【正文】 小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般 采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。 霍爾期間具有許多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。本次設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍 60r/min36000r/min，所以只需要 5 位數(shù)碼管即可。 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。 RC 時(shí)間常數(shù)越大，上電 RST 端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。 MCS51 單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，它是史密特觸發(fā)輸入 (對(duì)于 CHMOS哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 單片機(jī)， RST 引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻 )，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期 (即 24 個(gè)時(shí)鐘周期 )以上的高電平，使器件復(fù)位，只要 RST 保持高電平， MCS51 保持復(fù)位狀態(tài)。 MCS51 內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL XTAL2 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。 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合 ，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 圖 23 AT89C51 引腳圖 主要特性： ?與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)中斷源 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明： ：供電電壓； ：接地； 口 ： 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。 89C51 單片機(jī)通過 INT0 輸入傳感器的脈沖信號(hào)， P0 口 P2 口接 LED 動(dòng)態(tài)顯示。 單片機(jī)可通過編程控制外圍部件，能實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程度。在實(shí)際測(cè)量中，還須設(shè)定定時(shí)時(shí)間，兼顧高、低轉(zhuǎn)速時(shí)的精度影響，適時(shí)調(diào)節(jié)采樣時(shí)間 。 幾種常見的 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法 轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法有很多，根據(jù)工作原理可分為計(jì)數(shù)式、模擬式、同步式。隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，其性能可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，其變頻調(diào)速的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，但它的控制技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，整個(gè)控制系統(tǒng)造價(jià)較高，在某些領(lǐng)域短時(shí)間內(nèi)還難以取直流調(diào)速系統(tǒng)，調(diào) 速系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了。 圖 11 單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng) 模擬量檢測(cè) 單 片 機(jī) 光電隔離 開關(guān)量檢測(cè) 開關(guān)量控制 伺服驅(qū)動(dòng)控制 A/D 光電隔離 光電隔離 D/A EPROM 顯示器 I/O RAM 鍵盤 通用外設(shè) 數(shù)字量檢測(cè) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 通過 A/D 變換后送入總線口， I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口，并配以相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換控制信號(hào)及地址線。在這個(gè)領(lǐng)域中，有不少是采用通用 CPU 單板機(jī)或通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。例如， Infineon 公司的 C 505C， C515C， C167CR， C167CS32FM， 81C90；Motorola 公司的 68HC08AZ 系列等。并且，幾乎不需做很大改變直接就能作為 單獨(dú)的使用產(chǎn)品。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用，特別是單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)越來越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。 本設(shè)計(jì)主要用 AT89C51 作為控制核心，由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯像管、HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換、及 RS232 構(gòu)成。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)及 PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通訊。在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高?？傊D(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有 意義的課題。特別是在單片機(jī) C167CS32FM 中，內(nèi)部還含有 2個(gè) CAN。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大部分都可以用單片機(jī)系統(tǒng)或單片機(jī)加通用機(jī)系統(tǒng)來代替。對(duì)于開關(guān)量的采集則一般通過 I/O 口或擴(kuò)展 I/O 口線。調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，所用的功率元件少；開關(guān)頻率高，可達(dá)到 1000～ 4000Ｈｚ，電流易連續(xù)，諧波少，脈動(dòng)小，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較小；低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，因而調(diào)速范圍寬；調(diào)速系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀太。計(jì)數(shù)式方法是用某種方式讀出一定時(shí)間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)；模擬式方法是測(cè)出由瞬時(shí)轉(zhuǎn)速引起的某種物理量的變化；同步式是用利用已知的頻率與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)同步來測(cè)量轉(zhuǎn)速，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換方式，測(cè)試方法參看表 11 所示。 主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要用 AT89C51 作為控制核心，由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯像管、HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換、及 RS232 構(gòu)成。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實(shí)現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。另由于 PC 系列微機(jī)串行口為 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為 TTL 電平的 89C51 單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此 TTL 電平到 RS－ 232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用 HIN232CP 接口芯片，該芯片可以用單電壓（ +5V）實(shí) 現(xiàn) RS232 接口邏輯“ 1”（ 3V～ 15V）和邏輯“ 0”（ +3V～ +15V）的電平轉(zhuǎn)換。