【正文】 1 DB 06EH。更深入的分析其精度和誤差。設(shè)計數(shù)頻率為f，其周期為l/f，計到65535個數(shù)據(jù)時，所用時間為：T=65535*1/f(1)按上述要求：當(dāng)T=1 s時，為極大值即 L=65535*l/f所以 f=65535(HZ)(2)本設(shè)計在實現(xiàn)時，設(shè)采用了12點的碼盤，即軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生l 2個脈沖，因此，軸實際輸出頻率為： f=65535/12=5460(Hz)，折算到轉(zhuǎn)速：n=f*60=327600(r/min)(3)用這種方法可以測量的轉(zhuǎn)速是很高的。軟件需要解決的是單片機中斷服務(wù)程序的設(shè)計、計算程序的設(shè)計、顯示部分的程序設(shè)計。HD7279A是一款具有簡單SPI串行接口的器件，可直接驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管，所以我們采用了共陰極數(shù)碼管。圖313 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)LED數(shù)碼管通過點亮特定的字段來顯示數(shù)字或符號。 （3）MR 手動復(fù)位輸入，當(dāng)MR 低于VIL 時產(chǎn)生復(fù)位。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。可編程串行通道其具有輸出自舉電路，也可直接與雙極型和MOS邏輯電路連接。因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路集成在一起的一種傳感器。由（313）式可知，如果霍爾元件的靈敏度RH已知，測得了控制電流I和產(chǎn)生的霍爾電壓VH，則可測定霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強度為：高斯計就是利用霍爾效應(yīng)來測定磁感應(yīng)強度B值的儀器。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。“M/T”法采用三個定時/計數(shù)器，同時對輸入脈沖、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生）、及預(yù)設(shè)的定時時間進(jìn)行定時和計數(shù)，m1反映轉(zhuǎn)角，m2反映測速的準(zhǔn)確時間，通過計算可得轉(zhuǎn)速值n。第3章 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)硬件設(shè)計 轉(zhuǎn)速測量原理 測頻法“M法”在一定測量時間T內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)m1來測量轉(zhuǎn)速，如圖31“M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時間T內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為Xτ，則轉(zhuǎn)速n可由下式表示： n= (31)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)Xτ可用下式所示m1 X (32)圖31 “M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖將（32）式代入（31）式得轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為： n= （33） P為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；T定時時間單位：（秒）。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方法在測量范圍和測量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。(3) 通過測量儀表拾取被測信號目前有許多測量儀表用于各種測量中，有大信號輸出、有BCD碼輸出等，但價格昂貴，專業(yè)性強，一般不適合通用系統(tǒng)。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測速儀表。常用的檢測方法有機械式，光電式，霍爾式，頻閃法，高壓油管應(yīng)變法等，本課題主要是針對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)采用UGN3144霍爾傳感器把轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出，輸出電壓經(jīng)整形電路送入AT89C51單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并用四位7段LED顯示器顯示測量結(jié)果。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制機進(jìn)行連接，實行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別對硬件系統(tǒng)的配置予以估計，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行測量。處理方法上可以用觸發(fā)器電路來整形；而倍頻電路主要用于解決低轉(zhuǎn)速時測量精度問題及碼盤的刻度誤差而造成的精度下降問題。單片機采用AT89C51，顯示器采用4個7段LED數(shù)碼管動態(tài)顯示，其系統(tǒng)框圖如22所示。而設(shè)置的時間過短，測量精度會受到一定的影響。單位：（轉(zhuǎn)/分）；fc晶體震蕩頻率：單位（Hz）；m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角；m2時基脈沖數(shù)。T)。嚴(yán)格地說，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運動速度并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計分布，并認(rèn)為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引入一個霍爾因子rH，即 普通物理實驗中常用N型Si、N型Ge、InSb和InAs等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測量，霍爾因子，所以： 式中，庫侖 霍爾元件霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。