【正文】 性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸 入 /輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容 ，是開發(fā)該系統(tǒng)的適合芯片。設(shè)固定的測(cè)量時(shí)間 為 Tc（ min），計(jì)數(shù)器計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù) m，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出 p個(gè)脈沖，對(duì)應(yīng)被測(cè)轉(zhuǎn)速為 N（ r/min），則 f=pN/60Hz；另在測(cè)量時(shí)間 Tc內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù) m應(yīng)為 m=Tcf ，所以，當(dāng)測(cè)得 m值時(shí)，就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值 [1]： N=60m/pTc (r/min) （ 1） 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī) STC 89C5系統(tǒng)化 LED 顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī) 匹配 的 TTL 信號(hào)；通過(guò) 對(duì) 單片機(jī)的 編程 設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器 T0對(duì) 輸入 脈沖進(jìn)行 計(jì)數(shù) ，這樣 就 能精確地算出加到 T0 引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)；設(shè)計(jì)中 轉(zhuǎn)速顯示部分 采用 價(jià)格低廉且使用方便的 LED 模塊，通過(guò) 相關(guān)計(jì)算方法計(jì)算 得 到 的轉(zhuǎn)速通過(guò) I2C 總線 放到 E2PROM 存儲(chǔ)，既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。 xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 系統(tǒng)的原理框圖 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)采用了紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。系統(tǒng)在光電傳感器收發(fā)端間加入電動(dòng)機(jī)，并在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一轉(zhuǎn)盤。每當(dāng)轉(zhuǎn)盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。 轉(zhuǎn)盤的圓孔的個(gè)數(shù)決定了測(cè)量的精度，個(gè)數(shù)越多，精度越高。設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)盤的圓孔的實(shí)際個(gè)數(shù)受到技術(shù)的限制。這樣在以后的軟件設(shè)計(jì)中能夠較為方便的計(jì)算出脈沖頻率。 信 號(hào) 放大器 LED 顯 示 數(shù)字存儲(chǔ)電路 波形變換 波形整形 單片機(jī) 鍵盤模塊 RS232 xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 脈沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖） 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 由于 系統(tǒng)需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 因而 需要 使用 光電傳感器 并設(shè)計(jì) 相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路 ，以得到符合要求的脈沖信號(hào)，送給單片機(jī) STC89C51 進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)得到計(jì)數(shù)的時(shí)間，由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算以得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此 ， 光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。模擬式光電傳感器 是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。 發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 表和自動(dòng)控制設(shè)備中。如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時(shí)可加濾色片將鎢絲燈泡的可見光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。 綜上所述，各種光源各具優(yōu)點(diǎn)，但 從經(jīng)濟(jì) 與使用便利方面考慮 ， 并考慮到抗干擾性能，我們 決定 選用 紅外光二極管做 系統(tǒng)測(cè)量的 光源。 這些信號(hào)調(diào)理 電路 負(fù)責(zé)將 光電 傳感器輸出 的 微弱的光電信號(hào)進(jìn)行放大、整形， 轉(zhuǎn)換成所 單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)所 需要的 脈沖信號(hào) 。 光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng) 過(guò) LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 圖 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖 LM324是四運(yùn)放集成電路 ， 它采用 14腳雙列直插塑料封裝 ， 外形如圖所示。每一組運(yùn)算放大器可用圖 所示的符號(hào)來(lái)表示 ， 它有 5個(gè)引出腳 ， 其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端 ， “ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端 ， “ Vo”為輸出端。Vi+（ +）為同相輸入端 ，表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用 高性能集成四運(yùn)放 LM324來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理 電路設(shè)計(jì)。此外， 還設(shè)計(jì)了 有源帶通濾波器。如圖 MULTISIM 進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出 等 部件。 STC 89C51 單片機(jī)是基于 MCS51 單片機(jī)為內(nèi)核的，其輸入 /輸出管腳以及指令系統(tǒng) 和 MCS51 單片機(jī)是完全兼容的。如 圖 是 STC 89C51 結(jié)構(gòu)框圖。 ⑵ 128 字節(jié)的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 21 個(gè)特殊功能寄存器 SFR。 ⑸ 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 。由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、CPU 串行接口 并行 I/O 接口 中斷系統(tǒng) 特殊功能寄存器SFR128 字節(jié) RAM 4K ROM（ EPROM） （ 8031 無(wú)） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 時(shí)鐘源 xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 復(fù)位、時(shí)鐘接入 、 用戶 I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 ② 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8位，由 P0 提供。 圖 STC89C51 管腳圖 鍵盤顯示模塊設(shè)計(jì) 圖 鍵盤 電路圖 ， 按鍵功能 通過(guò)軟件 編程 設(shè)置： 按 K0為清零、復(fù)位 ； 按 K1 顯示計(jì)時(shí)時(shí)間 ； 按 K2 顯示計(jì)數(shù)脈沖數(shù) ； 此按鍵電路為低電平有效，當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸入引腳 、 、 、 端口均為高電平。軟件中還設(shè)置了按鍵防抖動(dòng)誤觸發(fā)功能，軟件中設(shè)置定時(shí)器 1 50ms 中斷一次，每次中斷都對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，如果掃描到有按鍵按下，則延遲 10ms，再次進(jìn)行鍵掃描，若仍有按鍵按下，則按鍵為真，并從 P1 口讀取數(shù)據(jù)，低電平對(duì)應(yīng)的即為有效按鍵 。 測(cè)量系統(tǒng)有 8位 共陽(yáng)的 LED數(shù)碼管，表 LED數(shù)碼管的段代碼表， 1代表對(duì)應(yīng)的筆段亮， 0代表對(duì)應(yīng)的筆段不亮。 圖 數(shù)碼管的引腳接線圖 表 驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管的段代碼表 數(shù)字 d p e c g b f a 十六進(jìn)制 共陰 共陽(yáng) 0 1 0 1 1 0 1 1 1 B7 48 1 0 0 0 1 0 1 0 0 14 EB 2 1 0 1 0 1 1 0 1 AD 52 3 1 0 0 1 1 1 0 1 9D 62 4 0 0 0 1 1 1 1 0 1E E1 5 1 0 0 1 1 0 1 1 9B 64 6 1 0 1 1 1 0 1 1 BB 44 7 0 0 0 1 0 1 0 1 15 EA 8 1 0 1 1 1 1 1 1 BF 40 9 1 0 0 1 1 1 1 1 9F 60 顯示電路 如 圖 ，其電路采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 P0 口 和 P2 口都是準(zhǔn)雙向口，輸出時(shí)需要接上拉電阻。所以 P0 口外圍電路設(shè)計(jì)為低電平xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 有效，高電平無(wú)效。如： S0 亮： 置高， 置低。 圖 顯示電路圖 串行通信模塊設(shè)計(jì) STC89 C51 單片機(jī)的串行通訊接口的輸入 \輸出為 T