【文章內(nèi)容簡介】 10000脈沖，則電機的轉(zhuǎn)速就為1000r/min。 （a）傳感器 （b）轉(zhuǎn)盤 傳感器及轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)速測量原理在此采用頻率測量法，其測量原理為，在固定的測量時間內(nèi)，計取轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生的脈沖個數(shù)（即頻率），從而算出實際轉(zhuǎn)速。設固定的測量時間T （min），計數(shù)器計取的脈沖個數(shù)m1，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出p個脈沖，對應被測轉(zhuǎn)速為N（r/min），就可算出實際轉(zhuǎn)速值N = 60m1/ pT。本檢測裝置中發(fā)動機的轉(zhuǎn)速傳感器信號盤安裝在曲軸上，工作時傳感器輸出信號經(jīng)整形后可得到相應的方波脈沖信號。利用AT89S52單片機的輸入捕捉功能，可得到相鄰的兩個負跳變的時間差，即可算出當前轉(zhuǎn)速N。公式為[14]： ()式中，i—轉(zhuǎn)速信號盤每轉(zhuǎn)輸出信號數(shù)；j—信號盤轉(zhuǎn)1圈發(fā)動機轉(zhuǎn)的圈數(shù)（信號盤安裝在曲軸上時j=1，裝在凸輪軸上則j=2）； T—單片機輸入捕捉所計算出的相鄰兩個負跳變的時間差值。 檢測裝置安裝 此檢測裝置按照發(fā)動機上傳感器的實際安裝位置進行安裝。，將信號盤固定在電動機轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對著信號盤。光電轉(zhuǎn)速傳感器接有4根導線，用于連接發(fā)光二極管和光敏三極管，其中發(fā)光二極管的紅線連接其正極，綠線連接其負極，光敏三級管的紅線連接其集電極，綠線連接其發(fā)射極。測量頭由光電轉(zhuǎn)速傳感器組成，而且測量頭兩端的距離與信號盤的距離相等。測量用器件封裝后，固定裝在貼近信號盤的位置，當信號盤轉(zhuǎn)動時，光電元件即可輸出正負交替的周期性脈沖信號。信號盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的齒數(shù)。因此，脈沖信號的頻率大小就反映了信號盤轉(zhuǎn)速的高低。該裝置的優(yōu)點是輸出信號的幅值與轉(zhuǎn)速無關(guān)，而且可測轉(zhuǎn)速范圍大，一般為1r/s～104 r/s以上，精確度高。 轉(zhuǎn)速檢測裝置 信號處理電路 被測物理量經(jīng)過傳感器變換后，變?yōu)殡娮琛㈦娏?、電壓、電感等某種電參數(shù)的變化值。為了進行信號的分析、處理、顯示和記錄，須對信號作放大、運算、分析等處理，這就引入了中間變化電路。 所示的中間變換電路。其中，RR4 起限流作用，R2 起分流作用，R3 為輸出電阻。當轉(zhuǎn)盤上的梯形孔旋轉(zhuǎn)至與光電開關(guān)的透光位置重合時，輸出低電平；當通光孔被遮住時，輸出高電平。 信號處理電路 單片機處理電路設計如下圖所示，X1為12MHz的晶振，9口為復位接口，通過開關(guān)控制。，用AT89S52的定時計數(shù)器T1對脈沖信號進行計數(shù)，用定時計數(shù)器T0進行定時，每10ms產(chǎn)生一個中斷對數(shù)碼管進行刷新，產(chǎn)生500個中斷后（即5s），進行一次轉(zhuǎn)速處理，再通過單片機對T1的脈沖數(shù)進行運算轉(zhuǎn)換后，用四連數(shù)碼管顯示電機的轉(zhuǎn)速。： AT89S52單片機處理電路 時鐘電路 單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本設計中此采用內(nèi)部時鐘方式，以石英晶體振蕩器和兩個片電容組成外部振蕩源。片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTALXTAL2外接，作為反饋元件的片外晶體振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率取決于晶振的振蕩頻率，—12MHz。工程應用時通常采用6MHz或12MHz。圖中X1為12MHz，電容CC4為33pF，它們一起構(gòu)成此單片機的自激振蕩器。 時鐘電路連接圖 復位電路單片機的RST引腳為復位（Reset）端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的低電平，就可以實現(xiàn)系統(tǒng)復位，使單片機回到初始狀態(tài)。