【文章內容簡介】 態(tài)掃描 ,LED 數碼管價格適中 ,亮度高，顯示數字合適 ,但是連接復雜，耗電流大，驅動電路復雜 。 方案二：采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示簡單文字比較適合 ,如果顯示數字則浪費資源 ,而且價格也相對較高。 方案三：采用 LCD 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,并且連接很方便。 故選擇方案三。 4 各部分器件介紹 AT89C51 單片機 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性 能 CMOS8 位微處理器，基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計 第 4 頁 共 22 頁 俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 2 是常用的一種單片機，型號為 AT89C51，它將計算機的功能都集成到這個芯片內部去了，就這么一個小小的芯片就能構成一臺小型的電腦，因此叫做單片機 [4]。 圖 2 AT89C51 芯片圖 它有 40個管腳，分成兩排，每一排各有 20 個腳，其中左下角標有箭頭的為第 1腳，然后按逆時針方向依次為第 2腳、第 3腳??第 40 腳。 在 40 個管腳中，其中有 32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉與反轉、控制電梯的升與降等，這 32 個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術中，每個端口都有一個特定的名字，比如第一腳的那個端口叫做“ ”。 主要特性： ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲 器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數據保留時間： 10年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級程序存儲器鎖定 ? 128*8 位內部 RAM ? 32 可編程 I/O線 ? 兩個 16位定時器 /計數器 ? 5 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內振蕩器和時鐘電路 [4] 重慶文理學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 第 5 頁 共 22 頁 管腳說明 圖 3 AT89C51 管腳分布 ? VCC：供電電壓 ? GND：接地 。 ? P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時 ,P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高 。 ? P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 ? P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能 寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 ? P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計 第 6 頁 共 22 頁 于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口 。 表 1 P3 口管腳 第二功能 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 RXD 串行輸入口 T0 定時器 0外部輸入 TXD 串行輸出口 T1 定時器 1外部輸入 INT0 外部中斷 0 WR 外部數據存儲器寫選通 INT1 外部中斷 1 RD 外部數據存儲器讀選通 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 ? RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ? ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 ? PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 ? EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲 器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 ? XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 ? XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [4]。 管腳如圖 3 所示。 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石 英晶體 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但 必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 [2]。 芯片擦除 整個 EPROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟重慶文理學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 第 7 頁 共 22 頁 件可選的掉 電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止 [2]。 霍爾元件 根據霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。 霍爾傳感器 A3144 是 Allegro MicroSyste ms 公司生產的寬溫、開關型霍爾效應傳感器，其工作溫度范圍可達 40℃ ～ 150℃ 。 它由電壓調整電路、反相電源保護電路、霍爾元件、溫度補償電路、微信號放大器、施密特觸發(fā)器和 OC門輸出極構成，通過使用上拉電阻可以將其輸出接入 CMOS 邏輯電路。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點，有兩種封裝形式，一種是 3腳貼片微小型封裝，后綴為“ LH”；另一種是 3 腳直插式封裝，后綴為“ UA”。 A3144E 系列單極高溫霍爾效應集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸 入為磁感應強度，輸出是一個數字電壓訊號 。 它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作 。 可應用于汽車工業(yè)和軍事工程中 。 霍爾傳感器的外形圖和與磁場的作用關系如圖 4所示。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。 圖 4 霍爾傳感器及其磁鋼外形圖 霍爾傳感器的接線圖如圖 5所示。 圖 5 霍爾傳感器的接線圖 基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計 第 8 頁 共 22 頁 霍爾傳感器測量原理 測量電機轉速的第一步就是要將電機的轉速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數?；魻柶骷鳛橐环N轉速測量系統(tǒng)的傳感器，它有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優(yōu)點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖 6所示，當電機轉動時，帶動傳感器運動，產生對應頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數器或其他的脈沖計數裝置，進行轉速的測量。 圖 6霍爾器件測速原理 轉速測量方法 轉速的測量方法很 多，根據脈沖計數來實現轉速測量的方法主要有 M法 (測頻法 )、T法 (測周期法 )和 MPT 法 (頻率周期法 )，該系統(tǒng)采用了 M 法 (測頻法 )。由于轉速是以單位時間內轉數來衡量，在變換過程中多數是有規(guī)律的重復運動。根據霍爾效應原理，將一塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨 側 軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤下方安裝一個霍爾器件，轉盤隨軸旋轉時，受磁鋼所產生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉速成正比。脈沖信號的周期與電機的轉速有以下關系： n=PT60 (11) 式中： n 為電機轉速； P 為電機轉一圈的脈沖數； T為輸出方波信號周期。根據式 (11)即可計算出直流電機的轉速 。