【導讀】在工程實踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。隨著微型計算機的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價格比的單片機的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機為核心的數(shù)字式測量方法。本文便是運用AT89C51單片機控制的智能化轉(zhuǎn)速測量儀。本系統(tǒng)就是對電機轉(zhuǎn)速進行測量，并可以和PC機進行通信，顯示電機的轉(zhuǎn)速，并觀察電機運行的基本狀況。本設(shè)計主要用AT89C51作為控制核心，由霍爾傳感器、LED數(shù)碼顯像管、HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換、及RS232構(gòu)成。充分發(fā)揮了單片機的性能。本文重點是測量速度并顯示在5位LED數(shù)碼管上。其優(yōu)點硬件是電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點。系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能是:AT89C51單片機接收霍爾傳感器傳來的脈沖信號,單片機根據(jù)外部中斷,以及內(nèi)部定時器進行記數(shù)計算出電機轉(zhuǎn)速送到LED顯示，同時數(shù)據(jù)傳給PC機,并在PC機屏幕上顯示出來。

　　

【正文】 更改數(shù)值。 調(diào)試應(yīng)用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應(yīng)用程序。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運行應(yīng)用程序時，看到PC指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置，LCA51提供以下方法對程序的執(zhí)行進行跟蹤。 跟蹤型單步執(zhí)行一條源語句程序。但是，如果調(diào)用一函數(shù)，則進入函數(shù)中，再執(zhí)行函數(shù)的第一條源語句行前停止。 通過型單步僅執(zhí)行下一條源語句程序，然后又停止。如果是調(diào)用一函數(shù)，運行完整個函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。 如果已知程序中某塊代碼實際運行正常的情況下，仍用跟蹤調(diào)試方法，將大大浪費時間，而且很枯燥，因此調(diào)試中第二個重要工具是在源代碼中預定處設(shè)置斷點，大多數(shù)調(diào)試程序通過使用斷點中止程序執(zhí)行。注意：如果用戶調(diào)試高級語言，因為系統(tǒng)要占用2個斷點，所以可設(shè)置的斷點數(shù)為最大斷點個數(shù)減2。 LCA51調(diào)試軟件還提供一次性斷點：執(zhí)行到光標所在行。如果用戶按熱鍵F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達光標行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點。 顯然，通過一系列指令查看應(yīng)用程序，了解導致某一錯誤的執(zhí)行也是一種非常有效的方法。LCA51軟件提供了以下幾種方法對變量進行查看。 通過添加觀察項菜單可以將用戶希望觀察的變量添加到觀察窗口中，長期進行觀察。用戶程序在單步或斷點停下時，將更新變量的取值。 用戶可以直接移動鼠標到相應(yīng)的變量名上，點擊鼠標左鍵，將出現(xiàn)一個提示窗口，顯示這個變量的當前值。 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進行數(shù)據(jù)塊觀察。 如果用戶在調(diào)試過程中了解到變量的內(nèi)容（超值、未定義等）會對程序性能產(chǎn)生影響或引起異常時，立即更改變量的內(nèi)容是很有效的方法，以確保該值在正確范圍內(nèi)不會產(chǎn)生錯誤。LCA51軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€變量值范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個值而重新加載調(diào)試。在更改對話框中用戶輸入要更改的取值，點擊確定按鈕。用戶可以在輸入框中輸入十六進制或十進制數(shù)據(jù)。程序調(diào)試過程： 整個程序是一個主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調(diào)試。