【正文】 殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。低功耗的閑置和掉電模式5個(gè)中斷源 32可編程I/O線三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年與MCS51 兼容由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。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(jī)。轉(zhuǎn)速測(cè)量是開(kāi)關(guān)型霍爾元件的典型應(yīng)用，UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件感應(yīng)被測(cè)量量的轉(zhuǎn)速，當(dāng)被測(cè)量量每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖，因?yàn)樵撈骷榧姌O開(kāi)路輸出，故輸出端加接一上拉電阻， V到24 V，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B要求不嚴(yán)，其輸出電壓經(jīng)9012后可提高其負(fù)載能力。集電極開(kāi)路輸出電路可連續(xù)輸出25MA電流，可直接控制繼電器，雙向可控硅，可控硅，LED和燈負(fù)載。其中，引腳端1為電源正端，引腳端2為接地，引腳端3為輸出（OC形式）。（3）磁通密度不受限制，輸出關(guān)斷電壓為25V；（4）具有反向電壓保護(hù)（反向電壓為35V）和極好的溫度穩(wěn)定性；（5）工作溫度為20到85攝氏度或者是40到25℃。集成霍爾開(kāi)關(guān)傳感器的輸出特性如圖(36)。Bop與Brp是有一定差值的，此差值BH=BopBrp稱為霍爾開(kāi)關(guān)的磁滯。VH 經(jīng)放大器放大以后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門(mén)輸出。在輸入端（2之間）輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾發(fā)生器的兩電流端。 UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件1．UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件的工作原理UGN3144霍爾開(kāi)關(guān)元件屬于開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器（集成霍爾開(kāi)關(guān)），它是把霍爾片產(chǎn)生的霍爾電壓VH放大后驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路，輸出電壓是能反映B的變化的方脈沖。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開(kāi)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(zhǎng)度。例如，用一個(gè)54（mm3）的釹鐵硼Ⅱ號(hào)磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來(lái)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。霍爾開(kāi)關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。按照輸出信號(hào)的形式，可以分為開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來(lái)越愛(ài)到眾的重視。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。前者是直接檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)作為被檢測(cè)信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達(dá)55150度?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。要他們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可以在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中。嚴(yán)格地說(shuō)，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運(yùn)動(dòng)速度并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計(jì)分布，并認(rèn)為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引入一個(gè)霍爾因子rH，即 普通物理實(shí)驗(yàn)中常用N型Si、N型Ge、InSb和InAs等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測(cè)量，霍爾因子，所以： 式中，庫(kù)侖 霍爾元件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(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。由（313）式知 因此將待測(cè)的厚度為d的半導(dǎo)體樣品，放在均勻磁場(chǎng)中，通以控制電流I，測(cè)出霍爾電壓VH，再用高斯計(jì)測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度B值，就可測(cè)定樣品的霍爾系數(shù)RH。它是選定霍爾元件，即KH已確定，保持控制電流I不變，則霍爾電壓VH與被測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。由此可知，根據(jù)A、B兩端電位的高低，就可以判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型是P型還是N型。又因KH和樣品厚度d成反比，所以霍爾片都切得很薄，一般d≈。若N型單晶中的電子濃度為n，則流過(guò)樣片橫截面的電流 I=nebdV得 (312)將()式代入()式得 (313)式中稱為霍爾系數(shù)，它表示材料產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的本領(lǐng)大??；稱為霍爾元件的靈敏度，一般地說(shuō)，KH愈大愈好，以便獲得較大的霍爾電壓VH。指向Y軸的負(fù)方向。如圖34（a）所示，一塊長(zhǎng)為l、寬為b、厚為d的N型單晶薄片，置于沿Z軸方向的磁B中，在X軸方向通以電流I，則其中的載流子——電子所受到的洛侖茲力為 (39) 式中為電子的漂移運(yùn)動(dòng)速度，其方向沿X軸的負(fù)方向。T)。VH稱為霍爾電壓。流體中的霍爾效應(yīng)是研究“磁流體發(fā)電”的理論基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。 霍爾傳感器的簡(jiǎn)介 霍爾效應(yīng)1. 簡(jiǎn)介霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（，18551938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。并根據(jù)第一次的所測(cè)轉(zhuǎn)速及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)時(shí)間Tc，兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度。保證其測(cè)量精度的途徑是增大定時(shí)時(shí)間T，或提高時(shí)基脈沖的頻率fc。T法適合于低速測(cè)量，轉(zhuǎn)速增高，誤差增大。單位：（轉(zhuǎn)/分）；fc晶體震蕩頻率：?jiǎn)挝唬℉z）；m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角；m2時(shí)基脈沖數(shù)。由圖可見(jiàn)，從a點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)數(shù)器對(duì)m1和m2計(jì)數(shù)，到達(dá)b點(diǎn)，預(yù)定的測(cè)速時(shí)間時(shí)，單片機(jī)發(fā)出停止計(jì)數(shù)的指令，因?yàn)門(mén)c不一定正好等于整數(shù)個(gè)脈沖發(fā)生器脈沖周期，所以，計(jì)數(shù)器仍對(duì)高頻脈沖繼續(xù)計(jì)數(shù)，到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，脈沖發(fā)生器脈沖的上升沿使計(jì)數(shù)器停止，這樣，m2就代表了m1個(gè)脈沖周期的時(shí)間。