【導讀】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。到的信號是脈沖信號。隨著微型計算機的廣泛應用，特別是高性能價格比。的單片機的出現(xiàn)，轉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速測量儀。過程中，需要對其進行監(jiān)控，轉速是一個必不可少的一個參數(shù)。觀察電機運行的基本狀況。管、HIN232CPE電平轉換、及RS232構成。系統(tǒng)及PC機與單片機之間的串行通訊。充分發(fā)揮了單片機的性能。重點是測量速度并顯示在5位LED數(shù)碼管上。系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點。

　　

【正文】 調試應用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應用程序。跟蹤應用程序使用戶能夠在運行應用程序時，看到 PC 指針在應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，仍用跟蹤調試方法，將大大浪費時間，而且很枯燥，因此調試中第二個重要工具是在源代碼中預定處設置斷點，大多數(shù)調試程序通過使用斷點中止程序執(zhí)行。 注意：如果用戶調試高級語言，因為系統(tǒng)要占用 2 個斷點，所以可設置的斷點數(shù)為最大斷點個數(shù)減 2。 LCA51 調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，調試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達光標行處或調試程序遇到另一個斷點。 顯然，通過一系列指令查看應用程序，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、內部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進行數(shù)據(jù)塊觀察。 基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 33 如果用戶在調試過程中了解到變量的內容（超 值、未定義等）會對程序性能產生影響或引起異常時，立即更改變量的內容是很有效的方法，以確保該值在正確范圍內不會產生錯誤。 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對整個變量值范圍的反應，而無需為設置每個值而重新加載調試。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)。 程序調試過程 ： 整個程序是一個主程序調用各個子程序實現(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，所以在軟件調試的最初階段就是把各個 子程序模塊進行分別調試。 首先要對計算程序進行調試，其中關鍵就是那個四字節(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，當各個模塊調試時，我們可以先對除數(shù)先賦不同的值，利用查看內部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)窗口觀察出計算出來的結果和用計算器算得的結果是否一致，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，可以設置觀察變量，觀察出程序轉換的結果。 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內部的數(shù)據(jù)，緩沖數(shù)據(jù)的觀察檢查完畢后，調用顯示程序，觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)是否是內存緩沖中需要顯示的數(shù)據(jù)。 綜合調試 在硬件和軟件單獨調試成功后進行軟硬件綜合調試，它可以分成以下基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 34 幾個步驟： ； ，計算出轉速值并存儲； LED數(shù)碼管把測量的數(shù)據(jù)顯示出來。 PC機與單片機之間的通信成功。 故障分析與解決方案 故障出現(xiàn)情況 ： 霍爾傳感器不能產生有效的 TTL電平 ，產生波形不穩(wěn) 單片機 的中斷服務程序不能執(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 ； 測得的轉速不準確 ， 而且在波形頻率變化下顯示轉速卻不變 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的解決方案） ： （ 1）硬件電路中 霍爾傳感器應工作在 5V電壓，中間引腳接地，數(shù)據(jù)線接單片機的外部中斷 0。在電機的轉軸上還要貼上一粒磁鋼，利用霍爾效應產生方波。 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，可以用設置中斷點的方法或者利用示波器，在中斷服務程序中重新編寫一些程序觀察單片機的某一輸基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 35 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） 中斷服務程序中程序設計有問題，要先讀去反映轉速的 TH0， TL0，再去清 0，軟件記數(shù)的高字節(jié) VTT應該在定時中斷 0中的服務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） 在確定轉速計算程序的正確性的 條件下出現(xiàn)了轉速不準確，就是在調用轉換程序時出現(xiàn)了問題，觀察程序時發(fā)現(xiàn)調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，導致轉換過程中出現(xiàn)了混亂。在波形頻率 改變而轉速不改變由于在調用顯示程序時候在調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機之間的設置 以及電平轉換 不一致 具體參見通信部分的畢業(yè)設計。 結論與經驗 結論 ： 通過各方面努力，本次畢業(yè)設計任務完成，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，精度也在 %，基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 36 都達到了比較理想的狀態(tài)。 經驗 ： 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，在以后的設計過程中需要 注意。 基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 37 參考文獻 [1].何立民 .單片機應用技術選編 .北京： 北京航空航天大學出版社， 1997， 10 [2].張有德 .單片微機原理、應用與實驗 .上海 :復旦大學出版社 ， 1997， 8 [3].李朝青 .單片機 amp。DSP 外圍數(shù)字 IC 技術手冊 .北京 :北京航空航天大學出版社 ， 1998， 4 [4].梁廷貴、王裕琛 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馬德貴 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)設計能夠很好的完成。 總電路圖 基于單片機 的電機轉速測量系統(tǒng)設計 40 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSizeADate:7Oct2013 Sheet of File:D:\畢業(yè)論文\基于單片機的電動機轉速測量系統(tǒng)電路.ddbDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RST/Vpd9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20PSEN29ALE/P30EA/VPP31VCC40U1AT89C51Y1 12MC130pFC230pFXT1XT2R8220R910kC310uFS1 VCCRST晶振、復位電路RSTXT1XT2