【正文】 （ CPU） 、程序存儲器 (ROM)、數據存儲器 (RAM)、 并行和串行口， 定時 /計數器 等幾大單元組成。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用 。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。 常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 共 42 頁 3 系統硬件電路設計 整個單片機測量轉速系統 包括 單片機控制模塊、紅外傳感器信號采集模塊、 電機驅動模塊 、液晶顯示模塊和 報警模塊 ， 各個模塊都承擔著各自的任務。并根據第一次的所測轉速及時調整預測時間 Tc，兼顧高低轉速時的測量精度。保證其測量精度的途徑是增大定時時間 T，或提高時基脈沖的頻率 fc。 T法適合于低速測量，轉速增高，誤差增大。單位：（轉 /分）； fc晶體震蕩頻率：單位（ Hz）； m1輸入脈沖數，反映轉角； m2時基脈沖數。由圖可見，從 a 點開始，計數器 對 m1和 m2 計數，到達 b 點，預定的測速時間時，單片機發(fā)出停止計數的指令，因為 Tc 不一定正好等于整數個脈沖發(fā)生器脈沖周期，所以，計數器仍對高頻脈沖繼續(xù)計數，到達 c 點時，脈沖發(fā)生器脈沖的上升沿使計數器停止，這樣， m2就代表了 m1個脈沖周期的時間。該法在高速及低速時都具有相對較高的精度。 測頻測周法“ M/T 法” 所謂測頻測周法，即是綜合了“ T”法和“ M”法分別對高、低轉速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)點而產生的方法，精度位于兩者之間，如圖 “ M/T”法定時 /計數測量所示。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計數和定時嚴格同步。定時器對時基脈沖 (頻率為 fc)進行計數定時，在 TP內計數值若為 m2，則計算公式為： n=PPT60 （ 4） 即： 260Pmfn c? （ 5） fc為硬件產生的基準時鐘脈沖頻率：單位（ Hz）； n轉速單位：（轉 /分）； m2時基脈沖。如圖 “ T”法脈寬測量所示。用以采集數據的碼盤，可以是單孔常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 共 42 頁 或多孔，對于單孔碼盤測量兩次脈沖間的時 間，就可測出轉述數據， TP也可以用時鐘脈沖數來表示。而設置的時間過短，測量精度會受到一定的影響。定時時間可根據測量對象情況預先設置。 在該方法中，測量精度是由于定時時間 T 和脈沖不能保證嚴格同步，以及在 T 內能否正好測量外部脈沖的完整的周期，可能產生的 1 個脈沖的量化誤差。由于本設計采用了兩片 AT89S52 單片機， MCU 資源充足，因此選擇方案一。 方案二：采用軟件延時方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 共 42 頁 將有一定的誤差。對于實現方式則有兩種方案。 PWM 軟件實現方案論證 脈寬調制的方式有三種：定頻調寬、定寬調頻和調寬調頻。顯示部分是使用支持中文顯示的1608LCD 液晶 ，優(yōu)點是美觀大方，有利于人機的互動以及顯示豐富的內容 擴展；缺點是成本高，抗干擾能力 較 差。顯示部分使用 4 位數碼管，優(yōu)點是顯示簡單明了 ，缺點是 顯示單一， 功耗大，不符合智能化趨勢而且不美觀。 缺點是電路相對較為復雜些，設計要求較高，目前學生水平不容易實現 通過比較和對市場因素的考慮，本設計采用方案二 ，使系統的設計核心在 PWM 控制上。 方案三：采用由達林頓管組成的 H 型 PWM 電路。 方案 二 ： 采用 小型直流電機驅動芯片。 電機驅動方案論證 方案一：采 用 電磁 繼電器對電機的開或關 狀態(tài) 進行控制，通過切換 狀態(tài) 對電機的速度進行調整。方案二，所測轉速為物體在一段時間內的速度，具有代表性。 比較兩個方案， 記數法測量的數據只是某一秒的轉子的轉速 。 方案二：采用定時 法。 ， 圖 數字測速儀 系統框圖 AT 89 S 52單片機調速按鍵電路系統復位系統時鐘液晶顯示電路蜂鳴器報警電路紅外傳感器測速模塊電機常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 共 42 頁 數字測速儀 的測量方案的分析 轉速測量方案論證 方案一：采用記數法。 同時當轉速超過其所設定的數值時，系統對其進行報警。 。 數字測速儀的整體 設計結構 系統的硬件結構框圖如圖 所示。同時， 通過電機驅動模塊 L298 改變電機轉數 。 當電阻從小到大變化時， LM339 比較器的輸出電壓也隨之變化，當電機連續(xù)轉動時， LM339 比較器就源源不斷的輸出脈沖。 常州大學 本科 生 畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 共 42 頁 2 系統分析與總體 設計 方案 數字測速儀的基本 工作 原理 數字測速儀的的 紅外傳感器 的 發(fā)射 管 發(fā)出一種無色透明的紅外光線 ， 當光線照射到所給定的 電機 轉盤中時，隨著照射轉盤上顏色的不斷變化， 它的電路上的電阻會隨著接收到紅外光的多少而變化。在設計中要了解掌握單片機關于 C 語言的編程，數字電路，模擬電路技術；熟練掌握 51 系列單片機工作原理及應用技巧；自主設計系列軟、硬件。 智能儀表，要向人性化發(fā)展，儀表在滿足使用的同時，也要為使用儀表的人帶來使用上的方便和舒適，把這種理念不斷融入設計和產品造就成功的儀表。 目前，智能化轉速數字顯示儀表，有通用的 SQY01T 系列，轉速數字顯示儀， SZC系列電站用轉速數字顯示儀， SKY 系列透平膨脹機智能數字顯示儀，以及各種多功能轉速儀表，如 ZS1 雙路轉速表，以及顯示差速，速比的 ZS2 轉速表，帶方向的 SQYC 轉速表，可遠傳的 CS1 轉速表等。具有測量速度快，精度高，使用方便，輕巧美觀等優(yōu)點。不象目前大多采用紅外線測速儀或頻閃測速儀等，測試時復雜煩瑣。 新型直流電機轉速 測量儀外殼采用超薄機箱，重量輕，便于攜帶。 隨著超大規(guī)模集成電路技術提高，尤其是單片機應用技術以其功能強大，價格低廉的顯著特點，使全數字化測量轉速系統得以廣泛應用。