，本設計采用手動復位，用一個電容與一個10K電阻串聯(lián)組成，電阻接VCC，電容接地，RESET腳接在它們中間，RC選擇10uF，按鍵與200R電阻串聯(lián)，在電容兩端并聯(lián)，就成了按鍵復位電路，未上電時，RST端為高電平，只要按下這個按鍵，RST端轉(zhuǎn)換為低電平，經(jīng)過兩個機器周期后，單片機就能復位。 AT89S52單片機處理電路 定時與計數(shù)設計 根據(jù)設計需要選擇方式1比較合適，當MM0為01時，定時器/計數(shù)器工作于方式1，這時定時器/： 定時/計數(shù)器方式1邏輯結(jié)構(gòu)框圖 此時，定時/計數(shù)器為16位的計數(shù)器，由TLX（X=0，1）的低5位和THX的高8位組成。TLX低5位溢出則向THX進位，THX計數(shù)溢出則置位TCON中的溢出標志位TFX。系統(tǒng)選擇定時/計數(shù)方式1，以T1作為計數(shù)器對光電開關(guān)產(chǎn)生的脈沖進行計數(shù)，用T0作為定時器，每10ms產(chǎn)生一定時中斷對數(shù)碼管進行刷新，產(chǎn)生500次中斷后，對T1接受到的脈沖數(shù)進行計算處理，得出轉(zhuǎn)速。（1）用于定時工作方式，其定時時間為： T=（216t1的初值）振蕩周期12此設計采用的是12MHz的晶振，定時器T0定時為10ms，將參數(shù)帶入公式 ：有，t1=6553610000=55536；換成十六進制，則t1=0xd8f0 ； 所以對于定時器T0有，TMOD = 0x01；TH0 = 0xd8；TL0 = 0xf0；（2）用于計數(shù)工作方式，計數(shù)長度為： 216=65536(個外部脈沖)由此可知規(guī)定時間（5s）內(nèi)外部脈沖個數(shù)不超過65536即可。 顯示部分LED靜態(tài)顯示的亮度高，占用CPU的時間短，但它的成本高。為了簡化硬件電路，降低成本，在單片機應用系統(tǒng)中常采用動態(tài)掃描的方法，解決多位LED顯示的問題。動態(tài)掃描顯示的硬件接口簡單，只需一個公共的七段碼輸出口（字形口），即所有顯示位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制。一個選擇顯示為的數(shù)位選擇口（字位口），由其它的I/O口控制。顯示時，從左到右輪流點亮每位顯示器，由于視覺的暫留，只要保證掃描周期不超過一定的限度（一般在20ms以下），即每一時刻位選只選通一個顯示位，同時段選控制口輸出顯示字符對應的段選碼，使該位顯示的字符，一定時間后，再選其他顯示位，如此循環(huán)，使每個顯示器件顯示該位相應的字符。則可達到“同時”顯示各位不同的數(shù)字或字符的目的。如下圖所示為四連數(shù)碼管，其中A、B、C、D、E、F、G、DP分別對應數(shù)碼管的8段，連接單片機的I/O口（P1口）。4從左至右分別是4位數(shù)碼管的位選，~。 數(shù)碼管連接電路第4章 軟件設計 語言的選用 本設計中采用的處理器是AT89S52單片機，由此可采用面向MCS51的程序設計語言，包括ASM51匯編語言和C51高級語言，這兩種語言各有特點。匯編語言更接近機器語言，常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問I/O端口、中斷處理程序、實時控制程序、實時通信程序等；而數(shù)學運算程序則適合用C51高級語言編寫，因為用高級語言編寫運算程序可提高編程效率和應用程序的可靠性[15]。 C語言是一種通用的計算機程序設計語言，在國際上十分流行，它即可用來編寫計算機系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應用程序。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的，對于單片機應用系統(tǒng)來說更是如此。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫單片機應用程序的周期長，而且調(diào)試和排錯也比較困難。C語言具有很好的可移植性和硬件控制能力，表達和運算能力也較強。它具有以下特點：1． 語言簡潔，使用方便靈活。2． 可移植性好。3． 表達能力強。4． 表達方式靈活。5． 可進行架構(gòu)化程序設計。6． 可以直接操作計算機硬件。7． 生成的目標代碼質(zhì)量高。為了提高編制計算機系統(tǒng)和應用程序的效率，改善程序的可讀性和可移植性，在此采用高級語言編程[16]。 程序設計流程圖本系統(tǒng)用計數(shù)程序采集信號脈沖，用定時器產(chǎn)生中斷，對數(shù)碼管刷新和緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進行更新，輔以數(shù)碼管進行顯示。；。開始初始化計數(shù)器T1計數(shù)脈沖按公式：轉(zhuǎn)速=60*脈沖數(shù)/(齒輪數(shù)*T)計算數(shù)據(jù)Flag_clac=1？