【文章內(nèi)容簡介】 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸出高電平。 RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位， CPU從初始狀態(tài)開始工作。 單片機(jī) 采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。對(duì)于 MOS(AT89C51)單片機(jī)只基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 要接一個(gè)電容至 VCC即可 (見圖 4－ 3)。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在 RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長，就可以使 MCS51有效的復(fù)位。 RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括 VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間， Vss上升時(shí)間若為 10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHZ時(shí)約為 1ms， 1MHZ時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST在上電 應(yīng)保持 20ms以上的高電平。 RC時(shí)間常數(shù)越大，上電 RST端保持高電平的時(shí)間越長。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 43 上電復(fù)位電路 顯示電路 顯示電路采用 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示， LED（ LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。 LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。 LED有單個(gè) LED和八段 LED之分，也有共陰和共陽兩種。 顯示器結(jié)構(gòu) ： 常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 4－ 4 所示。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。 1 位顯示器由八 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管 a~g 控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。才能顯示出正確的數(shù)字來，如圖 45所示，為七 段數(shù)碼管的管腳圖。 圖 44 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu) 圖 45 七段發(fā)光顯示器管腳的結(jié)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)方式 ： 采用的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)為 7407，它的全名為 7407 TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，圖 46為 7407的圖以及各個(gè)引腳的分布功能介紹。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 46 7407 管腳的結(jié)構(gòu) 顯示方式 ： 為了節(jié)省 I/O口線，我們采用的動(dòng)態(tài)顯示方式。 所謂動(dòng)態(tài)顯示，就一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)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(gè) 8 位口 （稱 為段 數(shù)據(jù) 口）。本 次 設(shè)計(jì) 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(gè)段； P2 口作為掃描口，經(jīng)同相驅(qū)動(dòng)器 7407 接顯示器公共極。 對(duì)于圖 47中的 5位顯示器，在 AT89C51RAM 存貯器中設(shè)置五個(gè)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基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i onS i z eAD a t e : 7 O c t 20 13 S he e t o f F i l e : D : \畢業(yè)論文 \基于單片機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)電路 .dd bD r a w n B y:P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728R S T / V pd9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P S E N29A L E / P30E A / V P P31V C C40U1A T 89 C 5 1Y112MC130 p FC230 p FX T 1X T 2R8220R910kC310 u FS1 V C CRST晶振、復(fù)位電路R S TX T 1X T 2R 1 11kR 1 21kR 1 31kR 1 41kV C CP 20P 21P 22P 23P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06轉(zhuǎn)速顯示電路V C CP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 20P 21P 22P 23V C CD1LEDR 1 0360Q1P N PQ2P N PQ3P N PQ4P N P123J1C O N 3V C CoutP 33P 32P 33紅外發(fā)射和接收R1 1kR2 1kR3 1kR4 1kR5 1kR6 1kR7 1k117421105abcdefg3dp12G N Dabfcgdedp9G N Dabfcgdedp8G N Dabfcgdedp6G N DabfcgdedpU2R E S 2整形電路1 2U 3 A74 L S 14out P 32 3 4U 3 B7 4 L S 1 4單片機(jī)外圍接口電路基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量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(gè)字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P2 口輸出為高的位， P0 口輸出對(duì)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。 圖 47 五位動(dòng)態(tài)顯示電路 霍爾傳感器簡介 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(gè)品種多樣的基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 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)。 霍爾期間具有許多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(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(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、水汽及 煙霧等污染或腐蝕。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回調(diào)、位置重復(fù)精度高（可達(dá) um 級(jí)）。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作 溫度范圍廣，可達(dá) 55150 度。 按照霍爾器件的功能可將他們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測的對(duì)象的性質(zhì)可將它們分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出被測對(duì)象本身的磁場或磁特性，后者是檢測被檢測對(duì)象上人為設(shè)置的磁場，用這個(gè)磁場作為被檢測信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行檢測和控制。 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。它取消了傳感器和測量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來越愛到眾的重視。 集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號(hào)。按照輸出信號(hào)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。 開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。 霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸 出級(jí)組成 。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 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(duì)垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來計(jì)算被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場進(jìn)行檢測用磁場作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場。例如， 用一個(gè) 5 4 （ mm3）的釹鐵硼Ⅱ號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫?，在作運(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測物體運(yùn)動(dòng)，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。 AH41 霍爾開關(guān) AH41 霍爾開關(guān)電路最適于響應(yīng)變化斜率陡峭的磁場并在磁通密度較弱的場合使用，適用于單極或多對(duì)磁環(huán)工作，它由反向電壓保護(hù)器、電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、信號(hào)放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級(jí)組成。工作溫度范圍為 40 ～ 150℃（存儲(chǔ)溫度為 150℃），可適用于各種機(jī)及機(jī)電一體化領(lǐng)域。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號(hào) 測試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP 200400mV 輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICC VCC=24V 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 輸出端開路 10 mA 輸出上升時(shí)間 tr Vcc=12V RL= CL= μ S 輸出下降時(shí)間 tf Vcc=12V RL= CL= μ S 產(chǎn)品特點(diǎn) : . 電源電壓范圍寬 . 可用市售的小磁環(huán)來驅(qū)動(dòng) . 無可動(dòng)部件、可靠性高 . 尺寸小 . 抗環(huán)境應(yīng)力 . 可直接同雙極和 MOS 邏輯電路接口 應(yīng)用 : . 高靈敏的無觸點(diǎn)開關(guān) . 直流無刷電機(jī) . 直流無刷風(fēng)機(jī) . 霍爾開關(guān)元件的電路圖： 圖 48 霍爾傳感器的電路圖 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 來的是 TTL 邏輯電平（ 0V 和 5V），而計(jì)算機(jī) RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號(hào)為 +12V 左右的電壓，單片機(jī)要和 PC 的上位機(jī)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計(jì)采用的是集成芯片，一個(gè)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(duì)其外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面我們將詳細(xì)的敘述。 數(shù)據(jù)的傳輸 ： 當(dāng)電路工作于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)， PC 機(jī)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(jī) 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(hào) IC1 反相后作為 CTS 信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，同時(shí)還關(guān)閉與門 B2；使計(jì)算機(jī)不接收其它數(shù)據(jù)