【正文】 瞬時速度。本次課程設(shè)計主要是利用 STC89C52 單片機和傳感器來設(shè)計電機電機測速系統(tǒng)。在本次設(shè)計中是利用單片機進行信號處理，信號的采集是使用傳感器。所以在本次方案比較中主要討論傳感器的選擇。 其方框圖如圖 所示。測速的過程為：在電機的轉(zhuǎn)軸上安裝一個圓盤，并在圓盤的邊緣處開一個孔讓二極管發(fā)出的紅外光剛好可以通過。運用的原理和光電耦合器是相同的。 此方案的測速系統(tǒng)主要是由開關(guān)型霍爾傳感器 A3144E以及磁鋼構(gòu)成，由它們來檢測電機的轉(zhuǎn)速。這樣通過高低電平的轉(zhuǎn)換，將其送入單片機后就可以測量它的轉(zhuǎn)速。而選擇開關(guān)型霍爾傳感器則具有多種優(yōu)點：①精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于 1%。③模塊的高靈敏度，使之能夠區(qū)分在“高分量”上的弱信號，例如：在幾百安的直流分量上區(qū)分出 幾毫安的交流分量。 鑒于以上考慮，最終選定方案二為本次課程設(shè)計方案。它是近年來為適應(yīng)信息采集的需要而迅速發(fā)展起來的一種新型傳感器，這類傳感器具有工作頻帶寬，響應(yīng)快、面積小、靈敏度高、無缺點、便于集成化、多功能化等優(yōu)點，且易與計算機和其它數(shù)字儀表接口，因此被廣泛用于自動監(jiān)測、自動測量、自動報警、自動控制、信息傳 遞、生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器 A、硅霍爾片 B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器 D和 OC門輸出 E五部分組成，如圖 ．從輸入端 1輸入電壓 Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器 A穩(wěn)壓后加在硅霍爾片 B的兩端，以提供恒定不變的工作電流．在垂直于霍爾片的感應(yīng)面方向施加磁場，產(chǎn)生霍爾電勢 差 Vw，該 n信號經(jīng)差分放大器 c放大后送至施密特觸發(fā)器 D整形．當磁場達到“工作點” (即 B。輸出低電位，此狀態(tài)稱為“開”。 )時，觸發(fā)器 D輸出低電壓，使三極管 E截止，輸出端 y。這樣 2次高低電位變換，使霍爾傳感器完成了 1次開關(guān)動作。 常用的開關(guān)型霍爾傳感器有美國sPRAG1 公司的 UGN3000系列如 UGN30 UGN3O3O等。規(guī)定用磁鐵的 S極接近開關(guān)型霍爾傳感器正面 時形成的 B為正值，從圖 ：當 B =0時， 0為高； B=Bop時， 0立即變低，這點稱為“工作點”。降低 B到 BRp時， Vo又回升。 如圖 ， B 一 B 稱為磁滯。保持高電位或低電位不變，因而輸出穩(wěn)定可靠。其電路圖如圖 。霍爾器件作為一種轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優(yōu)點，當電機轉(zhuǎn)動時，帶動傳感器，產(chǎn)生對應(yīng)頻率的脈沖信號，經(jīng)過信號處理后輸出到計數(shù)器或其他的脈沖計數(shù)裝置，進行轉(zhuǎn)速的測量。 所謂磁鋼，就是磁鋼就是一種有磁性的鋼鐵。這樣通過高低電平的轉(zhuǎn)換，將其送入單片機后就可以測量它的轉(zhuǎn)速。 6 +5V1J2CON21OUT2GND3VCCR17霍爾傳感器GNDA+MG1MOTOR SERVO 圖 傳感器部分 單片機最小系統(tǒng)電路如圖 所示，由 主控器 STC89C5時鐘電路和復(fù)位電路三部分 組成。 圖 單片機最小系 統(tǒng) 7 主控器 STC89C52 的介紹 本系統(tǒng)采用單片機 STC8952作為主控制器，使用霍爾傳感器測量電機的轉(zhuǎn)速，最終在 LED上顯示測試結(jié)果。 單片機 (Micro Controller Unit)，又稱為微控制器 ,是指在一塊芯片上集成了中央處理器 CPU、 隨機存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行 I/0 接口等部件，構(gòu)成一個完整的微型計算機。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場合。 89系列單片機的內(nèi)核是 8031，所以其指令與 Intel 8051 系列單片機完全兼容，并且具有以下優(yōu)點： （ 1）內(nèi)部含有 Flash 存儲器（ STC89C52 有 8k）。同時，在系統(tǒng)工作過程中 ，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。 89系列單片機的引腳和 80C51是一樣的，當用 89系列單片機取代 80C51時，可以直接進行代換。 89系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能，這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。因為 89系列單片機內(nèi)部采用了 Flash 存儲器，所以，錯誤編程之后仍可以重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。