【正文】 件測(cè)轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)多采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電數(shù)字脈沖編碼器，也有采用電磁式 (利用電磁感應(yīng)原理或可變磁阻的霍爾元件等 )、電容式 (對(duì)高頻振蕩進(jìn)行幅值調(diào)制或頻率調(diào)制 )等，還有一些特殊的測(cè)速器是利用置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的放射性材料來(lái)發(fā)生脈沖信號(hào)．其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測(cè)系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)．加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤(pán)、 CCD 器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張地說(shuō)，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。 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 , 例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中 ,常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速是指作圓周運(yùn)動(dòng)的物體在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù) ,其大小及變化往往意味著機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的正常與否 ,因此 ,轉(zhuǎn)速測(cè)量一直是工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。它適用于高、低頻信號(hào) (高、低轉(zhuǎn)速信號(hào) ) 的測(cè)量。而采用本文所提出的定時(shí)分時(shí)雙頻率采樣法 ,可在保證采樣精度的同時(shí) ,提高采樣速率 ,充分發(fā)揮微機(jī)智能測(cè)速方法的優(yōu)越性及靈活性。 光電傳感器 整 個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的組成框圖如圖 所示。對(duì)于被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在 90—1700r/min的來(lái)說(shuō) ,每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生 30個(gè)電脈沖信號(hào) ,因此 ,傳感器輸出波形的頻率的大小為： 45Hz≤ f≤ 850Hz （ ） 測(cè)速齒盤(pán)裝在發(fā)射光源 (紅外線發(fā)光二極管 )與接收光源的裝置 (紅外線接收二極管 )之間 ,紅外線發(fā)光二極管 (規(guī)格 IR3401)負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào) ,紅外線接收三極管 (規(guī)格 3DU12)負(fù)責(zé)接收發(fā)出的光信號(hào) ,產(chǎn)生電信號(hào) ,每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒 ,光的明暗變化 經(jīng)歷了一個(gè)正弦周期 ,即產(chǎn)生了正弦脈沖電信號(hào)。在室溫下，一般輸出高電平是 ，項(xiàng)目 符號(hào) 測(cè)試條件 最小 典型 最大 單位 輸入 正向壓降 VF IF=10mA V 反向電流 IR VR=5V 10 μA 波長(zhǎng) λp I=10mA 940 nm 輸出 集電極暗電流 ICEO E=0mW/cm178。由 6 腳和 4 只電容 構(gòu)成。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P3 口管腳備選功能 ： RXD（串行輸入口） ◆ TXD（串行輸出口） ◆ /INT0（外部中斷 0） ◆ /INT1（外部中斷 1） ◆ T0（記時(shí)器 0 外部輸入） ◆ T1（記時(shí)器 1 外部輸入） ◆ /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） ◆ /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 ◆ P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊 功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)表 。 SPXO 主要是由品質(zhì)因數(shù)（ Q）很高的晶體諧振器（即晶體振子）與反饋式振蕩電路組成的。j)。 通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 LED_SEG3 = 0。當(dāng)定時(shí)器采用不同的工作方式和設(shè)置不同 的初值時(shí)，產(chǎn)生溢出中斷的定時(shí)值和計(jì)數(shù)值將不同，從而可以適應(yīng)不同的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。在設(shè)計(jì)的信號(hào)處理電路中經(jīng)過(guò)濾波，能夠進(jìn)一步減少誤差，是測(cè)速精度得到提高。 sbit LED_SEG1 = P2^6。 Flag_Fresh = 1。//脈沖計(jì)數(shù)清零 } if(Flag_Err) //超量程處理 { Disbuf[0] = 0x9e。 // 定時(shí)刷新數(shù)碼管顯示 } if(Flag_clac) { Flag_clac = 0。//初始化定時(shí)器 T0\T1 void Delay(uint ms)。 CHEN Minli。 EX0：外部中斷 INT0 的中斷允許位。 主程序初始化 定時(shí)器的初始化 AT89C51 有兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，每個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器均可設(shè)置成為 16 位，也可以設(shè)置成為 13 位進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)。 LED_SEG2 = 0。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 for(i=255。 石英晶體振蕩器分非溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（ TCXO）、電壓控制晶體振蕩器（ VCXO）、恒溫控制式晶體振蕩器（ OCXO）和數(shù)字化 /μp 補(bǔ)償式晶體振蕩器（ DCXO/MCXO）等幾種類型。 為了防止干擾竄入復(fù)位端，引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，可在 RST 管腳上接一個(gè)去耦電容。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù) 位為止。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 P3： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。 圖 AT89C51 芯片 它有 40 個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有 20 個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針?lè)较蛞来螢榈?2 腳、第 3 腳??第 40 腳。 電位器是一種可調(diào)的電子元件，它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)可以從串口輸入到單片機(jī) SX52， SX52 再把數(shù)據(jù)送到 RTL8019AS 傳出去。直射式紅外光電傳感器內(nèi)部電路示意圖如圖 所示，極限參數(shù)與光電特性分別如表 4表 42 所示。這種測(cè)量方法具有傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。