該法在高速及低速時(shí)都具有相對(duì)較高的精度。 測(cè)頻測(cè)周法“M/T法”所謂測(cè)頻測(cè)周法，即是綜合了“T”法和“M”法分別對(duì)高、低轉(zhuǎn)速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的方法，精度位于兩者之間，如圖33“M/T”法定時(shí)/計(jì)數(shù)測(cè)量所示。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。定時(shí)器對(duì)時(shí)基脈沖(頻率為fc)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在TP內(nèi)計(jì)數(shù)值若為m2，則計(jì)算公式為： n= （34）即： （35）fc為硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率：?jiǎn)挝唬℉z）；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2時(shí)基脈沖。如圖32“T”法脈寬測(cè)量所示。用以采集數(shù)據(jù)的碼盤(pán)，可以是單孔或多孔，對(duì)于單孔碼盤(pán)測(cè)量?jī)纱蚊}沖間的時(shí)間，就可測(cè)出轉(zhuǎn)述數(shù)據(jù)，TP也可以用時(shí)鐘脈沖數(shù)來(lái)表示。而設(shè)置的時(shí)間過(guò)短，測(cè)量精度會(huì)受到一定的影響。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測(cè)量對(duì)象情況預(yù)先設(shè)置。在該方法中，測(cè)量精度是由于定時(shí)時(shí)間T和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在T內(nèi)能否正好測(cè)量外部脈沖的完整的周期，可能產(chǎn)生的1個(gè)脈沖的量化誤差。軟件的具體設(shè)計(jì)我們將在下面的章節(jié)中作詳細(xì)介紹。主要編寫(xiě)一個(gè)外部中斷服務(wù)程序INT0，讀取記數(shù)值的三個(gè)字節(jié)，并再次清0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計(jì)算。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(jì)算轉(zhuǎn)速，再對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯示在LED上。顯示部分、需要有一個(gè)二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化程序，以及轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD 的程序后、才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。這樣做法雖然不如單電源方便靈活，但可將繼電器工作所造成的干擾完全消除，進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。單片機(jī)采用AT89C51，顯示器采用4個(gè)7段LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，其系統(tǒng)框圖如22所示。傳感器部分采用UGN3144霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將被測(cè)量量的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。而隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，利用單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，應(yīng)用全數(shù)字化的結(jié)構(gòu)，使數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的越來(lái)越普及,在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。 硬件設(shè)計(jì)總體方案硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字段的，通常使用七段構(gòu)成“日”字型和一只發(fā)光二極管作為小數(shù)點(diǎn)，稱八段數(shù)碼顯示器。4．驅(qū)動(dòng)和顯示由于LED數(shù)碼管具有亮度高、可靠性好等特點(diǎn)，工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。在本系統(tǒng)中考慮到計(jì)數(shù)的范圍、使用的定時(shí)，計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)及I/O口線，預(yù)選用89C51單片機(jī)。但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于脈沖個(gè)數(shù)的增加，限制了最高轉(zhuǎn)速測(cè)量量程，這個(gè)問(wèn)題可用單片機(jī)控制來(lái)動(dòng)態(tài)處理解決，兼顧高低轉(zhuǎn)速的測(cè)量精度。處理方法上可以用觸發(fā)器電路來(lái)整形；而倍頻電路主要用于解決低轉(zhuǎn)速時(shí)測(cè)量精度問(wèn)題及碼盤(pán)的刻度誤差而造成的精度下降問(wèn)題。2．整形和倍頻前向通道中，從傳感器輸出的信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成單片機(jī)輸入要求的信號(hào)，由于信號(hào)調(diào)節(jié)電路與傳感器的選擇，現(xiàn)場(chǎng)干擾程度等，都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。通用的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)大都采用一種俗稱“碼盤(pán)”的傳感裝置，將圓形的碼盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上，碼盤(pán)上有若干規(guī)則排列的小孔，用光電偶來(lái)輸出電信號(hào)，以反映轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)關(guān)系，即是將轉(zhuǎn)軸的速度以脈沖形式反映出來(lái)，通常有兩種形式：(1) 模擬量量化后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，由數(shù)字量反映角度，供單片機(jī)計(jì)算處理，得出轉(zhuǎn)速。該電量可以是模擬量或數(shù)字量，現(xiàn)代傳感器還可以輸出開(kāi)關(guān)量，用于數(shù)字邏輯電路。這種方法設(shè)計(jì)難度大，信號(hào)穩(wěn)定度差，在模擬處理系統(tǒng)中不宜采用。方法如下：(1) 通過(guò)敏感元件拾取被測(cè)信號(hào)敏感元件體積小，可以根據(jù)用戶及環(huán)境要求做成各矛頭形狀的探頭，它能將被測(cè)的物理量變換成電流、電壓，只要選擇合適的元件參數(shù)。第2章 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的總體方案 轉(zhuǎn)速測(cè)量的一般方法 一般轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)有以下幾個(gè)部分構(gòu)成，轉(zhuǎn)速測(cè)量框圖如圖21所示。，設(shè)計(jì)和說(shuō)明定時(shí)/計(jì)數(shù)器在“M”法測(cè)量中的作用和使用方法，討論測(cè)量精度的問(wèn)題。，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別對(duì)硬件系統(tǒng)的配置予以估計(jì)，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)轉(zhuǎn)速的周期測(cè)量法“T”法、頻率測(cè)量法“M”法以及周期頻率“M/T”測(cè)量法，三種具體測(cè)量方法的轉(zhuǎn)速計(jì)算、各自的測(cè)量精度和誤差進(jìn)行闡述。這類轉(zhuǎn)速儀表大多具有體積小、重量輕、讀數(shù)準(zhǔn)確、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)電腦熒屏顯示和打印輸出，能夠連續(xù)的反映轉(zhuǎn)速變化，既能測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定情況下的平均轉(zhuǎn)速,也能夠用來(lái)在足夠小的時(shí)