基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文附圖及源程序畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-07-03 19:46本頁面
【正文】 主程序中調(diào)用各個模塊， 流程圖如下圖所示。以及軟件設(shè)計(jì)的過程。HIN232CPE芯片引腳排列和外部元件連接線路如圖4－11所示。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。電氣特性：EIARS232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定；在TxD和RxD上：邏輯1(MARK) =3V～15V 邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）＝3V～15VRS232連接器DB9DB9是RS232信號線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖(4－9)，表 41所示RS232信號線名稱、符號以及對應(yīng)在DB9上的針腳號。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。該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在9600b/s為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴１敬嗡捎玫氖荋IN232CP，我們要對其外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面我們將詳細(xì)的敘述。 霍爾開關(guān)元件的電路圖：圖48 霍爾傳感器的電路圖 發(fā)送模塊根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出來的是TTL邏輯電平（0V和5V），而計(jì)算機(jī)RS232總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為+12V左右的電壓，單片機(jī)要和PC的上位機(jī)通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計(jì)采用的是集成芯片，一個芯片加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。直流無刷電機(jī).可直接同雙極和MOS邏輯電路接口應(yīng)用:.尺寸小.可用市售的小磁環(huán)來驅(qū)動. 電參數(shù)： 參數(shù) 符號 測試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP 200400mV輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICC VCC=24V 輸出端開路 10 mA輸出上升時間 tr Vcc=12V RL= CL= μS輸出下降時間 tf Vcc=12V RL= CL= μS 產(chǎn)品特點(diǎn):. 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(hù)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。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會給出。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。例如，用一個54（mm3）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼，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)求出其垂直分量來計(jì)算被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。霍爾開關(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，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成。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。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來越愛到眾的重視。它取消了傳感器和測量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。前者是直接檢測出被測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測被檢測對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場作為被檢測信息的載體，通過它，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)生變化的時間等，轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行檢測和控制。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?；魻柶陂g具有許多優(yōu)點(diǎn)，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(dá)1MHZ），耐震動，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。要他們可以檢測磁場及其變化，可以在各種與磁場有關(guān)的場合中。圖47 五位動態(tài)顯示電路 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。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。本次設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速測量范圍60r/min36000r/min，所以只需要5位數(shù)碼管即可。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。所謂動態(tài)顯示，就一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點(diǎn)亮一次。圖44 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)圖45 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，圖46為7407的圖以及各個引腳的分布功能介紹。此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。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。LED有單個LED和八段LED之分，也有共陰和共陽兩種。圖43 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。RC時間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時間越長。RST端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括VCC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)。對于MOS(AT89C51)單片機(jī)只要接一個電容至VCC即可(見圖4－3)。RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。MCS51單片機(jī)有一個復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對于CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個拉低電阻)，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期(即24個時鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS51保持復(fù)位狀態(tài)。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?。涞湫椭禐?0pF。清“0”PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時鐘，單片機(jī)便正常運(yùn)行。CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如AT89C51）有一個可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖4－2為CMOS型單片機(jī)時鐘電路框圖。MCS51單片機(jī)允許的時鐘頻率是因型號而異的典型值為12MHZMCS51內(nèi)部都有一個反相放大器，XTALXTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個部件。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。在閑置模式下，CPU停止工作。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。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)。 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。表41 P3口的第二功能 The second feature I P3引 腳第二功能信 號 名 稱RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行數(shù)據(jù)接收串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0請求外部中斷1請求定時器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入定時器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表4－1所示：：復(fù)位輸入。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明：：供電電壓；：接地；：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。可編程串行通道兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器128*8位內(nèi)部RAM全靜態(tài)工作：0Hz24Hz4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 圖41 AT89C51引腳圖主要特性：該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 處理執(zhí)行元件單片機(jī)我們采用AT89C51(其引腳圖如圖4－1)，相較于INTEL公司的8051它本身帶有一定的優(yōu)點(diǎn)。在整個電路設(shè)計(jì)時要考慮電平轉(zhuǎn)換電路，具體每一部分
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