【正文】 ）將式（113）與（110）比較可知，采用多周期測(cè)量相對(duì)精度大大提高。因此，為了提高測(cè)量精度，高轉(zhuǎn)速時(shí)需要連續(xù)測(cè)量數(shù)個(gè)周期。分別對(duì)式（13）和式（15）求微分 （17） （18）將式（17）代入（18），得 （19）式中，△N量化誤差，△N=177。利用除法子程序，即可求出轉(zhuǎn)速。為了減少誤差，在轉(zhuǎn)速小于3600rpn時(shí)采用T法計(jì)算轉(zhuǎn)速，而大于3600rpn就進(jìn)行M法計(jì)算轉(zhuǎn)速。其測(cè)速過程是：在轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖是上升沿到來時(shí)啟動(dòng)定時(shí)（定時(shí)時(shí)間為Tc）,同時(shí)計(jì)傳感器輸出脈沖個(gè)數(shù)和時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，定時(shí)時(shí)間到，先停止對(duì)傳感器輸出脈沖的計(jì)數(shù)，待下一個(gè)傳感器輸出脈沖上升沿到來時(shí)在停止對(duì)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)，由記錄的兩脈沖m1和m2求出轉(zhuǎn)速。經(jīng)分析得知，T法在測(cè)低速時(shí)相對(duì)誤差較小。經(jīng)分析得知，M法在測(cè)高速時(shí)相對(duì)誤差較小。1 轉(zhuǎn)速表原理目前常用的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有M法、T法、M/T法。這次所設(shè)計(jì)出來的轉(zhuǎn)速表的測(cè)量范圍是0~9999r/min，相對(duì)誤差小于177。另外還有轉(zhuǎn)速超限報(bào)警功能，用與單片機(jī)輸入輸出口連接的控制鍵輸入轉(zhuǎn)速上限，當(dāng)所測(cè)量的轉(zhuǎn)速超過這個(gè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲音。本設(shè)計(jì)通過由傳感器、放大電路、整形電路和單片機(jī)等組成的測(cè)量電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算、控制。轉(zhuǎn)速表性能的提高對(duì)機(jī)械行業(yè)的其他領(lǐng)域的發(fā)展起到不可忽視的促進(jìn)作用。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、功能強(qiáng)、智能化。它是先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門新技術(shù)。其中單片機(jī)構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)愈來愈受到人們的關(guān)注。目前廣泛使用的普通式轉(zhuǎn)速表，其電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，穩(wěn)定性差，成本高，抗干擾能力差,測(cè)量精度與范圍不能兼顧，而且采樣的時(shí)間常，難以測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，更不具備如轉(zhuǎn)速值的永久存儲(chǔ)、報(bào)警值設(shè)置，定時(shí)打印等功能。它可以用來測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。本設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是電路較簡(jiǎn)單、功能完善、測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。充分發(fā)揮單片機(jī)的性能。數(shù)字式轉(zhuǎn)速表就是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，并可以和PC機(jī)進(jìn)行通信，顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并觀察電機(jī)運(yùn)行的基本情況。本文便是運(yùn)用AT89C51單片機(jī)控制的數(shù)字式轉(zhuǎn)速表。在轉(zhuǎn)速計(jì)量方面，數(shù)字轉(zhuǎn)速表更是一種理想的測(cè)量?jī)x器。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)作者姓名：鄒光明專業(yè)名稱：自動(dòng)化指導(dǎo)教師：楊明 講師基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)摘要隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)量技術(shù)相應(yīng)地也得到迅速發(fā)展。在這個(gè)領(lǐng)域中，數(shù)字儀表越來越現(xiàn)實(shí)它的優(yōu)越性和生命力：精度高、速度快、便于記錄、控制和傳遞，因而數(shù)字式儀表得到了廣泛的應(yīng)用。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價(jià)格比的單片機(jī)的出現(xiàn)，以單片機(jī)為核心的數(shù)字轉(zhuǎn)速表更是得到了廣泛應(yīng)用。電機(jī)在運(yùn)行過程中，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，轉(zhuǎn)速是一個(gè)必不可少的參數(shù)。本設(shè)計(jì)主要用AT89C51作為控制核心，由霍爾傳感器，LED數(shù)碼顯示管，施密特觸發(fā)器等構(gòu)成。本文重點(diǎn)是數(shù)字轉(zhuǎn)速表的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：AT89C51 轉(zhuǎn)速表 數(shù)字 41 AbstractWith the development of modern,measurement technology has been rapid development. In this area,the digital instrument is more realistc its superiority and vitality: high precison, fast, easy to record, easy to control and transmission, so the digital instrument has been used widely. In the measurement of motor speed,digital tachometer is an ideal measuring instruments. With the extensive application of microputer, especially the emergence of singlechip, high performance and low cost, making the digital tachometer has been widely applied as the microcontroller core.This article, we use the AT89C51 microcontroller to control the