【正文】 ................... 21 第五章 軟件設(shè)計 ...................................................................................................... 23 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 ..................................................................... 23 單片機(jī)程序設(shè)計思路 ................................................................................... 23 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計算程序 ................................................................................... 23 二 十進(jìn) 制轉(zhuǎn)換程序 ..................................................................................... 24 目 錄 V 程序設(shè)計 ............................................................................................................. 26 第六章 總結(jié)與展望 ................................................................................................... 27 致 謝 ........................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 29 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題的背景 在直流電機(jī)的多年實際運行的過程中，機(jī)械測速電機(jī)不足之處日益明顯，其主要表現(xiàn)為直流測速電機(jī) DG 中的炭刷磨損及交流測速發(fā)電機(jī) TG 中的軸承磨損，增加了設(shè)備的維護(hù)工作量，也隨著增加了發(fā)生故障的可能性；同時機(jī)械測速電機(jī)在更換炭刷及軸承的檢修作業(yè)過程中，需要將直流電動機(jī)停運，安裝過程中需要調(diào)整機(jī)械測速電機(jī)軸與主電機(jī)軸的同軸 度，延長了檢修時間，影響了設(shè)備的長期平穩(wěn)運行。其次，介紹了一種基于 89C 51 單片機(jī)的電動機(jī)測速系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號，通過定時算法程序，將轉(zhuǎn)速結(jié)果實時顯示出來。 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器 。 這次設(shè)計內(nèi)容包含知識全面，對傳感器測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同的方法及原理設(shè)計有較多介紹，在測量系統(tǒng)中能學(xué)到關(guān)于測量轉(zhuǎn)速的傳感器采樣問題，單片機(jī)部分的內(nèi)容，顯示部分等各個模塊的通信和聯(lián)調(diào)。 傳感器的定子上有 2 個互相垂直的繞組 A 和 B, 在繞組的中心線上粘有霍爾片 HA 和 HB ,轉(zhuǎn)子為永久磁 鋼 ,霍爾元件 HA 和 HB 的激勵電機(jī)分別與繞組 A 和 B 相連 ,它們的霍爾電極串聯(lián)后作為傳感器的輸出。在霍爾器件兩個側(cè)面間形成的電位差為霍爾電壓，其大小為： U=RBI/d 式中： R 為霍爾常數(shù)， I 為控制電流。定時器對時基脈沖 (頻率為 fc)進(jìn)行計數(shù)定時，在 TP 內(nèi)計數(shù)值若為 m2，則計算公式為： ppTn60? （ 24） 即： 260pmfn c? （ 25） p 為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)。 fc 晶體震蕩頻率。 由（ 210）式可知，ε隨轉(zhuǎn)速 n 增大而減小，因此，這種方法適合于高速測量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會越大。 南京大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 第 三 章 霍爾傳感器測轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的單元電路介紹 單片機(jī)的介紹 本設(shè)計采用 STC89C51 芯片，芯片采用 40 腳雙列直插式封裝， 32 個 I/O 口，芯片工作電壓 ～ ，工作溫度 0～ 70176。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 4 個 8 位并 行 I/O 口，其中 P0、 P2 為地址 /數(shù)據(jù)線，可尋址 64KB ROM 或64KB RAM； （ 3）時鐘。 P3 口引腳及 線 號 引腳 第二功能 (10) RXD 串行輸入口 (11) TXD 串行輸出口 (12) INT0 外部中斷 0 (13) INT1 外部中斷 1 (14) T0 定時器 0 外部輸入 (15) T1 定時器 1 外部輸入 (16) WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖 (17) RD 外部數(shù)據(jù) 存儲器讀脈沖 南京大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 ② 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 提供。 