而采用光電傳感器的電機轉速測量系統測量準確度高、采樣速度快、測量范圍寬和測量精度與被測轉速無關等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。計數測速法又可分為機械式定時計數法和電子式定時計數法。 轉速測量的應用系統在工業(yè)生產、科技教育、民用電器等各領域的應用極為廣泛，往往成為某一產品或控制系統的核心部分，其各種參數在不同的應用中 有其側重，但轉速測量系統作為普遍的應用在國民經濟發(fā)展中，有重要的意義。另一方面由于該轉速測量系統采用全數字結構，因而可以很方便的和工業(yè)控制機進行連接，實行遠程管理和控制，進一步提高現代化水平。 另 外，轉速測量在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價值。例如， 空載時了解電機自身損耗的大小啊，與同步轉速相差太遠的話就不能使用了（不在正常轉速范圍內），重載時可及時發(fā)現電機是否過載，避免燒電機。在 實際 的 應用中，經常會遇到多種測量轉速的場合，如機床主軸，發(fā)動機，電動機 ，等旋轉設備的測試，在運轉和控制中，測速環(huán)境和精度要求不同，相應的測量方法不同。 1602 LCD。 關鍵詞 ： AT89S52 單片機 ；同步 M/T 法 ； 1602 液晶 ； L298N 電路II Design of digital speedometer based on singlechip microputer Abstract ： In engineering practices, the situation of measuring revolving speed often occurs. There are two ways to measure revolving speed: analog type and digital type. With analog type, tachogenerator is used as detecting element, which brings out analog quantity, while with digital type, photoelectric encoder, Hall element etc. are often used, which brings out pulse signal. With the widespread of microputers, especially highly costefficient microcontroller, we often use microcontroller as the core of measuring revolving speed. This paper focuses on describing a revolving speed measuring system posed by AT89S52 microcontroller (controlling module), infrared sensor (collecting module), electrical machine (driving module), and alarming module, which uses a pair of infrared emittingandreceiving diodes to form the optical path. Through the interval blockout from the change of colors on the fluted disc, electric pulse can be generated. The microcontroller uses synchronic M/T method to measure the time of pulse, then after inner data analysis, the author can get the revolving speed and finally a 1602 LCD is used to show the result. When the revolving speed outstrips the fixed number, system alarms. What’s more, through the use of L298 circuit to adjust the revolving speed of electrical machine, the measurement of low and high revolving speeding in one electrical machine can be realized. Key words： MCS52。 同時當轉速超過其所設定的數值時 ，系統對其進行報警。 本論文描述了一個 以 AT89S52 單片機 控制模塊、紅外傳感器采集模塊、電機驅動模塊和報警模塊為主要部分組成的 轉速測量 系統 。數字式通常采用光電編碼器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號 為 脈沖信號。I 學號： 常 州 大 學 畢業(yè)設計（論文） （ 2020 屆） 題 目 學 生 學 院 專業(yè)班級 校內指導教師 專業(yè)技術職務 校外指導老師 專業(yè)技術職務 二 ○ 一二 年 六 月 II 基于單片機的數字測速儀設計 摘 要 ： 在工程實踐中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合，測量轉速的方法分為 數字式和 模擬式兩種。模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是模擬量 。隨著微型計算機的廣泛應用，特別是高性能價格比的單片機的出現，轉速測量普遍采用以單片機為核心的數字式測量方法。 該 系統 以 一對紅外發(fā)射和接收二極管形成光路 ， 通過 照射到 齒盤 上顏色的變化 對光路形成脈沖 ， 單片機采用同步 M/T 法對脈沖計 數，經過內部數據處理得 出轉速 ，并 通過 1602 液晶顯示器顯示出結果。通過 L298N 電路調節(jié)電機轉速，從而實現在一個電機上對 低轉速和高轉速的測