3CH SETB TR0 ；啟動(dòng)T0 SETB ET0 ；允許T0中斷 SETB EA ；CPU開中斷HERE: SJMP HERE ；等待中斷ITOP: MOV TL0,0B0H ；T0中斷服務(wù)子程序，重新給T0裝入初值 MOV THO,3CH DJNZ B,LOOP CLR TR0 LOOP: RETI ；1s定時(shí)時(shí)間到，停止T0工作雙字節(jié)16位二進(jìn)制存于（R2R3中），（R4R5R6）為轉(zhuǎn)換完畢的壓縮BCD碼。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是基于51單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中遇到的種種問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)。應(yīng)用范圍廣泛，可通過擴(kuò)展進(jìn)行二次開發(fā)。除了被測量量的一些系數(shù)（如：碼點(diǎn)數(shù)）會(huì)對(duì)系統(tǒng)的測量產(chǎn)生影響外，閘門時(shí)間也是一個(gè)重要的因素，本程序中僅提供了一個(gè)l s固定的閘門時(shí)間，實(shí)際工程中，可根據(jù)需要，靈活地選擇閘門時(shí)間，兼顧動(dòng)態(tài)、性能等各方面的要求，以取得最好的效果。雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖44所示。三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序。3．HD7279A接口的具體設(shè)計(jì) 根據(jù)HD7279A的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，我們選擇該器件來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，其具體電路如下圖所示：圖315 HD7279驅(qū)動(dòng)顯示器的具體電路 鍵盤電路