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 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。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在 FLASH 編程期間，此引腳 也用于施加 12V 編程電源（ VPP） ； ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 “ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 AT89C51 是屬于 CMOS8 位微處理器，它的時(shí)鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS 型的單片機(jī)。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 口都 輸出高電平。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU 從一個(gè)隨機(jī) 的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。才能顯示出正確的數(shù)字來，如圖 2哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 7 所示，為七段數(shù)碼管的管腳圖。 5 位共陰極顯示器和 AT89C51 的接口邏輯如圖 28 所示。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回調(diào)、位置重復(fù)精度高 （可達(dá) um 級(jí)）。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。例如，用一個(gè) 5 4 （ 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。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP200400mV 輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICCVCC=24V 輸出端開路 10 mA 輸出上升時(shí)間 trVcc=12V RL= CL= S 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 輸出下降時(shí)間 tfVcc=12V RL= CL= S 產(chǎn)品特點(diǎn) : 、可靠性高 MOS 邏輯電路接口 應(yīng)用 : . 霍爾開關(guān)元件的電 路圖： 霍 爾 開 關(guān)5 V1 0 K 圖 210 霍爾傳感器的電路圖 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測(cè)量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出來的是TTL 邏輯電平（ 0V 和 5V），而計(jì)算機(jī) RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號(hào)為 +12V 左右的電壓，單片機(jī)要和 PC 的上位機(jī)通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計(jì)采用的是集成芯片，一個(gè)芯片 加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。 電氣特性： EIARS232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號(hào)有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號(hào)無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝ 3V～ 15V 連接器 DB9 DB9 是 RS232 信號(hào)線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖 (211)，表 21所示 RS232 信號(hào)線名稱、符號(hào)以及對(duì)應(yīng)在 DB9 上的針腳號(hào)。 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： N=60*11059200/12N=55296000/N。 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計(jì)算程序計(jì)算出來的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，存到 50H、 51H 單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可識(shí)別二進(jìn)制，然而，我們需要在 LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD 后才能拆分。 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R6 與 0FH 相與后送 34H 返 回 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 圖 3－ 6 顯示程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了程序設(shè)計(jì)原理以及 程序的設(shè)計(jì)思路。 ：這一部分調(diào)試主要是檢查時(shí)鐘電路、復(fù)位電路是否接對(duì)，單片機(jī)的電源以及地是否接好，以及其他的一些管腳的接法。 ：這一部分電路硬件調(diào)試主要完成任務(wù)是使得通過HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換前后的電平關(guān)系。用戶可同時(shí)打開多個(gè)窗體編輯、調(diào)試、變量觀察 .用戶可在線對(duì)原文件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯(cuò)誤源文件定位。如果是調(diào)用一函數(shù)，運(yùn)行完整個(gè)函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。用戶程序在單步或斷點(diǎn)停下時(shí)，將更新變量的取值。 首先要對(duì)計(jì)算程序進(jìn)行調(diào)試，其中關(guān)鍵就是那個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)的程序顯得尤為重要，在整個(gè)程序中，四字節(jié)的被除數(shù)是確定的常數(shù)，而除數(shù)是測(cè)量記數(shù)的值，當(dāng)各個(gè)模塊調(diào)試時(shí)，我們可以 先對(duì)除數(shù)先賦不同的值，利用查看內(nèi)部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)窗口觀察出計(jì)算出來的結(jié)果和用計(jì)算器算得的結(jié)果是否一致，可以舉例多次數(shù)據(jù)，確保程序正確，才能得到想得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)波形出來后，顯示的波形不穩(wěn)，而且不夠理想，后來在信號(hào)線與地之間接了472的瓷片電容濾波。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試以及遇到的故障解決方案。 本次設(shè)計(jì)得出以下經(jīng)驗(yàn)： 5V 直流電源供電， 霍爾傳感器要選用工作電壓的范圍包含 5V 電壓的可以省去再用一個(gè)電源的麻煩，單片機(jī)等都是工作在 TTL 電平的，霍爾傳感器輸出的波形應(yīng)為 TTL 電平，以便單片機(jī)能夠識(shí)別。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號(hào)加入有關(guān)系。 最后、拆分壓縮 BCD碼十進(jìn)制以及最后的顯示程序，可以利用上述提到的各種方法，觀察 3034H內(nèi)部的數(shù)據(jù)，緩沖數(shù)據(jù)的觀察檢查完畢后，調(diào)用顯示程序，觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)是否是內(nèi)存緩沖中需要顯示的數(shù)據(jù)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)塊觀察。 注意：如果用戶調(diào)試高級(jí)語(yǔ)言，因?yàn)橄到y(tǒng)要占用 2 個(gè)斷點(diǎn)，所以可設(shè)置的斷點(diǎn)數(shù)為最大斷點(diǎn)個(gè)數(shù)減 2。 調(diào)試主要方法和技巧： 通常一個(gè)調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能：跟蹤、斷點(diǎn) 、查看變量、更改