首先要對計算程序進行調(diào)試，其中關(guān)鍵就是那個四字節(jié)除三字節(jié)的程序顯得尤為重要，在整個程序中，四字節(jié)的被除數(shù)是確定的常數(shù)，而除數(shù)是測量記數(shù)的值，當各個模塊調(diào)試時，我們可以先對除數(shù)先賦不同的值，利用查看內(nèi)部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)窗口觀察出計算出來的結(jié)果和用計算器算得的結(jié)果是否一致，可以舉例多次數(shù)據(jù)，確保程序正確，才能得到想得到的數(shù)據(jù)。其次、二進制到十進制的轉(zhuǎn)換，我們依然可以利用上述列舉的方法，多次給出數(shù)據(jù)，然后運行程序，可以設(shè)置觀察變量，觀察出程序轉(zhuǎn)換的結(jié)果。最后、拆分壓縮BCD碼十進制以及最后的顯示程序，可以利用上述提到的各種方法，觀察3034H內(nèi)部的數(shù)據(jù)，緩沖數(shù)據(jù)的觀察檢查完畢后，調(diào)用顯示程序，觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)是否是內(nèi)存緩沖中需要顯示的數(shù)據(jù)。 綜合調(diào)試在硬件和軟件單獨調(diào)試成功后進行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下幾個步驟：；，計算出轉(zhuǎn)速值并存儲；。 故障分析與解決方案故障出現(xiàn)情況：霍爾傳感器不能產(chǎn)生有效的TTL電平，產(chǎn)生波形不穩(wěn)單片機的中斷服務(wù)程序不能執(zhí)行，不管是定時中斷還是外部中斷；中斷執(zhí)行低速情況也就是軟件記數(shù)功能不對；測得的轉(zhuǎn)速不準確，而且在波形頻率變化下顯示轉(zhuǎn)速卻不變單片機顯示部分無法工作，顯示不穩(wěn)定；信號發(fā)生器模擬轉(zhuǎn)速測量正確，接電機不穩(wěn)定通信時單片機接收顯示數(shù)據(jù)不正常，PC機接收亂碼；解決方案（針對上述故障一一對應(yīng)的解決方案）：（1）硬件電路中霍爾傳感器應(yīng)工作在5V電壓，中間引腳接地，數(shù)據(jù)線接單片機的外部中斷0。在電機的轉(zhuǎn)軸上還要貼上一粒磁鋼，利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生方波。利用萬用表檢查時發(fā)現(xiàn)接5V和地的PCB上的線都壞了，重新用線接在電路板上。當波形出來后，顯示的波形不穩(wěn)，而且不夠理想，后來在信號線與地之間接了472的瓷片電容濾波。波形得到了大大改善；（2）首先檢查程序中的開頭，中斷入口地址，發(fā)現(xiàn)中斷定時0的地址寫成中斷定時1的入口地址了。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號加入有關(guān)系。在前面還沒有解決的時候，我們暫時用信號發(fā)生器來代替外部中斷9的輸入，由于中斷執(zhí)行與否我們沒法看到，可以用設(shè)置中斷點的方法或者利用示波器，在中斷服務(wù)程序中重新編寫一些程序觀察單片機的某一輸出口的波形變換或者中斷程序中讓數(shù)碼管點亮等直觀可以看到的方法來檢查中斷的執(zhí)行情況；（3）中斷服務(wù)程序中程序設(shè)計有問題，要先讀去反映轉(zhuǎn)速的TH0，TL0，再去清0，軟件記數(shù)的高字節(jié)VTT應(yīng)該在定時中斷0中的服務(wù)程序中自增的同時清TH0，TL0，在外部中斷程序中要讀取三字節(jié)的記數(shù)值后同時清三個記數(shù)器，再從中斷返回；（4）在確定轉(zhuǎn)速計算程序的正確性的 條件下出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速不準確，就是在調(diào)用轉(zhuǎn)換程序時出現(xiàn)了問題，觀察程序時發(fā)現(xiàn)調(diào)用子程序是傳送的參數(shù)不對，在用寄存器R的時候出現(xiàn)了重復現(xiàn)象，導致轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)了混亂。在波形頻率改變而轉(zhuǎn)速不改變由于在調(diào)用顯示程序時候在調(diào)用之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時進行計算了。（5）由于顯示部分的程序是動態(tài)顯示，是一位一位的顯示，在位選信號這里出現(xiàn)了問題，在左移的時候出現(xiàn)問題，以及顯示完一個字型后調(diào)用的延時時間不合理導致顯示不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，改變時間到1毫秒左右就差不多對了。（6）后來在接信號發(fā)生器時候要是接正弦波時候一樣發(fā)生不穩(wěn)定跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，由此可以推測，在傳感器輸入的信號不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在霍爾傳感器信號輸出端接濾波電容以及一個10K的上拉電阻就可以解決問題了。