【正文】 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)。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(xué)習(xí)到了許多知識?？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。青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 41 頁參考文獻【1】：北京航空航天大學(xué)出版社，【2】、:復(fù)旦大學(xué)出版社，【3】amp。青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 40 頁 結(jié)論與經(jīng)驗通過各方面努力，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，精度也在 %，都達到了比較理想的狀態(tài)。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。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。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)。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。用戶程序在單步或斷點停下時，將更新變量的取值。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。如果是調(diào)用一函數(shù)，運青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 37 頁行完整個函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。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。用戶可同時打開多個窗體編輯、調(diào)試、件直接編輯、編譯、連接、加載和調(diào)試，軟件支持編譯錯誤源文件定位。 LCA51 軟件全面支持匯編語言，C51 語言，PL/M51 語言的編譯/連接、調(diào)試。發(fā)送部分硬件電路調(diào)試：這一部分電路硬件調(diào)試主要完成任務(wù)是使得通過HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換前后的電平關(guān)系。電路上電檢查7407是否接上電源和地讓其正常工作。單片機控制部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查時鐘電路、復(fù)位電路是否接對，單片機的電源以及地是否接好，以及其他的一些管腳的接法。上電前的調(diào)試在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。顯示程序流程圖如圖 所示。青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 32 頁圖 雙字節(jié)整數(shù)二翻十程序流程圖單片機顯示部分可以用來顯示計算出來的數(shù)據(jù)的。 單片機轉(zhuǎn)速計算程序由于本次設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號送到單片機的外部中斷口，再對周期方波進行內(nèi)部計數(shù)，調(diào)用計算程序把轉(zhuǎn)速測出來。下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的：單片機的轉(zhuǎn)速測量完成，定時器 T0 作為內(nèi)部定時器，外部中斷來的時候讀取 TH0，TL0，并同時清零 TH0、TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。以及軟件設(shè)計的過程。HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成 RS232C 電平，只需單+5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～+12V。RS232C 最大傳輸距離為 15m，最高傳輸速率約 20kbps，信號的邏輯 0 電平為+3V～+15V。本次所采用的是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進行設(shè)計，下面我們將詳細的敘述。 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，適用于單極或多對磁環(huán)工作，它由反向電壓保護器、電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、信號放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級組成。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。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應(yīng)強度值。按照輸出信號的形式，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。它取消了傳感器和測量電路之間的界限，實現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量?；魻柶陂g具有許多優(yōu)點，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 1MHZ） ，耐震動，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。我們采用了獨立式鍵盤電路，按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時，個 I/O 口有確定的高電平，同時，還備用兩個按鍵方便擴展，其具體電路如下所示：圖 鍵盤電路青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 23 頁 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)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。VDNC3S456LK7ATEY9G0FBPIORUH圖 HD7279 引腳配置表 42 HD7279 引腳功能介紹引腳 名稱 功能描述1,2 VDD 正電源3,5 NC 無連接，必須懸空4 VSS 接地6 CS片選輸入端，此引腳為低電平，可向器件發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7 CLK 同步時鐘輸入端，向器件發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，當器件接收指令時，此引腳為輸入端；當讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳在‘讀’指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆饲鄭u理工大學(xué)畢業(yè)論文第 21 頁9 KEY按鍵有效輸出端，平時為高電平，當檢測到有效按鍵時，此引腳為低電平10~16 SG~SA 段 g~ 段 a 驅(qū)動輸出17 DP 小數(shù)點驅(qū)動輸出18~25 DIG0DIG7 數(shù)字 0~ 數(shù)字 7 驅(qū)動輸出26 CLKO RC 振蕩器連接端27 RC 復(fù)位端28 REST復(fù)位端2．HD7279A 的工作原理HD7279A 最顯著的優(yōu)點是與單片機的接口簡單，最多只需 5 條連接線，分別是復(fù)位端 RESET，片選輸入端 CS，同步時鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端DATA 和按鍵有效輸出端 KEY。此外，該器件還具有多種控制指令，諸如消隱，閃爍，左移，右移和段尋址等，顯示控制方式靈活，其段尋址能力可用于獨立的 LED 顯示或信息指示燈控制。AT89C51 的 P0口作為段數(shù)據(jù)口，接上拉電阻到顯示器的各個段；P2 口作為掃描口，經(jīng)同相驅(qū)動器 7407 接顯示器公共極。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。圖 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 18 頁圖 七段發(fā)光顯示器管腳的結(jié)構(gòu)? 驅(qū)動方式：采用的數(shù)碼管驅(qū)動為7407，它的全名為7407 TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。