【正文】 計(jì)數(shù)器計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù)m1，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出p個(gè)脈沖，對應(yīng)被測轉(zhuǎn)速為N（r/min） ，則f=pN/60；另在測量時(shí)間Tc內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù)m1應(yīng)為 m1=Tcf ，所以，當(dāng)測得m1值時(shí)，就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值N = 60m1/pTc 。本檢測裝置中發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器信號盤安裝在轉(zhuǎn)軸上，工作時(shí)傳感器輸出信號經(jīng)整形后可得到相應(yīng)的方波脈沖信號。利用單片機(jī)的輸入捕捉功能，可得到相鄰的兩個(gè)上升沿的時(shí)間差，即可算出當(dāng)前轉(zhuǎn)速N。傳感器部分采用霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號。信號預(yù)處理電路包含待測信號放大、波形變換、波形整形電路等部分，其中放大器實(shí)現(xiàn)對待測信號的放大,降低對待測信號的幅度要求，實(shí)現(xiàn)對小信號的測量；波形變換和波形整形電路實(shí)現(xiàn)把正負(fù)交變的信號波形變換成可被單片機(jī)接受的TTL/CMOS 兼容信號。系統(tǒng)采用LM358 對霍爾傳感器的輸出信號進(jìn)行整形。LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 所示。信號調(diào)理電路為系統(tǒng)的前級電路，其中霍爾傳感元件b,d 為兩電源端，d接正極，b 接負(fù)極；a,c 兩端為輸出端，安裝時(shí)霍爾傳感器對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁鋼,當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，從霍爾傳感器的輸出端獲得與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號。圖中LM358 部分為過零整形電路，以使輸入的交變信號更精確的變換成規(guī)則穩(wěn)定的矩形脈沖，便于單片機(jī)對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。輸出直接接68013的PD0口進(jìn)行計(jì)數(shù)。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)29圖 177。1%帶隙的基準(zhǔn)二級管VR 控制，基準(zhǔn)電流I0 由下式定義：I0=（E0e0）/R其中：E0二級管基準(zhǔn)電壓：177。1%（LM385）eo放大器A1 的偏移R反饋電阻值選用失調(diào)電壓小于1mV 的放大器A1 和公差為177。1%的電阻R2，則可產(chǎn)生電流I0=，其典型精度為177。%。精密恒流源和AD8221組成的具有高共模抑制比的增益放大電路。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)30 電源電路設(shè)計(jì)USB 的電源主要包括兩方面：? 電源分配：即 USB 的設(shè)備如何通過 USB 總線獲得主機(jī)提供的電源；? 電源管理：即通過電源管理系統(tǒng)，USB 的系統(tǒng)軟件和設(shè)備如何與主機(jī)協(xié)調(diào)工作。（1）電源分配每段 USB 都在電纜上提供了數(shù)量有限的電源。主機(jī)向與它直接相連的 USB 設(shè)備提供電源，并且每個(gè) USB 設(shè)備都有自己的電源。那些完全依靠電纜提供能源的設(shè)備稱作“總線功能”設(shè)備。相反，那些有另外電源的設(shè)備稱作“自供電”設(shè)備。而且，集線器也可為連接在它上面的 USB 設(shè)備提供電源。（2）電源管理USB 主機(jī)與 USB 系統(tǒng)有相互獨(dú)立的電源管理系統(tǒng)。USB 的系統(tǒng)軟件和主機(jī)的電源管理系統(tǒng)相互作用，處理系統(tǒng)的電源事件，如掛起和恢復(fù)等。另外，USB設(shè)備還有額外的功耗管理特性，允許軟件對他們進(jìn)行功耗管理本論文中需設(shè)計(jì)+5V，+，+，12V和177。15V供電電源，本設(shè)計(jì)對+5V，+，+；通過跳針可以選擇其中一種作為系統(tǒng)各個(gè)部分所需的電源。對12V和177。15V 采用外部供電方式。