【正文】 an/1000+39。1 誤差的問題，第一種方法適用于信號頻率高時使用，第二種方法則在信號頻率低時使用。所謂計數(shù)法，就是給定一個閘門時間，在閘門時間內(nèi)計數(shù)輸入的脈沖個數(shù)；測脈寬法是利用待測信號的脈寬來控制計數(shù)門，對一個高精度的高頻計數(shù)信號進(jìn)行計數(shù)。} 轉(zhuǎn)速程序的設(shè)計測速的方法決定了測速信號的硬件連接，測速實際上就是測頻，因此，頻率測量的一些原則同樣適用于測速。代碼為:if(zhuan5000){warning=1。蜂鳴器程序設(shè)計思路：本程序通過在輸出一個音頻范圍的方波，驅(qū)動實驗板上的蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，其中 Delay 延時子程序的作用是使輸出的方波頻率在人耳朵聽覺能力之內(nèi)的 20KHZ 以下，如果沒有這個延時程序的話，輸出的頻率將大大超出人耳朵的聽覺能力，我們將不能聽到聲音。 //信號使能端高電平lcdcs=0。 //選擇寫數(shù)據(jù)P0=data0。 //信號使能端高電平lcdcs=0。 //選擇寫命令P0=mand。數(shù)據(jù)開始的時候是由 LCDCS 高電平開始，低電平結(jié)束。數(shù)據(jù)是告訴該顯示什么。向 LCD 輸入的數(shù)據(jù)有兩種，一種是指令，一種是數(shù)據(jù)。15在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。}} 顯示程序設(shè)計液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。zhuan=z。msec++。 //開外部中斷 0}二、定時器中斷/*內(nèi)部中斷 0 計時計數(shù)程序*/void Time0(void) interrupt 2 using 0{TH0=0x4c。 //初始化計數(shù)z++。 //關(guān)外部中斷 0count++。 //LCD 顯示delay(5)。isizeof(display)1。}write_mand(0x80)。//數(shù)據(jù)處理if(zhuan5000) //轉(zhuǎn)速警告{warning=1。/*主函數(shù) */void main(){int_all()。等待 1s 到，輸出轉(zhuǎn)速脈沖個數(shù)N，計算電機轉(zhuǎn)速值。這里還有一個細(xì)節(jié)，用作 1s 閘門信號產(chǎn)生的 Count 每次中斷都會加 1，而 INT0 卻有一個周期是被關(guān)閉的，因此，計數(shù)值是 251 而不是 定時器 T0 用作 4ms 定時發(fā)生器，在定時中斷程序中進(jìn)行數(shù)碼管的動態(tài)掃描，同時產(chǎn)生 1s 的閘門信號。計算得到的結(jié)果是二進(jìn)制的整數(shù)，要將數(shù)據(jù)送往顯13示緩沖區(qū)需要將該數(shù)轉(zhuǎn)化為 BCD 碼。最后進(jìn)行中斷返0INT回。其次進(jìn)行對 位進(jìn)行的脈沖個0INT數(shù)計數(shù)的數(shù)值讀取。再進(jìn)行數(shù)值的判斷，若數(shù)值高于 5000rpm 則報警并返回初始化階段，否則就進(jìn)行正常速度液晶顯示。同時啟動 T0 定時器工作，每 1 秒定時中斷一次，讀取記錄的脈沖個數(shù)，即電機轉(zhuǎn)速。如果不是就等待啟動。先進(jìn)行初始化設(shè)置各定時器初值，然后判斷是否啟動系統(tǒng)進(jìn)行測量。N)(rpm) （41）其中：n 為直流電機轉(zhuǎn)速,N 為柵格數(shù)，N1 為 T0 中斷次數(shù)，m 為 在規(guī)定時間內(nèi)0INT測得的脈沖數(shù)，T 為定時器 T0 定時溢出時間 [12]。m/(N1定時0INT9器 T0 完成 100 次溢出中斷的時間 T 除以測得的脈沖數(shù) m，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機旋轉(zhuǎn)的速度。當(dāng)直流電機通過傳動部分帶圓盤旋轉(zhuǎn)時，霍爾傳感器根據(jù)圓盤上得磁片獲得一系列脈沖信號。定時器 T0 工作于定時方式，工0INT作于方式 1。主 CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LCD 液晶顯示器上顯示出來 [11]。經(jīng)過電耦合器后，即經(jīng)過隔離整形電路后，成為轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器的計數(shù)脈沖。 計數(shù)次0INT0I數(shù)為 3 次，將 3 次結(jié)果取平均，從而提高計數(shù)的穩(wěn)定性和精確性。 程序流程圖電機轉(zhuǎn)速測量需要經(jīng)過的 4 個基本步驟：1 是控制方式；2 是確定計數(shù)方式；3 是信號輸入方式；4 是計數(shù)值的讀?。煌ㄟ^ 89C51，單片機完成對電機轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù)的控制，讀取寄存器完成轉(zhuǎn)速頻率的確定。第四步根據(jù)流程圖，編寫源程序。第二步確定算法，即根據(jù)實際問題和指令系統(tǒng)的特點確定完成這一任務(wù)須經(jīng)歷的步驟。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放電流就可以了 [10]。用 I/O 定時翻轉(zhuǎn)電平來產(chǎn)生驅(qū)動波形的方式會比較麻煩一點，必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個波形就可以用來7驅(qū)動蜂鳴器了。 LCD 顯示部分顯示部分有兩個功能，在正常的情況下，通過 LCD 顯示當(dāng)前的頻率數(shù)值，當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速超出一定的范圍后，通過燈光和蜂鳴器進(jìn)行報警。