digital tachometer. During operation, the motor needs to be monitoring, speed is an essential parameter. Digital tachometer to measure motor speed, and can municate with a PC, display the motor speed, and observe the motor running.This design with AT89C51 as control core, by the Hall sensor, LED digital display tube, the position of the Schmitt trigger,and so on. Give full play to the performance of the microcontroller. This article focuses on the hardware and software design of the digital tachometer.The advantage of a simple hardware and software capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, costeffective and so on.Keywords: AT89C51,Tachometer,Digital目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11 轉(zhuǎn)速表原理 2 2 2 4 52 單片機(jī)介紹 6 AT89C51簡(jiǎn)介 6 AT89C51引腳說明 7 9 93 硬件電路 10 10 12 12 13 14 14 15 LED顯示器 18 LED工作原理 19 20 20 214 軟件設(shè)計(jì) 22 22 23 25 26 26結(jié)論 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄一：系統(tǒng)總圖 30附錄二：主程序 31附錄三：按鍵程序 37附錄四：顯示程序 39附錄五：報(bào)警子程序 41前言轉(zhuǎn)速表是機(jī)械行業(yè)必備的儀器之一，在自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置中應(yīng)用十分廣泛。常用于電機(jī)、電扇、造紙、塑料、化纖、洗衣機(jī)、汽車、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用愈來愈廣泛，愈來愈深入。現(xiàn)在可以毫不夸張的說：沒有微型計(jì)算機(jī)的儀器不能稱為先進(jìn)的儀器。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)是內(nèi)部含有微型計(jì)算機(jī)用于完成智化功能的電子系統(tǒng)。它最大的特點(diǎn)是它的“嵌入”性，也就是它“嵌入”到儀器儀表的內(nèi)部，使用者甚至感覺不到它的存在，但它卻在那里“默默”地工作。將單片機(jī)嵌入到轉(zhuǎn)速表內(nèi)可以很大程度上改善轉(zhuǎn)速表的穩(wěn)定性、抗干擾能力、體積、功能、測(cè)量精度與范圍等性能。本設(shè)計(jì)就是以單片機(jī)為核心的數(shù)字式轉(zhuǎn)速表，轉(zhuǎn)速表要顯示轉(zhuǎn)速要解決很多問題，比如信號(hào)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)顯示等。所得轉(zhuǎn)速由串行口送出到LED數(shù)碼管組成的4位靜態(tài)顯示電路，用以顯示轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。%，能自動(dòng)變換周期，且具有聲光報(bào)警功能。M法（即測(cè)頻法）是指在固定的時(shí)間內(nèi)測(cè)出轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù)。T法（即測(cè)周期法）是指在轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖周期內(nèi)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)出轉(zhuǎn)速脈沖周期，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)速。M/T法是指在M法基礎(chǔ)上吸取了T法之優(yōu)點(diǎn)而形成的。假定旋轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)速傳感器輸出p個(gè)脈沖，又設(shè)轉(zhuǎn)速N，時(shí)鐘頻率為f0，則 (11)通過式（11）可方便地計(jì)算出轉(zhuǎn)速，因?yàn)椴淮嬖谡`差，的最大誤差為一個(gè)時(shí)鐘，所以M/T法測(cè)速時(shí)的相對(duì)誤差為： (12)在式（12）中，由于m2通常較大，固相對(duì)誤差較小，即該測(cè)量方法精度較高，在本轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)中，我采用的是M/T法。根據(jù)轉(zhuǎn)速、周期、頻率之間的關(guān)系可知 （13） （14） （15）式中，—被測(cè)轉(zhuǎn)速，r/min；—轉(zhuǎn)速信號(hào)周期，s；—轉(zhuǎn)速信號(hào)頻率，Hz；—計(jì)算脈沖的周期，又稱時(shí)基，本儀表Tc=4us；將式（15）帶入（13）得 (16)用十六進(jìn)制數(shù)表示為式中N已存入75H、74H、73H單元。下邊計(jì)算該系統(tǒng)的相對(duì)誤差。1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，又已知時(shí)基Tc=4us，故 (110)由式（110）可知，相對(duì)誤差與頻率成正比，即相對(duì)誤差隨轉(zhuǎn)速的升高而升高。本設(shè)計(jì)中為4個(gè)周期，即測(cè)得的N為4個(gè)周期內(nèi)的總和，所以 （111） （112）用十六進(jìn)制數(shù)表示，為對(duì)式（112）進(jìn)行微分 因此可求出高速測(cè)量時(shí)的相對(duì)誤差 同樣，代入Tc=4us，△N=177。例如，當(dāng)n=3000r/min時(shí)，由式（110）可求出，其相對(duì)誤差為當(dāng)n=6000r/min時(shí)，由式（112）計(jì)算出相對(duì)誤差為該儀表設(shè)置的臨界轉(zhuǎn)速為3662r/min，其對(duì)應(yīng)的每周期計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)。若低于此臨界值，則仍按低速測(cè)量，若高于它，便主動(dòng)轉(zhuǎn)入高轉(zhuǎn)速測(cè)量，即連續(xù)測(cè)量4個(gè)周期。為了得到計(jì)數(shù)脈沖，可以采用門控方式的硬件技術(shù)方法，也可以采用中斷方式的軟件計(jì)數(shù)方法。CPU在每個(gè)周期的S5P2狀態(tài)時(shí)，采樣T0，所以需要2個(gè)機(jī)器周期才能識(shí)別一個(gè)T0的負(fù)跳變，即T0的周期至少應(yīng)等于2倍機(jī)器周期。由此可知，最低計(jì)數(shù)脈沖周期Tc為4us，可由ALE信號(hào)經(jīng)74LS74中的兩個(gè)D觸發(fā)器4分頻后取得。在初