D1 為電源指示燈，上電后 D1 點(diǎn)亮。圖 +5V 電源選擇電路圖+5V 轉(zhuǎn)換為＋。連接電路如圖3. 20 所示。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)31圖 + 電源轉(zhuǎn)換電路圖選用電源轉(zhuǎn)換芯片 +5V 轉(zhuǎn)換為＋。連接電路如圖 3. 21 所示圖 + 電源轉(zhuǎn)換電路圖 傳感信號處理電路還需要177。15V 和 12V電源供電。電源設(shè)計(jì)如圖 。圖 12V供電電源設(shè)計(jì)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)32圖 177。15V供電源設(shè)計(jì) EEPROM 電路設(shè)計(jì)該部分電路用于存放 CY7C68013的 VID和 PID程序。該部分電路主要芯片選用具有 I C總線接口的 EEPROM芯片 24LC64。24LC64 是 8K字節(jié)的電可擦除的 PROM，其工作電壓范圍為 。24LC64 可以一次寫入 32 字節(jié)，可以任意或連續(xù)的讀出 8K字節(jié)數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)所使用 24LC64 的封裝類型引腳如圖 所示。圖 24LC64 引腳其中 A2,A1,A0 為用戶配置地址，在 USB接口硬件系統(tǒng)中，此地址必須為 001，WP 為寫保護(hù)，SCL,SDA 為 I C總線的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線。J5 跳針可控制 EEPROM連接。圖 為EEPROM硬件電路。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)33圖 I2C 接口的 EEPROM電路河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)34第四章 USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)一般情況下，一個(gè)完整的 USB通信系統(tǒng)的軟件通常需要固件程序、驅(qū)動程序和上位機(jī)程序三個(gè)部分。 固件程序開發(fā) 固件功能及編程固件程序主要負(fù)責(zé)完成兩項(xiàng)任務(wù)：一是作為駐留在設(shè)備中的內(nèi)部應(yīng)用程序，響應(yīng)主機(jī)的列舉請求，實(shí)現(xiàn)配置設(shè)備并將設(shè)備的配置信息(如支持哪些傳輸類型和端點(diǎn))告知主機(jī)，進(jìn)而為主機(jī)和設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信做好準(zhǔn)備工作：二是作為整個(gè)設(shè)備的控制中心，根據(jù)用戶應(yīng)用系統(tǒng)的特定要求，實(shí)現(xiàn)對外圍設(shè)備的具體控制。USB 控制器芯片借助 CPU執(zhí)行固件程序來控制芯片的活動，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。固件的設(shè)計(jì)就是使在 USB總線上的傳輸能獲得快速的、有效的數(shù)據(jù)傳輸速度。它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密，包括 USB設(shè)備的連接、列舉、重列舉、USB 協(xié)議和中斷處理等等。當(dāng)把設(shè)備連接到主機(jī)上(USB 設(shè)備連接到主機(jī)上的集線器上)時(shí)，上位機(jī)可以發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，然后建立連接。因此，編寫固件程序的一個(gè)最主要的目的就是讓 Windows可以檢測和識別設(shè)備。一般開發(fā)板上 68013A的芯片外圍都會接一個(gè) I2C芯片，用來存放固件程序，因?yàn)樾酒瑑?nèi)部的空間有限，太大的程序可能放不下。本文開發(fā)板，上面接有一塊 EEPROM如圖；開發(fā)板的 USB口與計(jì)算機(jī)連接后，從這片 24LC64里讀取配置程序。然后計(jì)算機(jī)會提示有 USB設(shè)備接入，要求安裝驅(qū)動。如果開發(fā)板買來芯片里就有程序，那么按照要求裝驅(qū)動就可以了。編寫固件程序比較復(fù)雜，需要調(diào)用大量函數(shù)，但基本框架卻相對簡單，包括以下三個(gè)基本的過程：1) 初始化：包括處理器和 EZUSB 寄存器的初始化。2) 主函數(shù)：包括完成符合設(shè)備特定要求的代碼。3) 中斷處理：包括處理各種中斷的程序代碼。FX2 固件的典型流程圖如圖 所示。這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)了與 USB 兼容的外圍設(shè)備所需的基本功能。