本文介紹一種泵驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量。 在對(duì)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較快系統(tǒng)或要求動(dòng)態(tài)特性好而精度高的轉(zhuǎn)速測(cè)控系統(tǒng)中 ,調(diào)節(jié)周期一般很短 ,相應(yīng)的采樣周期需取得很小 ,使得脈沖當(dāng)量增高 ,從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量精度降低 ,難以滿足測(cè)控要求。 1 誤差來(lái)確定。若編碼數(shù)為 1，測(cè)量時(shí)間為 t，測(cè)量到的脈沖數(shù)為 N，則轉(zhuǎn)速 n=(N/t*1)*60。計(jì)數(shù)測(cè)速法又可分為機(jī)械式定 時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。目前，單片機(jī)以其體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價(jià)格比、開(kāi)發(fā)較為容易，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走人家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，到處都可見(jiàn)到單片機(jī)的蹤影。要測(cè)速，首先要解決是采樣問(wèn)題。按照不同的理論方法 ,先后產(chǎn)生過(guò)模擬測(cè)速法 (如離心式轉(zhuǎn)速表 ) 、同步測(cè)速法 (如機(jī)械式或閃光式頻閃測(cè)速儀 ) 以及計(jì)數(shù)測(cè)速法。但隨著精度和頻率的提高 , 采樣周 期將大大延長(zhǎng) ,并且判斷 m1 也要延長(zhǎng)采樣周期 ,不適合實(shí)時(shí)測(cè)量。 圖 系統(tǒng)原理圖 各部分模塊的功能： 傳感器：用來(lái)對(duì)信號(hào)的采樣。從圖中可見(jiàn) ,轉(zhuǎn)子由一直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速。 圖 所示為轉(zhuǎn)速傳感器電路，因?yàn)榧t外光不可見(jiàn)，用肉眼是無(wú)法判斷紅外線是否工作，故將紅外線的輸出回路串接了一個(gè)普通光電二極管作為判別光源發(fā)生回路是否為通路。 VCE=20V 1 μA 集電極光電流 IL VCE=5V IF=10mA mA 飽和壓降 VCE(sat) IF=10mA IC= V 傳輸特性 上升時(shí)間 Tr VCE=5V IC=2mA RL=100OΩ 5 μs 下降時(shí)間 Tf 5 Ms 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 輸出低電平是 。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸點(diǎn)之間外加一個(gè)電壓 時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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)。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 圖 復(fù)位電路 復(fù)位 功能 ： 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件，晶體的頻率（基頻或 n 次諧波頻率）及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。 } void main () {while(1) {LED=0。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 LED_DAT = table[Disbuf[3]]。 定時(shí)器有 4 種工作方式：方式 0、方式 方式 2 和方式 3，在此對(duì)工作方式不做具體介紹。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 致謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，通過(guò)這次學(xué)校組織的畢業(yè)設(shè)計(jì) ,端正了自己學(xué)習(xí) 的態(tài)度 ,鍛煉了自己獨(dú)立動(dòng)手的能力，在此，我要感謝每一個(gè)幫助過(guò)我的人。 sbit LED_SEG2 = P2^5。 Tcounter++。 //開(kāi)機(jī)時(shí)，初始化為 0000 Disbuf[1] = 0x9e。 DisplayFresh()。//計(jì)算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 void init_timer()。 Farm Transporter, 2020 年 06 期 [15] XIA Junchao。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 的溢出中斷允許位。下面作簡(jiǎn)單介紹：系統(tǒng)軟件主程序的功能是完成系統(tǒng)的初始化、顯示程序。 P2 |= 0xF0。 A~G 段用沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 于顯示數(shù)字 ,字符的筆畫(huà) ,（ dp 顯示小數(shù)點(diǎn)），每一段控制 A~G~dp 的亮與來(lái) . 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 圖 共陰型 LCD 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 //定義 LED 接 口 // void Delay () //延時(shí)函數(shù) // {unsigned char i,j。 圖 石英晶振 晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。 圖 所示為一種上電與按鍵復(fù)位電路，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位電路，如果這些復(fù)位電平與單片機(jī)的要求 一致，則可以與相連。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 圖 是常用的一種單片機(jī)，型號(hào)為 AT89C51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn) 與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。 TXD 接 SX52 的 RA2 腳，RXD 接 RA3 腳， RSRXD 和 RSTXD 是 RS232 電平，為標(biāo)準(zhǔn)串口電平。它是利用被測(cè)物對(duì)光束的遮擋，由 同步回路選擇通電路，從而檢測(cè)物體的有無(wú)。 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集 在設(shè)計(jì)中采用光電傳感器采集信號(hào)，這種傳感器是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用測(cè)量電路測(cè)出頻率，由頻率值就可知道所側(cè)轉(zhuǎn)素值。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。 如果 m=60, 那么 1 秒鐘內(nèi)脈沖個(gè)數(shù) N 就是轉(zhuǎn)速 n, 即 : n=N/ (mT) =N/60 1/60=N 通常 m為 60。 1 誤差一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí) ,這時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度主要由量化177。光電碼盤(pán)安裝在 轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤(pán)也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤(pán)上，則可以利用光敏元件來(lái)接收光，接收到光的次數(shù)就是碼盤(pán)的編碼數(shù)。 目前國(guó)內(nèi)外測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過(guò)模擬測(cè)速