用 89系列單片機設(shè)計的系統(tǒng)，可以反復(fù)進行系統(tǒng)試驗 ，每次試驗可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計達到最優(yōu)。 8 圖 STC89C52單片機引腳圖 STC8952引腳圖如圖 ，此 芯片共 40引腳，每個引腳的功能如下： 1~8腳 : 通用 I/O接口 ~ 9腳 : rst復(fù)位鍵 10 .11腳 :RXD 串口輸入 TXD串口輸出 12~19:I/O p3 接口 (12,13 腳 INT0 中斷 0； INT1 中斷 1； 14,15 : 計數(shù)脈沖 T0 T1； 16,17: WR 寫控制 RD讀控制輸出端 ) 18,19: 晶振諧振器 20： 地線 21~28： p2 接口 高 8位地址總線 29: psen 片外 rom選通端 單片機對片外 rom操作時 29腳 (psen)輸出低電平 30:ALE/PROG 地址鎖存器 31:EA rom取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取 32~39:~(注意此接口的順序與其他 I/O 接口不同 與引腳號的排列順序相反 ) 40:電源 +5V 時鐘電路 STC89C52 單片機芯片內(nèi)部設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩器。 反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端， 18腳 (XTAL2)為振蕩器反相放大器的輸出端。本系統(tǒng)采用的定時 元器件為石英晶體（晶振）和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 圖 時鐘電路（晶振） 復(fù)位電路 STC89C52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電 路來實現(xiàn)的 ,復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式 ,本設(shè)計采用的是最簡單的上電自動復(fù)位電路 ,其電路圖如圖 。本設(shè)計時鐘頻率選用 6MHZ,電容取 22微法 ,電阻取 1千歐。 LED可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。這種裝入數(shù)碼管中顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼。 所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一個字符時 ，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。該電路每一位可單獨顯示。這種電路的優(yōu)點是：在同一瞬間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。本設(shè)計采用靜態(tài)顯示。如下圖 所示為 4位LED動態(tài)顯示電路。 圖 LED顯示部分 RS232串行通信接口電路 單片機的串行口是非常有用的，通過它我們可以把單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳 回電腦處理或者接受電腦傳過來的數(shù)據(jù)而進行相應(yīng)的動作。 52單片機有一個全雙工的串行通信口，非常適合與電腦進行通信， 本次課程設(shè)計，采用的是 RS232 出行接口方式。由于電腦串口 rs232電平是 10v +10v，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL電平 0 +5v,max232 就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件 包含 2驅(qū)動器、 2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。 該器件符合 TIA/EIA232F標準，每一個接收器將 TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS電平。 其主要特點為： 單 5V電源工作 12 LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 兩個驅(qū)動器及兩個接收器 177。當數(shù)據(jù)從 CPU經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為串行的位。 在 Windows環(huán)境（ Windows NT、 Win9 Windows2022）下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。 本次課程設(shè)計串行通信接口電路如圖 所示。而我們這次使用的電機是一個高速的直流電機，所以就選用測頻法來編程。計 數(shù)器 T1工作于計數(shù)狀態(tài)對外部脈沖進行計數(shù)； T0工作為定時器方式每次定時 10ms。 主程序的流程圖如圖 。 sbit