復(fù)位上電時(shí)，固件先初始化一些全局變量，然后調(diào)用用戶初始化函數(shù) TD_Init()，將USB 設(shè)備初始化為非配置狀態(tài)，然后開中斷。循環(huán)延時(shí) 1 秒后重新枚舉設(shè)備，直到端點(diǎn)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)350 收到 SETUP 包退出循環(huán)，進(jìn)入循環(huán)語句 while，程序執(zhí)行任務(wù)調(diào)度，任務(wù)調(diào)度就是依次執(zhí)行下面任務(wù)：1) 調(diào)用用戶函數(shù) TD_Poll（） 。2) 如果發(fā)現(xiàn) USB 設(shè)備請求，則執(zhí)行 USB 請求操作。3) 如果發(fā)現(xiàn) USB 空閑置位，則調(diào)用 TD_Suspend()掛起函數(shù)，調(diào)用成功則內(nèi)核掛起；隨后 USB 將會測試是否出現(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒信號，如果有就調(diào)用 TD_Resume()，內(nèi)核喚醒重新進(jìn) while循環(huán)。 上電復(fù)位初始化全局變量調(diào)用 T D I n i t開中斷是否收到 s e t u p 包調(diào)用 T D p o l l （）是否收到 s e t u p 包否有總線掛起事件 調(diào)用 T D S u s p e n d （） 處理器掛起調(diào)用 T D R e s u m e執(zhí)行設(shè)備請求延時(shí) 1 s ， 重新枚舉否是是否否否是 是河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)36圖 固件編程框架固件中的函數(shù)都是通過主函數(shù)的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)一定的功能，有些函數(shù)只是返回一個(gè)值，為判斷一個(gè)跳轉(zhuǎn)的條件。下面是固件中的主要功能模塊。（1）void TD_Init(void)該函數(shù)對全局變量進(jìn)行了初始化，比如設(shè)置 CPU（增強(qiáng)型 8051）的時(shí)鐘頻率，通過配置相應(yīng)的寄存器完成端點(diǎn)的方向、類型、緩沖區(qū)的大小和深度等配置。void TD_Init(void) {CPUCS = ((CPUCS amp。 ~bmCLKSPD) | bmCLKSPD1) 。 //設(shè)置 CPU 時(shí)鐘頻率為 48MHzIFCONFIG |= 0x40。 // 設(shè)置 IFCLK 時(shí)鐘頻率為 48MHz EP1OUTCFG = 0xA0。 // 設(shè)置端點(diǎn) 1OUT 有效，批量傳輸EP1INCFG = 0xA0。 // 設(shè)置端點(diǎn) 1IN 有效，批量傳輸SYNCDELAY。 // 同步延時(shí)EP2CFG = 0xA2。 // 設(shè)置端點(diǎn) 2 有效，OUT，批量傳輸，雙重緩沖SYNCDELAY。EP6CFG = 0xE2。 // 設(shè)置端點(diǎn) 6 有效，IN，批量傳輸，雙重緩沖SYNCDELAY。EP2BCL = 0x80。 // 設(shè)置端點(diǎn) 2 的字節(jié)計(jì)數(shù)SYNCDELAY。EP2BCL = 0x80。 // 因?yàn)槭请p重緩沖，所以寫兩次AUTOPTRSETUP |= 0x01。 // 使能 FX2 的雙自動指針特性Rwuen = TRUE。 // 使能遠(yuǎn)程喚醒功能GpifInit ()； // 初始化 GPIF 寄存器（2）void TD_Poll(void)在設(shè)備運(yùn)行過程中，通過設(shè)置一個(gè) while()循環(huán)，該函數(shù)被不停的重復(fù)調(diào)用。這部分中的操作是完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能的主要部分，比如數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取５?，如果有較高中斷優(yōu)先級的中斷產(chǎn)生，就會在這個(gè)函數(shù)返回之前，先完成中斷操作。（3）BOOL TD_ Suspend(void)函數(shù) TD_ Suspend(void)會在固件程序進(jìn)入中止模式之前先被調(diào)用，該函數(shù)會把設(shè)備設(shè)置為低功率的狀態(tài)。