數(shù)據(jù)緩沖區(qū) N Y 更新數(shù)據(jù) 脈沖計數(shù)程序流程圖程序說明：將定時器設置為方式1，對外部脈沖進行計數(shù)，并判斷Flag_clac的值。當Flag_calc=1時，將脈沖的數(shù)值由十六進制轉(zhuǎn)換成十進制，按轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換后，載入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。初始化定時10ms？T=500？Flag_clac=1數(shù)據(jù)緩沖區(qū)顯示時間計數(shù)清零T=0產(chǎn)生定時中斷開始時間計數(shù)T++ 更新數(shù)據(jù) N Y N Y 定時顯示程序流程圖程序說明：定時器設置為方式1，定時10ms。當定時達到10ms時，產(chǎn)生中斷，對數(shù)碼管進行刷新，顯示轉(zhuǎn)速，并使時間計數(shù)標志T加1。當時間計數(shù)標志T=500時，使Flag_calc置1，取出計數(shù)器在此時間內(nèi)計算的脈沖數(shù)，通過轉(zhuǎn)速計算程序計算得出轉(zhuǎn)速值后，存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，供數(shù)碼管顯示使用。 原程序代碼 采用MCS—52C語言編寫源程序:include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine ulong unsigned longdefine LED_DAT P1sbit pin_SpeedSenser = P3^5。 //光電傳感器信號接在T1上define TIME_CYLC 500//12M晶振，定時器10ms 中斷一次 我們5秒計算一次轉(zhuǎn)速 // define PLUS_PER 10 //碼盤的齒數(shù) ，這里假定碼盤上有10個齒，即傳感器檢測到10個脈沖，認為1圈unsigned char code table[]= {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。uchar data Disbuf[4]。// 顯示緩沖區(qū)uint Tcounter = 0。 //時間計數(shù)器bit Flag_Fresh = 0。 // 刷新標志bit Flag_clac = 0。 //計算轉(zhuǎn)速標志//在數(shù)碼管上顯示一個四位數(shù)void DisplayFresh()。//計算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū)void ClacSpeed()。//初始化定時器T0void init_timer0()。//初始化定時器T1void init_timer1()。//延時函數(shù)void Delay(uint ms)。void it_timer0() interrupt 1 /* interrupt address is 0x000b */{TF0 = 0。 //d定時器 T0用于數(shù)碼管的動態(tài)刷新 //TH0 = 0xC0。 /* init values */TL0 = 0x00。Flag_Fresh = 1。Tcounter++。if(TcounterTIME_CYLC){ Flag_clac = 1。//周期到，該重新計算轉(zhuǎn)速了}}void main(void){Disbuf[0] = 0。 //開機時，初始化為0000Disbuf[1] = 0。Disbuf[2] = 0。Disbuf[3] = 0。 init_timer0()。init_timer1()。while(1){ DisplayFresh()。 // 定時刷新數(shù)碼管顯示 if(Flag_clac) { Flag_clac = 0。 ClacSpeed()。 //計算轉(zhuǎn)速，并把結(jié)果放入數(shù)碼管緩沖區(qū) Tcounter = 0。//周期定時 清零 TH1=TL1 = 0x00。//脈沖計數(shù)清零 }}}//在數(shù)碼管上顯示一個四位數(shù)void DisplayFresh(){P2=P2amp。0x7f。LED_DAT = table[Disbuf[0]]。Delay(1)。P2=P2|0xf0。P2=P2amp。0xbf。 LED_DAT = table[Disbuf[1]]。Delay(1)。 P2=P2|0xf0。 P2=P2amp。0xdf。 LED_DAT = table[Disbuf[2]]。Delay(1)。 P2=P2|0xf0。 P2=P2amp。0xef。LED_DAT = table[Disbuf[3]]。