【正文】 [2]胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，單片機(jī)接口技術(shù),2010，（3）.[3]潘新民，王燕芳，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，電子工業(yè)出版社，人機(jī)交互接口技術(shù),2011,(2).[4]童詩(shī)白，華成英，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)電子教研組，波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換，2006，（4）.[5]康華光，鄒壽彬，秦臻，電子技術(shù)基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組，數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2006，（5）.[6]劉南平，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作技術(shù) [M]，北京科學(xué)出版社，2006.[7]趙承利，Protel DXP電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)案例篇[M]，北京中國(guó)鐵道出版社，2000.[8]李松柏，朱娟，聶應(yīng)國(guó)，數(shù)字功率表設(shè)計(jì)與制作，內(nèi)江師范學(xué)院，ICL7107數(shù)字電路，2006.[9]包本剛，基于ICL7107器件的量程自動(dòng)切換數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)，湖南科技學(xué)院，2007，（2）.[10]陳啟圣，ICL7107芯片在微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，漢江大學(xué)學(xué)報(bào) .1995,12（3）.[11]陳君霞,黃躍華,甘文. 大屏幕LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2007,(07) .[12] Niu Jie1, Zhou Jing1, Gou Na. Design of measuring motor39。經(jīng)過(guò)不斷的努力學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考，本次高精度電機(jī)轉(zhuǎn)速儀的設(shè)計(jì)是比較成功的，從理論基礎(chǔ)到實(shí)際操作，都是比較成功，完成了高精度電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量并顯示結(jié)果。在目前雖然單片機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)了許多高性能、高集成度的單片機(jī)控制元件如CPU功能增強(qiáng)、內(nèi)部資源增強(qiáng)、引腳能能增強(qiáng)、集成度越來(lái)越高等，但是隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其的要求還在不斷地提高，這對(duì)以后的發(fā)展提出更高的要求。（5）就對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速儀來(lái)說(shuō)，對(duì)控制有較高要求的系統(tǒng)，可以將檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)利用單片機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這樣可以調(diào)高整個(gè)系統(tǒng)的效益，精度高，可靠性強(qiáng)，節(jié)省資源降低成本，真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能化。（3）由于單片端口較多，可以驅(qū)動(dòng)多位數(shù)碼管顯示并且顯示范圍可以按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)，如四位顯示范圍為0—9999，如果端口不夠還可以根據(jù)需要外擴(kuò)。以高精度電機(jī)轉(zhuǎn)速儀設(shè)計(jì)為例說(shuō)明，采用單片機(jī)控制有著明顯優(yōu)勢(shì)：（1）可以直接接收數(shù)字信號(hào)，不需要頻率電轉(zhuǎn)電路，對(duì)于信號(hào)采集方便，在電機(jī)轉(zhuǎn)速儀的設(shè)計(jì)中，電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖的測(cè)量可以直接采用增量式光電編碼器，直接產(chǎn)生數(shù)字脈沖，可直接送入單片，是測(cè)量更加簡(jiǎn)單。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，由于單片機(jī)控制系統(tǒng)具有（1）集成度強(qiáng)、功能強(qiáng)；（2）機(jī)構(gòu)合理；（3）抗干擾能力強(qiáng)；（4）指令豐富；這幾個(gè)幾個(gè)特點(diǎn)，因此單片作為控制檢測(cè)的核心元件，在許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著顯著的地位。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了很大的進(jìn)步。最后就是書(shū)寫(xiě)總體性的報(bào)告，要學(xué)會(huì)總結(jié)性、全面性的思考。（3）劃分成模塊后開(kāi)始設(shè)計(jì)電路，查閱相關(guān)資料及相關(guān)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，開(kāi)始計(jì)算相關(guān)參數(shù)，開(kāi)始畫(huà)部分模塊原理圖。（1）確定設(shè)計(jì)思想，對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目或設(shè)計(jì)系統(tǒng)，首先要確定其設(shè)計(jì)思想，采用舍呢么主控芯片、怎么采集測(cè)量元件參數(shù)、如何抓換，要在設(shè)計(jì)簽要基本確定，然后再逐步去實(shí)現(xiàn)，在選擇外圍電路。