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。圖 上電復(fù)位電路 顯示電路顯示電路采用LED數(shù)碼管動態(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。RST端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括V CC的上升時間和振蕩器起振的時間，Vss上升時間若為10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關(guān)。RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。電容C1和C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調(diào)作用（CC2大，f變?。?，其典型值為30pF。CMOS型單片機內(nèi)部（如AT89C51）有一個可控的負反饋反相放大器，外接晶青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 16 頁振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。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(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。作為輸入，由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。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 口：P2 口為一個內(nèi)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(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。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。低功耗的閑置和掉電模式32可編程I/O線數(shù)據(jù)保留時間：10年AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。設(shè)計單片機模塊，考慮到單片機本身的外圍電路較多，所以在單片機模塊方面需要極為小心。為了和PC通信。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為除數(shù)，調(diào)用除法程序計算轉(zhuǎn)速，再對二進制數(shù)進行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯示在 LED 上。復(fù)位電路CPU執(zhí)行單元顯示電路時鐘電路 發(fā)送電路圖 單片機部分硬件框圖 軟件設(shè)計思路軟件需要解決的是定時器 0 的記數(shù)和外部中斷 0 的設(shè)定、由于測量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個四字節(jié)除三字節(jié)程序的青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 11 頁實現(xiàn)。89C51單片機通過INT0輸入傳感器的脈沖信號，P0口P2口接LED動態(tài)顯示。其有兩種驅(qū)動方式，共陰驅(qū)動和共陽驅(qū)動，共陰驅(qū)動是各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，并將公共端接地，在共陽結(jié)構(gòu)中，將各段發(fā)光二極管陽極連在一起，并將公共端接上+5V 電源，青島理工大學(xué)畢業(yè)論文第 10 頁顯示字符對應(yīng)字型代碼發(fā)光。具體工作情況在后討論。方法是在每轉(zhuǎn)中增加脈沖的個數(shù)(碼盤的線程數(shù))來提高精度。②直接由脈沖來反應(yīng)轉(zhuǎn)軸的角度，用每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖經(jīng)單片機處理得出轉(zhuǎn)速。（1）通過傳感器拾取信號由專業(yè)人員將敏感元件和相應(yīng)的測量電路、傳遞機構(gòu)以適當?shù)男问街瞥刹煌愋?、不同用處的傳感器，根?jù)原理輸出電量。轉(zhuǎn)速信號拾取整型倍頻單片機顯示接口芯片顯示鍵盤驅(qū)動電路圖 轉(zhuǎn)速測量框圖1．轉(zhuǎn)速信號拾取轉(zhuǎn)速信號拾取是整個系統(tǒng)的前端通道，目的是將外界的非電參量，通過一定方式轉(zhuǎn)換成電量，這一環(huán)節(jié)可以通過敏感元件、傳感器或測量儀表等來實現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能以及要求，要實現(xiàn)單片機的轉(zhuǎn)速測量主要是各個模塊的設(shè)計，定時器記數(shù)功能、以及 LED 驅(qū)動、電平轉(zhuǎn)換及 PC 機之間的通信。轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)具有大范圍、高精度等優(yōu)點、測量速度快，這種系統(tǒng)將會有良好的應(yīng)用。記錄各時段的轉(zhuǎn)速，畫出 VT 坐標圖。同時分析接口電路，顯示轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速測量的應(yīng)用系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科技教育、民用電器等各領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，往往成為某一產(chǎn)品或控制系統(tǒng)的核心部分，其各種參數(shù)在不同的應(yīng)用中有其側(cè)重，但轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)作為普遍的應(yīng)用在國民經(jīng)濟發(fā)展中，有重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)速測量儀表已步入現(xiàn)代化、電子化的行列。根據(jù)轉(zhuǎn)速測量的工作方式可分為兩大類：接觸式轉(zhuǎn)速測量儀表與非接觸式轉(zhuǎn)速測量儀表。并且，幾乎不需做很大改變就能直接作為單獨的產(chǎn)品使用。進一步鍛煉我們在信號采集、處理、顯示等方面的實際工作能力。為了能精確地測量轉(zhuǎn)速外,還要保證測量的實時性,要求能測得瞬時轉(zhuǎn)速方法。同時從實際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計具體情況提出修改方案和解決辦法。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測量得到普遍應(yīng)用，特別是單片機對脈沖數(shù)字信號的強大處理能力，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來越普及，其轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。而采用光電傳感器的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)測量準確度高、采樣速度快、測量范圍寬和測量精度與被測轉(zhuǎn)速無關(guān)等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。計數(shù)測速法又可分為機械式定時計數(shù)法和電子式定時計數(shù)法。單片機的英文名稱是 Micro Controller unit,縮寫為 MCU，又稱為微控制器，它是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。青島理工大學(xué)畢業(yè)論文I基于 AT89C51單片機的轉(zhuǎn)速測量儀設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 ...............................................................................................................................IABSTRACT.........................................................................................................................II前 言 ..........................................................