【正文】 3 A3 YG N D V C C6 A 6 Y5 A 5 Y4 A4 Y 圖 28 7407 管腳的結(jié)構(gòu) 顯示方式： 為了節(jié)省 I/O 口線，我們采用的動態(tài)顯示方式。才能顯示出正確的數(shù)字來，如圖 2哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 7 所示，為七段數(shù)碼管的管腳圖。 1 位顯示器由八 個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管 ag 控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。 顯示器結(jié)構(gòu)： 常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。 LED是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU 從一個隨機 的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運轉(zhuǎn)。 10MHZ時約為 1ms， 1MHZ 時約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST 在上電應(yīng)保持 20ms 以上的高電平。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST 端出現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使 MCS51 有效的復(fù)位。 單片機采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 口都 輸出高電平。 圖 24 CMOS 型單片機時鐘電路框圖 復(fù)位電路 計算機在啟動運行時都需要 復(fù)位，使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。圖中 SYS 為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時鐘頻率主要由 SYS 參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率）。振蕩器工作受 /PD 端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器）使 /PD＝ 0， 振蕩器停止工作，整個單片機也就停止工作，以達到節(jié)電目的。 AT89C51 是屬于 CMOS8 位微處理器，它的時鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS 型的單片機。 MCS51 單片機允許的時鐘頻率是因型號而異 的典型值為 12MHZ。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，代碼陣列全被寫哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 “ 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。在 FLASH 編程期間，此引腳 也用于施加 12V 編程電源（ VPP） ； ：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入 。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) ； 10./EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0； 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 ； 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個TTL 門電流。 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 編程和校驗時， P1 口作為第八 位地址接收。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高 ； 口： 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。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C 單片 機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 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。 圖 22 單片機部分硬件框圖 單片機模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機硬件電路設(shè)計思路（如圖 22）對單片機模塊復(fù)位電路 時鐘電路 CPU 執(zhí)行單元 顯示電路 發(fā)送電路 傳感器 單 片 機 AT89C51 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 LED 顯示 驅(qū)動電路 送 PC 機界面 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 進行設(shè)計，要使單片機準(zhǔn)確的測量電機轉(zhuǎn)速，并且使測出的數(shù)據(jù)能顯示出來，所以整個單片機部分分為傳感器電路、時鐘電路、復(fù)位電路、執(zhí)行元件以及顯示電路五個部分。另由于 PC 系列微機串行口為 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為 TTL 電平的 89C51 單片機在接口規(guī)范上不一致，因此 TTL 電平到 RS－ 232 接口電平的轉(zhuǎn)換采用 HIN232CP 接口芯片，該芯片可以用單電壓（ +5V）實 現(xiàn) RS232 接口邏輯“ 1”（ 3V～ 15V）和邏輯“ 0”（ +3V～ +15V）的電平轉(zhuǎn)換。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 21 系統(tǒng)硬件電路 硬件電路設(shè)計 硬件設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計要求，在選擇的機型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。 系統(tǒng) 組成及框圖 ： 本系統(tǒng)通信部分是單片機經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路 HIN232CP 之后，通過串口 RS232 發(fā)送數(shù)據(jù)，由 PC 微機接收，微機部分用 Visual Basic 軟件編寫的界面作為 PC 機部分與單片機進行串口之間通信 。 主要內(nèi)容 ： 部分主要是把轉(zhuǎn)速顯示出來，顯示范圍 6036000r/min ，送 RS232 向 PC 發(fā)送數(shù)據(jù)。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。 系統(tǒng)主要完成以下功能： 測量系統(tǒng)： ； ； 5位 LED 上，精度為 %； ； 9針 RS232 即可； 通信部分： Visual Basic 編制 RS— 232 通信軟件； ； 適時對數(shù)據(jù)的記錄，用時間曲線表示； 根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能以及要求，要實現(xiàn)單片機的轉(zhuǎn)速測量主要是各個模塊的設(shè)計，定時器記數(shù)功能、以及 LED 驅(qū)動、電平轉(zhuǎn)換及 PC 機之間的通信。 