這次設(shè)計(jì)，主要是以老師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的一個(gè)過(guò)程，必須要自己動(dòng)手動(dòng)腦，這個(gè)過(guò)程也是一個(gè)培養(yǎng)獨(dú)立工作的機(jī)會(huì)。在本次設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)，更加掌握了微型機(jī)算計(jì)的應(yīng)用技術(shù)和單片機(jī)的應(yīng)用應(yīng)用，對(duì)電子技術(shù)有了更高更全面的掌握，同時(shí)也學(xué)會(huì)了運(yùn)用Protel DXP繪制電路原理圖，以及基本電路元器件的封裝等。通過(guò)本次設(shè)計(jì)學(xué)到了很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及相關(guān)的知識(shí)。它既是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)，又是對(duì)學(xué)生素質(zhì)與能力的一次全面檢驗(yàn)，是非常重要的一個(gè)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)成功的完成了高精度電機(jī)轉(zhuǎn)速儀的設(shè)計(jì)，并且顯示其電機(jī)轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)，但是由于個(gè)反面的原因，本設(shè)計(jì)也存在著一定的不足，如對(duì)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)的精確度不夠；轉(zhuǎn)速頻率較低對(duì)測(cè)量及顯示有一定影響；沒(méi)有電機(jī)轉(zhuǎn)速超速警報(bào)設(shè)置，不能及時(shí)發(fā)出超速警報(bào)，這樣會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)不便或會(huì)損壞轉(zhuǎn)速儀，甚至造成電機(jī)設(shè)備的破毀，更勝者造成人員傷亡或造成火災(zāi)。它內(nèi)部的轉(zhuǎn)換是固定的，對(duì)于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，不能按照人的目的去完成相應(yīng)的功能。并且ICL7107輸入為電壓模擬量的輸入，對(duì)于其他的模擬量必須經(jīng)過(guò)其他轉(zhuǎn)換電路才能被輸入，對(duì)硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)了麻煩。然后將轉(zhuǎn)換電壓輸入到主控芯片ICL7107的模擬輸入端，最后通過(guò)直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。光電傳感器具有檢測(cè)分辨率高，穩(wěn)定性強(qiáng)，體積小、成本低，適合于電機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)脈沖的整形電路采用雙列直插式電壓比較器LM339，工作電源電壓寬范圍寬、消耗電流小、輸入電壓失調(diào)小、輸出與TTL\COMS等兼容。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以主控芯片為主體的，本設(shè)計(jì)選用了智能主控芯片ICL7107使整個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，不需要編寫(xiě)程序，降低設(shè)計(jì)要求與難度；成本低，硬件電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。第4章 總結(jié)與展望高精度電機(jī)轉(zhuǎn)速儀設(shè)計(jì)系統(tǒng)是以智能芯片ICL7107為主控芯片，用槽式光電傳感器為電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖采集元件，通過(guò)整形放大電路輸出脈沖頻率，經(jīng)過(guò)頻率電壓F/U轉(zhuǎn)換電路，將轉(zhuǎn)速的大小轉(zhuǎn)換成電壓大小，并成線性關(guān)系，再把模擬電壓輸入ICL7107的電壓輸入端，最后由共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示出讀數(shù)，這就是本設(shè)計(jì)的全過(guò)程，就此過(guò)程做個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。 圖8 電源電路在電源模塊設(shè)計(jì)中考慮到安全與可靠性，對(duì)三端穩(wěn)壓電源采用保護(hù)措施，本設(shè)計(jì)采用限流保護(hù)，如圖7805三端穩(wěn)壓電源并聯(lián)的三極晶閘管為7805的擴(kuò)大功率三極管，如圖所示。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓，各濾波電容C滿(mǎn)足RLC＝（3~5）T/2，或中T為輸入交流信號(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。具體工作過(guò)程如下：(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路D1D3，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。根據(jù)設(shè)計(jì)電路參數(shù)的要求，需要正負(fù)5V和正12V直流電源供電，這就需要穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換電路。