按照輸出信號的形式，可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。VH 經(jīng)放大器放大以后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 ：來自反向振蕩器的輸出。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89C51單片機可用的I/O口才32個呢。HD7279A內(nèi)部含有譯碼器可直接接收BCD碼或16進(jìn)制碼，也可不譯碼，并同時具有兩種譯碼方式。三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序。除了被測量量的一些系數(shù)（如：碼點數(shù)）會對系統(tǒng)的測量產(chǎn)生影響外，閘門時間也是一個重要的因素，本程序中僅提供了一個l s固定的閘門時間，實際工程中，可根據(jù)需要，靈活地選擇閘門時間，兼顧動態(tài)、性能等各方面的要求，以取得最好的效果。此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是基于51單片機的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實際設(shè)計過程中遇到的種種問題使我在硬件和軟件設(shè)計中學(xué)習(xí)到了許多知識。6 DB 01CH。從而從各個方面得到提高與完善了自己，使自己的各個方面提高到一個新的臺階，同時為以后的工作打下基礎(chǔ)。有一定的實用價值和較高的性價比，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。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?，依次地改變P1口輸出為低高的位，P0口輸出對應(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。 HD7279A最顯著的優(yōu)點是與單片機的接口簡單，最多只需5條連接線，分別是復(fù)位端RESET，片選輸入端CS，同步時鐘輸入端CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端DATA和按鍵有效輸出端KEY。從與單片機的接口方式來分可分為并行接口方式和串行接口方式。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。 TCM812是高性價比的系統(tǒng)監(jiān)控電路，用于對數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓VDD 進(jìn)行監(jiān)控，并在必要時向主處理器提供復(fù)位信號。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。三級程序存儲器鎖定（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℃。例如，用一個54（mm3）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強度。采用了各種補償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達(dá)55150度。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)大小；稱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。并根據(jù)第一次的所測轉(zhuǎn)速及時調(diào)整預(yù)測時間Tc，兼顧高低轉(zhuǎn)速時的測量精度。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： n= （34）即： （35）fc為硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘脈沖頻率：單位（Hz）；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2時基脈沖。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為除數(shù)，調(diào)用除法程序計算轉(zhuǎn)速，再對二進(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。4．驅(qū)動和顯示由于LED數(shù)碼管具有亮度高、可靠性好等特點，工業(yè)測控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。方法如下：(1) 通過敏感元件拾取被測信號敏感元件體積小，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)。前者在使用時必須與被測轉(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)電機等；后者在使用時不需要與被測轉(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。關(guān)鍵詞: 單片機 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，尤其是單片機應(yīng)用技術(shù)以其功能強大，價格低廉的顯著特點，使全數(shù)字化測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用?？偠灾?，本次課題完成了對51單片機的轉(zhuǎn)速測量的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的測量，轉(zhuǎn)速計算、顯示功能，同時實現(xiàn)鍵盤的開始/停止功能，可以完成了設(shè)計的要求。根據(jù)轉(zhuǎn)速測量的工作方式可分為兩大類：接觸式轉(zhuǎn)速測量儀表與非接觸式轉(zhuǎn)速測量儀表。轉(zhuǎn)速信號拾取整形倍頻單片機顯示接口芯片顯示鍵盤驅(qū)動電路圖21 轉(zhuǎn)速測量框圖1．轉(zhuǎn)速信號拾取轉(zhuǎn)速信號拾取是整個系統(tǒng)的前端通道，目的是將外界的非電參量，通過一定方式轉(zhuǎn)換成電量，這一環(huán)節(jié)可以通過敏感元件、傳感器或測量儀表等來實現(xiàn)。具體工作情況在后討論。軟件工作流程：霍爾傳感器利用磁電效應(yīng)產(chǎn)生一周期脈沖向單片機的外部中斷0（）口發(fā)送一個中斷信號，定時器工作在內(nèi)部定時，TH0、TL0設(shè)定初值為0，作為除數(shù)的低兩字節(jié)，利用軟件記數(shù)器、定時器0中斷的次數(shù)作為除數(shù)高字節(jié)。TP通過定時器測得。因此，在實際操作時往往采用一種稱變M/T的測量方法，即所謂變M/T法，在M/T