而函數(shù) TD_ Resume(void)則跟蹤外部的回復(fù)（resume）事件，當(dāng)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)37調(diào)用這個(gè)函數(shù)后，設(shè)備將回復(fù)至全功率模式。這兩個(gè)函數(shù)的返回值都是一個(gè) BOOL 型的值。 列舉和重列舉列舉和重列舉是 USB 設(shè)備的一個(gè)非常重要的機(jī)制。是在初始階段必須經(jīng)歷的階段，只有這兩個(gè)過程成功的完成，USB 設(shè)備才可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的功能，否則，設(shè)備只能是一個(gè)主機(jī)不能識別的最原始的設(shè)備，或者是功能不完全的設(shè)備。FX2 的配置是軟配置，就是說它是通過軟件進(jìn)行的。程序代碼和數(shù)據(jù)都存儲在內(nèi)部 RAM 中，而它們都可以通過USB 接口從主機(jī)下載，因此，基于 FX2 的外圍設(shè)備可以在沒有 ROM、EPROM 和閃存（FLASH memory）的情況下運(yùn)行。這個(gè)特性不但簡化了設(shè)備，還使得設(shè)備的升級非常方便。在設(shè)備的開發(fā)和調(diào)試階段，用這種方法極大的方便了設(shè)備的開發(fā)過程。為了支持這種軟配置，F(xiàn)X2 能在沒有固件的情況下作為一個(gè) USB設(shè)備列舉。這個(gè)自動列舉的設(shè)備(缺省的 USB 設(shè)備 )包含了一套接口和端點(diǎn)，并能接受從主機(jī)下載固件程序。實(shí)際上存在兩個(gè)獨(dú)立的默認(rèn) USB 設(shè)備，一個(gè)是作為全速(12 Mbits/sec)設(shè)備列舉，另一個(gè)作為一個(gè)高速(480Mbits/sec)設(shè)備列舉。FX2 自動在檢測到的速度協(xié)議下運(yùn)行，并選擇合適的默認(rèn) USB 設(shè)備。默認(rèn)的 USB設(shè)備一旦列舉成功，它就從主機(jī)下載固件和描述符列表到 FX2 的片內(nèi)RAM。之后 FX2就開始執(zhí)行下載的程序代碼，這個(gè)程序代碼在電氣上激勵一個(gè)與 USB設(shè)備的物理斷開/連接過程，而使 FX2 作為第二個(gè)設(shè)備（區(qū)分與前面所說的默認(rèn)設(shè)備）進(jìn)行再一次的列舉，此時(shí)呈現(xiàn)出來的 USB特性就是在下載的代碼和描述符列表中所定義的那樣。這個(gè)特殊的第二次列舉過程就稱為“重列舉（ReNumeration） ”。重列舉過程跟 FX2 的USB 控制和狀態(tài)寄存器 USBCS 中的 DISCON 位和 RENUM 位（由宏定義位）有很大關(guān)系。在重新列舉之前，固件設(shè)置 RENUM 位，以決定是固件還是默認(rèn)設(shè)備通過端點(diǎn) 0 處理設(shè)備請求。當(dāng) RENUM＝0 時(shí)，默認(rèn)的 USB 設(shè)備自動地處理這些請求；如果 RENUM＝1，則這些請求必須由固件處理。列舉過程由系統(tǒng)自動進(jìn)行，對于重列舉過程，程序通過函數(shù)EZUSB_Discon(BOOL renum)實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)的定義如下：void EZUSB_Discon(BOOL renum){if(renum)USBCS |= (bmDISCON | bmRENUM)。 // 斷開USB 的連接，并設(shè)置重列舉位elseUSBCS |= bmDISCON。EZUSB_Delay(1500)。 // 等待1500msUSBIRQ = 0xff。 // 清除所有掛起的USB 中斷河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)38EPIRQ = 0xff。EZUSB_IRQ_CLEAR()。USBCS amp。=～bmDISCON。 // 再次連接USB}該函數(shù)實(shí)際上就是通過設(shè)置 FX2 的寄存器位，從而使設(shè)備實(shí)現(xiàn) USB 電氣上的斷開/連接過程。程序首先判斷函數(shù)的 BOOL 型參數(shù) renum，如果為真（TRUE） ，則置寄存器USBCS 的 DISCON 位為 1，目的是使固件處理設(shè)備的請求，并斷開連接；然后通過調(diào)用函數(shù)延 1500ms，通過設(shè)置寄存器禁止在此過程中任何中斷的產(chǎn)生，并清除中斷標(biāo)志位；最后通過把寄存器 USBCS 中的 DISCON 位取反來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的重新連接。這一過程對于一個(gè)USB 設(shè)備來說是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果設(shè)備這一階段的重列舉沒