產(chǎn)品特點 ：產(chǎn)品一致性好、 靈敏度 可按照客戶要求定制 、 電路 可和各種邏輯電路直接接口 可實現(xiàn)功能： 無觸點開關(guān)、 位置檢測、速度檢測、流量檢測 典型應(yīng)用領(lǐng)域： 直流無刷電機(jī) 、家用電器、縫紉設(shè)備、紡織機(jī)械、編碼器、安全報警裝置等自動化控制領(lǐng)域 極限參數(shù) ： （ TA=25℃ ） 電源電壓 VCC上拉電阻的阻 值與工作電壓、通過電路的電流有關(guān)。 它的管腳分布和各管腳功能如圖 29 所示。 原理如圖 210 所示 。 頻率測量模塊顯示模塊初始化模塊 浮點數(shù)算術(shù)運算模塊浮點數(shù)到 BCD 碼轉(zhuǎn)換模塊 圖 系統(tǒng)軟件框圖 信號處理RAM串口霍爾傳感器鍵盤電機(jī) LED 顯示單片機(jī)南京大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 程序流程圖 開程序流程圖 始 初 始 化 計算程序 BCD 碼轉(zhuǎn)換 非壓縮 BCD 轉(zhuǎn)換 顯 示 程 序 返 回 第四章 電路的硬件設(shè)計 17 單元電路的設(shè)計 圖 硬件電路 單片機(jī)主控電路設(shè)計 系統(tǒng)選用 STC89C51 作為轉(zhuǎn)速信號的處理核心。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖，包括： 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器； XTAL2：片內(nèi)震蕩器反相放器的輸出端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器 的輸入端。 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。軟件中還設(shè)置了按鍵防抖動誤觸發(fā)功能，軟件中設(shè)置定時器 1 50ms 中斷一次，每次中斷都對按鍵進(jìn)行掃描，如果掃描到有按鍵按下，則延遲 10ms，再次進(jìn)行鍵掃描，若仍有按鍵按下，則按鍵為真，并從 P1 口讀取數(shù)據(jù)，低電平對應(yīng)的即為有效按鍵，如圖 所示。若在垂直于薄片平面（沿厚度 ｄ）方向施加外磁場Ｂ，在沿ｌ方向的兩個端面加一外電場，則有一定的電流流過。其頻率和轉(zhuǎn)速成正比，測出脈沖的周期或頻率即可計算出轉(zhuǎn)速 南京大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計論文 圖 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)安裝圖 圖 信號處理模塊原理圖 第五章 軟件設(shè)計 23 第 五 章 軟件設(shè)計 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊 。 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 計算程序計算出來的數(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)到計算機(jī)，計算機(jī)可識別二進(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。而這次不同 ,這次是個完整的工程 ,所有資源都是有限的 ,你得為后面的工作留好足夠多的資源 ,要不就不能完成任務(wù)。在這里再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向張老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。最后我得說 ,我得感謝這次設(shè)計 ,因為它讓我學(xué)到的不僅是理論實踐知識 ,還有對工作的態(tài)度和團(tuán)隊合作的那種默契。在程序設(shè)計中，在AT89C51RAM 存貯器中的四個顯示緩沖器單元 30H－ 34H，分別存放著由計算出來的轉(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)，使該位顯示出一個字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P1 口輸出為低高的位， P0 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 5 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。 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，定時器 T0 作為內(nèi)部定時器，外部中斷來的時候讀取 TH0， TL0，并同時清零 TH0、 TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。 這樣使電子的運動軌跡發(fā)生偏移，在霍爾元器件 薄片的兩個側(cè)面分別產(chǎn)生電子積聚或電荷過剩，形成霍爾電場，霍爾元器件兩個側(cè)面間的電位差 HU 稱為霍爾電壓。表 為驅(qū)動 LED 數(shù)碼管的段代碼表為低電平有效， 1代表對應(yīng)的筆段不亮， 0代表對應(yīng)的筆段亮。 LM358 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 由 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨立控制線 RESET、 EA、 ALE、 PSEN組成。 STC89C51 單片機(jī) 40 條引腳說明如下 : (1)電源引腳。 4KB ROM； 16 位定時 /計數(shù)器用于實現(xiàn)待測信號的頻率測量。dpabcdefgdpdpgfedcba