【文章內容簡介】 失真，但控制簡單，使用方便。 驅動方式 ： 采用的數碼管驅動為 7407，它的全名為 7407 TTL 集電極開路六正相高壓驅動器，其結構簡單，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，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。調整電流和時間參數 ，可實現亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數不大于 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（稱為段數據口）。本次設計 要求 的轉速測量范圍 60r/min36000r/min，所以只需要 5位數碼管即可 。 5位共陰極顯示器和 AT89C51 的接口邏輯如圖 47 所示。 AT89C51 的 P0 口作為段數據口，接上拉電阻到顯示器的各個段； P2口作為掃描口，經同相驅動器 7407接顯示器公共極。 對于 5位顯示器 結構 ，在 AT89C51RAM存貯器中設置五個顯示緩沖器單元 30H－ 35H，分別存放 5 位顯示器的顯示數據， 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 口相應位（陰極為低）的顯示數據的段數據，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口輸出對應的段數據，5位顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數據所確定的字符。 傳感器 技術 簡介 霍爾器件概述 霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產品族，并已得到廣泛應用?；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的場合中。霍爾器件以霍爾效應為其工作基礎?；魻栃谴烹娦囊环N，這一現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時發(fā)現的。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電勢差，這一現象便是霍爾效應。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 的結構牢固，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換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。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換元件的傳感器。其缺點是在某些應用方面，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計的最佳方案。 霍爾傳感器的應用 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強度。若不垂直，則應求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應強度值。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，再從檢測結果中提取被檢信息。 發(fā)送模塊 根據系統(tǒng)功能要求，要使單片機測量的轉速能夠向上位機發(fā)送數據，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、輸出數據和控制信號為 +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)送部分關鍵的部分是電平轉換和串口發(fā)送，電平轉換可以用模擬器件進行轉換，但是為了方便起見，本次設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換的工作。結構簡單、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計，下面我們將詳細的敘述。 數據的傳輸 ： 當電路工作于發(fā)送數據狀態(tài)時， PC 機的 RTS 端輸出高電平，經 IC1 電平轉換打開 IC3（ 74LS08）的與門 B1，使 PC 機 TXD 端輸出的數據經紅外發(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，同時還關閉與門 B2；使計算機不接收其它數據信號 電平轉換器 HIN232CPE 由于 RS232C總線上傳輸的信號邏輯電平與 TTL邏輯電平差異很大，所以就存在這兩種電平的轉換問題，下面就介紹一下電平轉換器 HIN232CPE。 HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉換成RS232C 電平，只需單 +5V 供電，由內部升高電路產生 10V～ +12V。內部有兩個發(fā)送器 (TTL 電平轉換為 RS232C 電平 )和兩個接收器 (RS232 電平轉換為 TTL 電平 )。 圖 4－ 3 HIN232CPE 電平轉換器及外接元件圖 5 軟 件 設計 本章重點闡述測量轉速的匯編語言以及軟件設計的過程。 軟件需要解決的是 單片機中斷服務程序的設計、計算程序 的設計、顯示部分的程序設計以及在我們這里非重點介紹的通信程序設計 。 單片機 采集 轉速程序設計思路及過程 單片機 采集 轉速可以分為若干模塊，然后在主程序中調用各個 模塊， 流程圖如下所示： 圖 5－ 1 主程序流程圖 單片機程序設計思路 計算轉速公式： n=60/NTc (r/min) 其中， N是內部定時器的計數值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT構成； 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存單元。 開始 初 始 化 計算程序 BCD 碼轉換 非壓縮 BCD 轉換 顯 示 程 序 返 回 下面我們將介紹除數是如何獲得的： 單片機的轉速測量完成，定時器 T0 作為內部定時器，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)計內部脈沖。此外，對于低速情況下，我們還要設定一個軟件計數器 VTT，當外部中斷還沒來而內部定時器已經溢出，產生定時器 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，上面的常數為四字節(jié)，所以計算程序實際上就是調用一個四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)（最高轉速 36000r/min足 夠）的程序。 為數碼管能夠顯示出來，需將二進制轉換為十進制，在將十進制轉換為非壓縮 BCD碼后，才能調用查表程序，最后送顯示。 單片機轉速計算程序 由于本次設計的系統(tǒng)要實現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部計數，調用計算程序把轉速測出來?？梢哉f是核心部分，流程圖如圖所示： 二 十進制轉換程序 計算程序計算出來的數據為二進制，存到 50H、 51H單元中以便發(fā)送程序中調用傳送數據到計算機，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換成 BCD后才能拆分。這里介紹將（ R2R3）中的 16 位二進制數轉換為壓縮 BCD碼十進制整數送 R R R6。 圖 5－ 3 雙字節(jié)整數二翻十程序流程圖 單片機顯示部分可以用來顯示計算出來的數據的。在程序設計中，在AT89C51RAM存貯器中的四個顯示緩沖器單元 30H－ 34H，分別存放 著由計算出來的轉速的 BCD碼進行拆分后的非壓縮 BCD碼數據， 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口相應位的顯示數據的段數據，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口輸出對應的段數據， 5位 LED顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數據所確定的字符。 顯示部分程序分為兩部分：十進制 BCD 轉換成非壓縮 BCD碼；查表程序顯示數據。 雙字節(jié)整數拆分程序流程圖如圖 54 圖 5－ 4 雙字節(jié) 整數拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 55所示： 程序設計 根據以上設計思路和各個模塊的流程圖即可編寫出本次畢業(yè)設計的程序，注意其中各個模塊間的參數傳遞以及堆棧指針等問題，程序設計的任務即可完成，寫出初始的程序，再進行上機調試， 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？ 結束 統(tǒng)電 路 圖 及程序 清單 系統(tǒng)原理圖 圖 6－ 1 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)顯示主程序清單 DIS: MOV R0, 79H 。 顯示數據緩沖區(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 。 數據指針指向 A 口 MOVX @DPTR, A 。 送掃描值 INC DPTR 。 數據指針指向 B 口 MOV A, @R0 。 取欲顯示的數據 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 。 調用延時子程序 INC R0 。 指向下一個顯示段數據地址 MOV A, R3 。 JB , ELD1