積分電容：，掃描周期： ICL7107的顯示是采用LED共陽(yáng)極顯示，其硬件電路如下圖所示，圖6 主控電路測(cè)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 顯示電路本課程設(shè)計(jì)采用LED共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示，要求轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,所以讓bck引腳接千位上的b、c數(shù)碼管，從而形成顯示“1”，要驅(qū)動(dòng)兩端數(shù)碼管，所以此引腳的驅(qū)動(dòng)電流為其他顯示引腳的兩倍；A1G1,A2G2,A3G3：分別為個(gè)位、十位、百位的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依次接個(gè)位、十位、百位LED顯示器的相應(yīng)筆畫(huà)電極，由于主控芯片可以直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極顯示，所以直接將其接在ICL7107的相應(yīng)引腳上，并且用+5V電源給其供電，具體硬件接線如圖所示。根據(jù)其工作原理與數(shù)據(jù)手冊(cè)可得，其顯示轉(zhuǎn)速與輸入電壓的關(guān)系為：根據(jù)ICL7107測(cè)量工作的三個(gè)階段，即它的每個(gè)測(cè)量周期自動(dòng)調(diào)零（AZ）、信號(hào)積分（INT）和反向積分（DE）三個(gè)階段，可知，所以顯示的轉(zhuǎn)速為：顯然當(dāng)取定參考電壓VREF時(shí)，輸入電壓與顯示數(shù)值N成正比。其輸出級(jí)的無(wú)功電流( Idling Current )是100μA，而緩沖器與積分器能夠供給20μA的驅(qū)動(dòng)電流，從此腳接一個(gè)Rint至積分電容器，其值在滿(mǎn)刻度200MV時(shí)選用47K，而2V滿(mǎn)刻度則使用470K。AZ：積分器和比較器的反向輸入端，接自動(dòng)調(diào)零電容CAz 。（2）主控電路是ICL7107智能型芯片，下面介紹ICL7107引腳功能及主要電氣參數(shù)V＋和V分別為電源的正極和負(fù)極；A1G1,A2G2,A3G3：分別為個(gè)位、十位、百位的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 依次接個(gè)位、十位、百位LED顯示器的相應(yīng)筆畫(huà)電極；bck：千位筆畫(huà)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。⑨ 不設(shè)有一專(zhuān)門(mén)的小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。⑦ 噪音低，溫漂小，具有良好的可靠性，壽命長(zhǎng)。⑤ 輸入阻抗高，對(duì)輸入信號(hào)無(wú)衰減作用。③ 在芯片內(nèi)部從V+，通過(guò)電阻分壓器可獲得所需的基準(zhǔn)電壓VREF。（1）31/2位雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107功能與特點(diǎn)① ICL7107是31/2位雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，屬于CMOS大規(guī)模集成電路，它的最大顯示值為士1999，最小分辨率為100UV， 個(gè)字。這些因素在實(shí)際運(yùn)用時(shí)要綜合考慮。電阻RL和電容CL組成低通濾波器。按照前面推導(dǎo)V/F表達(dá)式的方法，可得到輸出電壓VO與fi的關(guān)系為： 其中為充電時(shí)間，RS、RLRtCt 為定值，故輸入頻率f與輸出電壓成正比。此后，每當(dāng)輸入脈沖的下降沿到來(lái)時(shí)，電路重復(fù)上述的工作過(guò)程。圖5 頻率電壓轉(zhuǎn)換電路當(dāng)輸入脈沖的下降沿到來(lái)時(shí)， 經(jīng)微分電路RC1產(chǎn)生一負(fù)尖脈沖疊加到反相輸入端的VCC上，當(dāng)負(fù)向尖脈沖大于Vcc/3時(shí)，輸入比較器輸出高電平使觸發(fā)器置位，此時(shí)電流開(kāi)關(guān)打向右邊，電流源IR對(duì)電容CL充電，同時(shí)因復(fù)零晶體管截止而使電源VCC通過(guò)電阻Rt對(duì)電容Ct充電。（2）頻率電壓轉(zhuǎn)換電路由LM331構(gòu)成的頻率－電壓轉(zhuǎn)換電路如圖所示，輸入脈沖f經(jīng)RC1組成的微分電路加到輸入比較器的反相輸入端。引腳7（PIN7）為輸入比較器正相輸入端。引腳5（PIN5）為定時(shí)比較器正相輸入端。f０（PIN3）為頻率輸出端，為邏輯低電平，脈沖寬度由Ｒt和Ｃt決定。IＲ（PIN1）為電流源輸出端，在f０（PIN3）輸出邏輯低電平時(shí)，電流源ＩＲ輸出對(duì)電容ＣＬ充電。輸出管采用集電極開(kāi)路形式，因此可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，從而適應(yīng)TTL、DTL 圖4 LM331原理圖和CMOS等不同的邏輯電路。LM331可用作精密的頻率電壓（F/V）轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器以及其他相關(guān)的器件。單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)即就是電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率，因此，要將這些脈沖頻率轉(zhuǎn)換成電壓，就需要頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。此輸出脈沖個(gè)數(shù)的多少，反應(yīng)了電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，即電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。電壓比較器LM339的4引腳為反相輸入端，（采用VCC為+5V供電）保持不變，5引腳為同相輸入端，當(dāng)光電晶閘管導(dǎo)通時(shí)，輸出引腳2為高電頻，當(dāng)光電晶閘管截止時(shí)2引腳出去低電頻。18V；3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0~（）Vo；5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。圖3 電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)輸出（2）電壓比較器LM339的整形與放大LM339集成塊采用C14型封裝，使用靈活，應(yīng)用廣泛，內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓范圍寬，單電