類型 適用范圍特點 計算式 機電式 光電式 電磁式 機械式 發(fā)電機式 電容式 中低速 簡單低廉 中高速 中高速 中低速 簡單 高速 可遠程指示 中高速 通過齒輪轉(zhuǎn)動數(shù)字輪 來自被測旋轉(zhuǎn)體上的光線使光電管產(chǎn)生電脈沖 利用磁電轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)速變換成電脈沖 利用離心力與轉(zhuǎn)速成平方 正比的關(guān)系 利用電機電源或交流電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系 利用電容充電放電與轉(zhuǎn)速成正比 關(guān)系 機械式 同步式 數(shù)字式 數(shù)字式 測試發(fā)電機 用已知頻率閃光測出旋轉(zhuǎn)體同步的頻率 轉(zhuǎn)動帶槽的圓盤，觀察旋轉(zhuǎn)體的 同步關(guān)系 光電式 中速 中高速 備注 測量方法 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第 2章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)總體功能概述 系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能是 :AT89C51 單片機接收霍爾 傳感器傳來的脈沖信號 ,單片機根據(jù)外部中斷 ,以及內(nèi)部定時器進行記數(shù)計算出電機轉(zhuǎn)速送到 LED 顯示，同時數(shù)據(jù)傳給 PC 機 ,并在 PC 機屏幕上顯示出來。充分發(fā)揮了單片機的性能。 主要內(nèi)容 本設(shè)計主要用 AT89C51 作為控制核心，由霍爾傳感器、 LED 數(shù)碼顯像管、HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換、及 RS232 構(gòu)成。這兩種測速方法各有優(yōu)缺點，“ M”法一般用于高速測量在轉(zhuǎn)速較低時，測量誤差較大，而且，檢測裝置對轉(zhuǎn)速分辨能力也變差；而“ T”法一般用于低速測量，速度越低測量精度越高，但在測量高轉(zhuǎn)速時，誤差較大；結(jié)合這兩種測量方法就可以地出第三種測量方法，即‘ M/T’法結(jié)合這兩種方法的優(yōu)點，一方面象“ M”法那樣在對傳感器發(fā)出的脈沖計數(shù) 的同時，也象“ T”法那樣計取脈沖的時間，通過計算即可得出轉(zhuǎn)速值。這種以測量頻率來實現(xiàn)測量轉(zhuǎn)速的方法，稱測頻法 。常用的傳感器種類有光電傳感器、電磁式傳感器、電容式傳感器等，而測量方法上有測量轉(zhuǎn)速周期、轉(zhuǎn)速頻率等。計數(shù)式方法是用某種方式讀出一定時間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)；模擬式方法是測出由瞬時轉(zhuǎn)速引起的某種物理量的變化；同步式是用利用已知的頻率與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)同步來測量轉(zhuǎn)速，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換方式，測試方法參看表 11 所示。 4． 由變換器構(gòu)成直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，可有效克服以往的直流調(diào)速中的諧波大、功率因數(shù)低的問題，是一種節(jié)能的調(diào)速方案。 性能特點： 1． 89C51 配合晶體管的雙極式可逆 PWM 變換器構(gòu)成直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，可獲得高性能的調(diào)速性能指標(biāo)； 2． 直流電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了復(fù)雜的換流裝置，因此體積小，成本低，加之采用硬軟件結(jié)合的微機控制方式，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。 轉(zhuǎn)速測量部分 本測量系統(tǒng)采用 89C51 單片機控制，利用霍爾元件由轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的脈沖，對轉(zhuǎn)速進行測量，原理框圖如圖 12 所示。調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡單，所用的功率元件少；開關(guān)頻率高，可達到 1000～ 4000Ｈｚ，電流易連續(xù)，諧波少，脈動小，電機損耗和發(fā)熱都較??；低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，因而調(diào)速范圍寬；調(diào)速系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強；主電路元件工作在開關(guān)狀太。 直流電機具有良好的起、制動性能，易于在寬廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以長期以來在要求調(diào)速指標(biāo)較高的場合獲得了廣泛應(yīng)用。 轉(zhuǎn)速測量在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)速測量的應(yīng)用系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、 科技教育、民用電器等各領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，往往成為某一產(chǎn)品或控制系統(tǒng)的核心部分，其各種參數(shù)在不同的應(yīng)用中有其側(cè)重，但轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)作為普遍的應(yīng)用在國民經(jīng)濟發(fā)展中，有重要的意義。開關(guān)量輸出控制有時序開關(guān)、邏輯開關(guān)、信號開關(guān)陣列等，通常，這些開關(guān)量也是通過 I/O 口或擴展 I/O 口輸出。對于開關(guān)量的采集則一般通過 I/O 口或擴展 I/O 口線。對于模擬量的采集，則應(yīng)。基本部分是外圍芯片的擴展及功能鍵盤、顯示器配置，通過總線連接而成，測控增強部分主要是傳感器接口與伺服驅(qū)動控制接口。典型的應(yīng)用系統(tǒng)是單片機要完成工業(yè)測控功能所必須具備的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它包括系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置兩部分內(nèi)容。隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，大部分都可以用單片機系統(tǒng)或單片機加通用機系統(tǒng)來代替。 單片機測控系統(tǒng) 單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。有的單片機內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的MC68HC08MR1 MR24 等。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時，構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。特別是在單片機 C167CS32FM 中，內(nèi)部還含有 2個 CAN。 有的單片機為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。下面分別就這四個方面說明單片機的技術(shù)進步狀況。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機的水平?？傊?，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究是一件非常有 意義的課題。其次該轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)由于采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制計算機進行連接，實行遠程管理和控制，進一步提高現(xiàn)代化水平。其可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機轉(zhuǎn)速檢測和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進行控制的許多場合。并從實際硬件電路出發(fā)， 分析電路工作原理和軟件流程，根據(jù)仿真情況提出修改方案和解決辦法。在測量范圍和測量精度方面都有極大的提高。s appearance, the tachometric survey uses generally take the monolithic integrated circuit as the core digital measuring technique I graduated from the Design of the issue is control of the intelligent use of SCM