圖 33 霍爾片管腳 管腳接線 計數(shù)器片內(nèi)計數(shù)方案是指采用單片機的內(nèi)部計數(shù)器完成對脈沖的計數(shù)過程。用于測量的 A44E 集成霍爾開關(guān)，磁鋼用直徑 D=，長度為 L= 的釹鐵硼磁鋼。6 傳感器部分主要分為兩個部分。單片機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。系統(tǒng)以單片機AT89C5l ，經(jīng)過單片機數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示器 1602 顯示小型直流電機的轉(zhuǎn)速。圖 31 硬件原理圖 硬件電路設(shè)計總圖在原理圖基礎(chǔ)上對各部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，硬件電路圖如圖 32 所示。 硬件原理圖以單片機 AT89C5l 為控制核心，用霍爾集成傳感器作為測量轉(zhuǎn)速的檢測元件，最后用字符型液晶顯示器 1602(HD44780 控制)顯示的小型直流電動機轉(zhuǎn)速的方法，是數(shù)字式測量方法，智能化微電腦代替了傳統(tǒng)的機械式或模擬式結(jié)構(gòu)。CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LCD 上顯示出來。同時傳感器電路輸出幅度為 12v 的脈沖經(jīng)光電耦合后降為5v，保持同 89C51 邏輯電平相一致。43 系統(tǒng)總體設(shè)計 總體硬件設(shè)計基于霍爾傳感器的速度測量系統(tǒng)工作過程是：測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和機軸同軸連接，機軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個數(shù)，由霍爾器件電路部分輸出。 小結(jié) 本章通過總體設(shè)計進(jìn)行對方案選擇的最終確定，研究了霍爾測速、計數(shù)器、顯示、報警、電源、單片機等各部分模塊的可行性方案。圖 21 霍爾傳感器檢測信號圖 方案對比方案一與方案二綜合進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)方案一最少只需一粒磁片即可達(dá)到所需要求，簡單方便，經(jīng)濟(jì)實惠，并易于操作。轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速傳感器由磁鋼、霍爾元件組成?？刂朴嫈?shù)時間，即可實現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值對應(yīng)機軸的轉(zhuǎn)速值。系統(tǒng)原理框圖如圖 31 所示。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試 [5]。3 方案一電機軸一側(cè)貼磁片使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。 轉(zhuǎn)速測量方案論證轉(zhuǎn)速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 M 法( 測頻法)、T法(測周期法 )和 MPT 法(頻率周期法)，該系統(tǒng)采用了 M 法(測頻法)。方案比較：因為項目的目標(biāo)是測速系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我還是選用了方案一中 51 系列的單片機，因為 51 的架構(gòu)十分典型。因此選擇方案一。方案三：采用可充電鋰電池結(jié)合穩(wěn)壓模塊作為電源模塊。方案二：采用干電池串并聯(lián)達(dá)到 5V 作為電源模塊。 電源模塊論證與選擇方案一：采用交流 220V/50Hz 電源轉(zhuǎn)換為直流 5V 電源作為電源模塊。該方案更具人性化、智能化，但是就該設(shè)計要求而言，方案過于復(fù)雜，相對成本過高，工作量偏大。該方案不論在硬件和焊接方面還是在編寫軟件方面都簡單方便，而且成本低廉。因此選擇方案二。2方案二：采用 LCD 液晶顯示器作為顯示模塊核心。 顯示模塊論證與選擇方案一：采用 8 段 LED 數(shù)碼管作為顯示模塊核心。每到一個脈沖將會產(chǎn)生一個T1 的計數(shù)，在 T0 產(chǎn)生的 100ms 中斷完成后，T1 的中斷溢出次數(shù)就是所需要計的脈沖數(shù)。片內(nèi)計數(shù)方案是指采用單片機的內(nèi)部計數(shù)器完成對脈沖的計數(shù)過程。 計數(shù)器模塊論證與選擇可以采用片外計數(shù)器和片內(nèi)計數(shù)器兩個方案。體積大，價格一般為 40~120 元之間不等。選型號為 A3144 的霍爾片作為霍爾測速模塊的核心，該霍爾片體積小，安裝靈活，可用于測速，且與普通的磁鋼片配套使用，價格一般為 ~3 元。 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)論證 霍爾測速模塊論證與選擇方案一：采用霍爾元件傳感器即霍爾片；霍爾片可分為貼片型和直插型。12 課題方案設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計要求如果把霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當(dāng)永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。再次實時測量顯示并有報警功能，實時測量根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法。 設(shè)計要求首先選定傳感器，霍爾傳感器具有靈敏、可靠、體積小巧、無觸點、無磨損、使用壽命長、功耗低等優(yōu)點，綜合了電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的要求?；诨魻杺鞲衅鞯碾姍C轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)I目 錄 設(shè)計任務(wù)與要求 ..................