【文章內(nèi)容簡介】 符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。 驅(qū)動方式 ： 采用的數(shù)碼管驅(qū)動為 7407，它的全名為 7407 TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便 。 顯示方式 ： 為了節(jié)省 I/O口線，我們采用的動態(tài)顯示方式。 所謂動態(tài)顯示，就一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導通電流有關(guān)，也與點亮時間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共極電位只需 8位口（稱為掃描口），控制各位顯示器所顯示的字形也需一個 8位口（稱為段數(shù)據(jù)口）。本次設(shè)計 要求 的轉(zhuǎn)速測量范圍 60r/min36000r/min，所以只需要 5 位數(shù)碼管即可 。 5位共陰極顯示器和 AT89C51 的接口邏輯如圖 47 所示。 AT89C51 的 P0 口作為段數(shù)據(jù)口，接上拉電阻到顯示器的各個段； P2 口作為掃描口，經(jīng)同相驅(qū)動器 7407 接顯示器公共極。 對于 5位顯示器 結(jié)構(gòu) ，在 AT89C51RAM 存貯器中設(shè)置五個顯示緩沖器單元 30H－ 35H，分別存放 5位顯示器的顯示數(shù)據(jù)， AT89C51 的 P2 口掃描輸出總是只在一位為低電平，即 5 位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它位為高電平，AT89C51 的 P0 口相應(yīng)位（陰極為低）的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示出一個字符， 其它部分 為暗，依次地改變 P2 口輸出為高的位， P0口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)，5位顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。 技術(shù) 簡介 霍爾器件概述 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?；魻栐且环N磁傳感器。要他們可以檢測磁場及其變化，可以在各種與磁場有關(guān)的場合中?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學家霍爾（ ，1855— 1938）于 1879 年在研究金屬的導電機構(gòu)時 發(fā)現(xiàn)的。當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個電勢差也被叫做霍爾電勢 差 霍爾 傳感器 具有許多優(yōu)點， 它們 的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達 1MHZ），耐震動，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。 光電傳感器概述 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。光電式 傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。其缺點是在某些應(yīng)用方面，光學器件和電子器件價格較貴，并且對測量的環(huán)境條件要求較高。 綜上所述，我們選擇霍爾傳感器作為本次設(shè)計的最佳方案。 霍爾傳感器的應(yīng)用 使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應(yīng)強度值。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。 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機的發(fā)送部分，由于單片機通過串口發(fā)送出來的是 TTL邏輯電平（ 0V和 5V），而計算機 RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為 +12V左右的電壓，單片機要和 PC 機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行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計采用的是集成芯片，一個芯片加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。結(jié)構(gòu)簡單、方便容易，精確度高。本次所采用的是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進行設(shè)計，下面我們將詳細的敘述。 數(shù)據(jù)的傳輸 ： 當電路工作于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時， PC 機的 RTS 端輸出高電平，經(jīng) IC1 電平轉(zhuǎn)換打開 IC3（ 74LS08）的與門 B1，使 PC機 TXD 端輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出去； RTS 信號 IC1 反相后作為 CTS 信號送入計算機，同時還關(guān)閉與門 B2；使計算機不接收其它數(shù)據(jù)信號 電平轉(zhuǎn)換器 HIN232CPE 由于 RS232C 總線上傳輸?shù)男盘栠壿嬰娖脚c TTL 邏輯電平差異很大，所以就存在這兩種電平的轉(zhuǎn)換問題，下面就介紹一下電平轉(zhuǎn)換器 HIN232CPE。 HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成RS232C 電平，只需單 +5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～ +12V。內(nèi)部有兩個發(fā)送器 (TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS232C 電平 )和兩個接收器 (RS232 電平轉(zhuǎn)換為 TTL 電平 )。 圖 4－ 3 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件圖 5 軟 件 設(shè)計 本章重點闡述測量轉(zhuǎn)速的匯編語言以及軟件設(shè)計的過程。 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)計以及在我們這里非重點介紹的通信程序設(shè)計 。 單片機 采集 轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機 采集 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， 流程圖如下所示： 圖 5－ 1 主程序流程圖 單片機程序設(shè)計思路 計算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 其中， N 是內(nèi)部定時器的計數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT構(gòu)成； Tc 為時基，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)速的精確計算公式： N=60*11059200/12N=55296000/N 再將 55296000 化為二進制存入單片機的內(nèi)存單元。 開始 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 下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的： 單片機的轉(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。此外，對于低速情況下，我們還要設(shè)定一個軟件計數(shù)器 VTT，當外部中斷還沒來而內(nèi)部定時器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時器 0中斷時，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。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)（最高轉(zhuǎn)速 36000r/min 足夠）的程序。 為數(shù)碼管能夠顯示出來，需將二進制轉(zhuǎn)換為十進制，在將十進制轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD 碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 單片機轉(zhuǎn)速計算程序 由于本次設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號送到單片機 的外部中斷口，再對周期方波進行內(nèi)部計數(shù)，調(diào)用計算程序把轉(zhuǎn)速測出來?？梢哉f是核心部分，流程圖如圖所示： 二 十進制轉(zhuǎn)換程序 計算程序計算出來的數(shù)據(jù)為二進制，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，計算機可識別二進制，然而，我們需要在 LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD 后才能拆分。這里介紹將（ R2R3）中的 16位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮 BCD碼十進制整數(shù)送 R R R6。 圖 5－ 3 雙字節(jié)整數(shù)二翻十程序流程圖 單片機顯示部分可以用來顯示計算出來的數(shù)據(jù)的。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 碼進行拆分后的非壓縮 BCD 碼數(shù)據(jù)， AT89C51 的 P1 口掃描輸出總開始 0R R R6 16R7 C（ R2R3）左移 1 位（移出位 bi在 C 中） 2*（ R4R5R6） +C R4R5R6（十進制運算） （ R7） 1— R7=0？ 返 回 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)榘担来蔚馗?變 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。 顯示部分程序分為兩部分：十進制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖 54 圖 5－ 4 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 55所示： 程序設(shè)計 根據(jù)以上設(shè)計思路和各個模塊的流程圖即可編寫出本次畢業(yè)設(shè)計的程序，注意其中各個模塊間的參數(shù)傳遞以及堆棧指針等問題，程序設(shè)計的任務(wù)即可完成，寫 出初始的程序，再進行上機調(diào)試， 程序清單將在 下一章節(jié) 中加以詳細敘述。 N 圖 5－ 5 顯示程序流程圖 開始 30HR0，表首地址 DPTR，（ R1） =0FEH （ R0）賦值給 A A+DPTR 賦值給 P0 （ R1） =P1，（ R1） =A， RL A INC R0 ， A=（ R1） （ R1） =0DFH？ 結(jié)束 統(tǒng)電 路 圖 及程序 清單 圖 6－ 1 系統(tǒng)原理圖 DIS: MOV R0, 79H 。 顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址送 R0 MOV R3， 01H 。 使顯 示器最右邊位亮 MOV A , R3 。 LD0: MOV DPTR, 7F01H 。 數(shù)據(jù)指針指向 A 口 MOVX @DPTR, A 。 送掃描值 INC DPTR 。 數(shù)據(jù)指針指向 B 口 MOV A, @R0 。 取欲顯示的數(shù)據(jù) ADD A, 0DH 。 加上偏移量 MOVC A, @A+PC 。 取出字型碼 MOVX @DPTR, A 。 送顯示 ACALL DL1 。 調(diào)用延時子程序 INC R0 。 指向下一個顯示段數(shù)據(jù)地址 MOV A, R3 。 JB