（7）由于單片機與PC機之間的設(shè)置以及電平轉(zhuǎn)換不一致具體參見通信部分的畢業(yè)設(shè)計。 結(jié)論與經(jīng)驗結(jié)論：通過各方面努力，本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)完成，系統(tǒng)各部分功能均已實現(xiàn)，單片機能夠測量出電機的轉(zhuǎn)速并能顯示在LED數(shù)碼管上，并能向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)；測量范圍也是比較寬的60r/min36000r/min，%，都達到了比較理想的狀態(tài)。經(jīng)驗：由于本系統(tǒng)采用5V直流電源供電，霍爾傳感器要選用工作電壓的范圍包含5V電壓的可以省去再用一個電源的麻煩，單片機等都是工作在TTL電平的，霍爾傳感器輸出的波形應(yīng)為TTL電平，以便單片機能夠識別。數(shù)碼管要采用共陰數(shù)碼管，因為數(shù)碼管的灌電流可以大些達到幾十毫安，但是拉電流比較小，采用共陽數(shù)碼管可能因為電流過小而數(shù)碼管不能點亮數(shù)碼管，還有就是接在上拉電阻再接5V上，最好采用1K的排阻。在制作印制電路板的過程中，由于經(jīng)驗不足，沒有考慮在高頻電路中平行線之間的干擾，導致當電路上電工作時就發(fā)生串擾的現(xiàn)象，選擇的焊盤過小，布線是線的寬度不夠，稍微大點的電流，就可以把電路燒壞了，還有不穩(wěn)定，發(fā)生干擾等現(xiàn)象，使得連接PC機的電路工作不穩(wěn)定，在以后的設(shè)計過程中需要注意。參考文獻[1].：北京航空航天大學出版社，1997，10[2].、:復旦大學出版社，1997，8[3].amp。:北京航空航天大學出版社，1998，4[4].梁廷貴、王裕琛 .:科學技術(shù)文獻出版社，1999，6[5].：清華大學出版社，[6].. 北京：北京航空航天大學出版社，[7].：北京航空航天大學出版社，1996，7[8]. 2004 ：人民郵電出版社，1995，1[9].扈嘯，：西安電子科技大學出版社，2002，9致 謝本文介紹的應(yīng)用于單片機系統(tǒng)在電機轉(zhuǎn)速這一領(lǐng)域的應(yīng)用，具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點，實現(xiàn)了單片機對電機轉(zhuǎn)速的測量以及和PC通信的數(shù)據(jù)傳送?？梢詫﹄姍C轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性做個分析。關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計，感受頗多?？偟膩碚f是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。一種成就感在心頭油然而生。另外一方面，在自己的親身實踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進一步提高與改善。此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是高精度大范圍的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實際調(diào)試中遇到的種種問題使我在設(shè)計與調(diào)試中學習到了許多知識。整個畢業(yè)設(shè)計過程是對自己大學四年所學知識歸納總結(jié)和應(yīng)用，也就是把理論知識用到實踐之中去。讓理論和實踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實際的成果。而這正是我們學習理論知識的目的之所在。除此之外，我們要在擁有扎實的專業(yè)知識的前提條件下，在整個設(shè)計與調(diào)試過程中要有信心和耐心，對自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)計任務(wù)。在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問題進而解決問題，這是一個再學習的過程，其本身就是對自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨立思考，動手解決問題的能力。從而從各個方面得到提高與完善了自己，使自己的各個方面提高到一個新的臺階，同時為以后的工作打下基礎(chǔ)。在本次畢業(yè)設(shè)計中，特別要感謝郭老師以及其他老師和同學給我們的熱心幫助和鼓勵，才使得我們的畢業(yè)設(shè)計能夠很好的完成。附 錄附錄1 電路原理圖附錄2 元器件清單霍爾傳感器 AH41 一只磁鋼 一只鉭電容： 　 五只 (CCCCC8)晶振： 一只 瓷片電容： 20pf 二只 (CC2)電解電容： 10ｕf 一只 (C3) 排阻： 1K 一只 電阻： 10K 一只 （R）數(shù)碼管： LED 五只RS232接口線： DB9 一對集成塊： 7407 一只HIN232CPE 一只 AT89C51 一只