智能儀器基于光電傳感器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(參考版)
2025-07-01 04:58本頁面
【正文】 單片機(jī)采用定時(shí)器定時(shí)中斷的方法實(shí)現(xiàn)對信號脈沖的測量并計(jì)算出發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值，結(jié)合實(shí)際再進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于實(shí)際操作。另外，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)盤是采用塑料盤片磨制而成，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)容易打飄不穩(wěn)，導(dǎo)致獲得的脈沖信號頻率與實(shí)際轉(zhuǎn)速有一定的誤差。下載完畢，實(shí)驗(yàn)板上的單片機(jī)立即開始運(yùn)行。采用STC 單片機(jī)下載軟件STCISP將其下載到實(shí)驗(yàn)板的單片機(jī)中。此系統(tǒng)將個(gè)功能模塊：主程序、數(shù)據(jù)處理程序、按鍵程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)子程序、LED顯示程序分開分別進(jìn)行調(diào)試，最后整體調(diào)試。可以單步調(diào)試也可以模塊調(diào)試，最好的是可以對你所懷疑的語句模塊設(shè)置斷點(diǎn)。MedWin 軟件具有很強(qiáng)大的編程調(diào)試功能，能夠模仿仿真實(shí)際單片機(jī)的端口和內(nèi)部功能部件的狀態(tài)值。否則極易損壞PC機(jī)的串口。免得下次再改時(shí)對不上號。寫程序要有足夠的注釋、說明文檔、流程圖、原理圖。使用RAM或IO，必須先定義再使用，避免直接引用。除了要考慮到硬件方面，對軟件調(diào)試也不能忽視。輸出的信號經(jīng)LM324電路整形調(diào)試，可以將信號源完好的整形成矩形脈沖信號。查閱有關(guān)資料結(jié)合選用的光電傳感器相關(guān)參數(shù)。 轉(zhuǎn)速測速示意圖被測物理量經(jīng)過傳感器變換后，往往成為電阻、電流、電壓、電感等某種電參數(shù)的變化值。在焊接硬件電路時(shí)需細(xì)心排除元器件和焊接等方面可能出現(xiàn)的故障，元器件的安裝位置出錯(cuò)或引腳差錯(cuò)可能導(dǎo)致電路短路或?qū)崿F(xiàn)不了電路本身的功能，甚至燒壞元器件。此轉(zhuǎn)速測量裝置可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示，成為數(shù)字式轉(zhuǎn)速表。信號盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的孔數(shù)。測量頭由光電轉(zhuǎn)速傳感器組成，而且測量頭兩端的距離與信號盤的距離相等。將信號盤固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對著信號盤。將信號盤與電機(jī)安裝在一起，使其隨電機(jī)轉(zhuǎn)動；傳感器固定在支架上，垂直于轉(zhuǎn)速盤，當(dāng)轉(zhuǎn)速盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電傳感器就輸出矩形脈沖信號，每11個(gè)脈沖對應(yīng)發(fā)動機(jī)1個(gè)工作循環(huán)，其中的2個(gè)寬脈沖信號配合上止點(diǎn)信號可精確確定上止點(diǎn)的位置。信號盤可用一般鋼板制成，這個(gè)信號盤就是發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的轉(zhuǎn)盤，盤上共有11個(gè)齒，每個(gè)大孔直徑為6mm，盤中心還有一個(gè)中心孔。從周期到頻率的換算過程包括: 3字節(jié)定點(diǎn)數(shù)到浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)到十進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換。 浮點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算程序STC89C51 系列單片機(jī)屬于微控制器，由于其CPU字長和指令功能的限制，它適用于控制領(lǐng)域，在信號處理方面不很擅長。然后浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算對其進(jìn)行處理，獲得用浮點(diǎn)數(shù)格式表達(dá)的信號頻率值。第三字節(jié)為尾數(shù)的低字節(jié)。浮點(diǎn)數(shù)用3個(gè)字節(jié)組成，第一字節(jié)最高位為數(shù)符，其余7 位為階碼。信號的頻率f 與信號的周期T 之間的關(guān)系為: f = 1/ T完成信號的周期測量后，需要做一次倒數(shù)運(yùn)算才能獲得信號的頻率。當(dāng)產(chǎn)生定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器將溢出，程序進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序?qū)σ绯龃螖?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后判斷待測信號的下跳沿是否到來，待測信號的下跳沿到來后，運(yùn)行控制位TR 清0 ，停止計(jì)數(shù)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作這時(shí)被設(shè)置為定時(shí)器方式，在對定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)寄存器清0 后，判斷待測信號的上跳沿是否到來。若該位為0 ，將計(jì)數(shù)閘門的寬度擴(kuò)大10倍，重新對待測信號的計(jì)數(shù)，直到滿足測量數(shù)據(jù)有效位數(shù)的要求。計(jì)數(shù)寄存器中的值通過16進(jìn)制數(shù)到10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)。計(jì)數(shù)閘門由軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)，從計(jì)數(shù)閘門的最小值開始，也就是從測量頻率的高量程開始。定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的工作首先被設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式。 按鍵流程圖 數(shù)據(jù)處理過程在系統(tǒng)開始工作，或者完成一次頻率測量，系統(tǒng)軟件都進(jìn)行測量初始化。定時(shí)器T1用作定時(shí)發(fā)生器，在定時(shí)中斷程序中進(jìn)行數(shù)碼管的動態(tài)掃描，同時(shí)產(chǎn)生1s的閘門信號。運(yùn)算得到的是壓縮BCD碼，需要將其轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼，從標(biāo)號CBCD開始的一段程序即作了這樣的處理。具體算法如下:主程序在對定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、堆棧等進(jìn)行初始化后即判斷標(biāo)志是否為 1，如果為 1，說明要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，首先將標(biāo)志清零，以保證下次能正常判斷，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)處理程序，由于這里的閘門時(shí)間為 1s，而顯示要求為轉(zhuǎn)/分，因此，要將測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的方法是將測得的數(shù)據(jù)乘以60，但由于轉(zhuǎn)軸上安裝有11只孔，每旋轉(zhuǎn)一周可以得到11個(gè)脈沖，因此，要將測得的數(shù)據(jù)除以11，所以綜合起來。定時(shí)器1完成定時(shí)功能，定時(shí)2Oms，并每隔20ms進(jìn)行一次顯示，每隔1秒讀一次計(jì)數(shù)結(jié)果。按鍵程序包括按鍵防抖動處理、判鍵及修改項(xiàng)目等。15V直流穩(wěn)壓電源4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件部分由數(shù)據(jù)處理程序、按鍵程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)子程序、LED顯示程序等幾個(gè)部分組成。15V穩(wěn)定的直流電壓。D1～D4對LM317和LM337具有短路保護(hù)作用。其中LM317和LM337構(gòu)成177。15V交流電壓，再經(jīng)橋堆整流器變?yōu)榇笮∽兓闹绷麟妷骸?5V電源采用LM317與LM337設(shè)計(jì)。供系統(tǒng)板上的其它模塊使用。系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)兩個(gè)電源，其中＋5V電源采用7805。最簡的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻和一只電位器。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。15V電源。232電平轉(zhuǎn)換采用MAX232芯片把TTL電平轉(zhuǎn)換成RS－232電平格式，可以用于單片機(jī)與微機(jī)通信，以及單片機(jī)與單片機(jī)之間的通信，測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)DB9的接口，其中一個(gè)用于ISP下載器模塊的程序下載接口，稱為“ISP Interface”，另一個(gè)接口為單片機(jī)與其它具有RS232接口的通信端口，稱為“Common Port”。為了提高串行通訊接口的抗干擾能力和
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