基于51單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量與顯示系統(tǒng)-在線瀏覽
2024-08-08 01:45本頁面
【正文】 的晶振頻率0～33MHz； 256B RAM數(shù)據(jù)存儲器，前128單元作內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，可擦寫的數(shù)據(jù)，后128單元為專用寄存器。 可尋址的64KB外部數(shù)據(jù)存儲器以及控制電路。 21個特殊功能寄存器 32條可編程的I/O線(四個8位I/O并行端口) 一個可編程全雙工串行口，可作全雙工異步通信收發(fā)器使用,實現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之的串行資料傳送；也可作為同步移位器使用 五個中斷源,外中斷2個,定時/計數(shù)中斷2個,串行中斷1個；兩個優(yōu)先級，全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級。：圖 51系列單片機(jī)AT89系列單片機(jī)的型號編碼由：前綴、型號和后綴三個部分組成。（1）前綴 由字母“AT”組成，表示該器件是ATMEL公司的產(chǎn)品。 9表示內(nèi)部含 Flash存儲器， “89CXXXX”中，C表示 CMOS產(chǎn)品。 “89SXXXX”中，S表示含有串行下載 Flash存儲器。 X＝24，表示速度為24 MHz。 X＝I， 表示工業(yè)用產(chǎn)品，溫度范圍為—40～十 85℃。 X＝M， 表示軍用產(chǎn)品，溫度范圍為—55～十 150℃。 X＝／883，表示處理工藝采用 MIL—STD—883標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)采用的是AT89S52（如圖 ）它包括下列幾個部件：1） 一個8位的CPU2） 一個片內(nèi)振蕩器和時序電路3） 4KB程序存儲器ROM4） 128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM5） 兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器6） 1個可編程的全雙工串行口圖 7） 4個8位可編程并行I/O端口，即P0,P1,P2,P3口8） 64KB片外程序存儲器ROM和64KB片外數(shù)據(jù)存儲器RAM的擴(kuò)展控制電路9） 兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)，5個中斷源 LED顯示管數(shù)碼管中有8個發(fā)光二極管，其中7個發(fā)光二極管長條段狀，可組成數(shù)字字形，1個發(fā)光二極管為點狀，形成小數(shù)點，所以有時稱為七段碼。七段數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管分別命名為a、b、c、d、e、f、g、dp；“”為8個LED的公共引腳。共陽極的七段數(shù)碼管將所有LED的正極連接在公共引腳，接到電源線。共陰極的七段數(shù)碼管將所有LED的負(fù)極連接在公共引腳，接到地線。： (a)實物圖 (b)引腳外形圖 (c)共陰極法 (d)共陽極法圖 LED 顯示數(shù)碼管原理圖 傳感器最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。[2] 傳感器系統(tǒng)的原則進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。 傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源有源(a)和無源(b)傳感器的信號流程如下：無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量，激勵能傳感器承擔(dān)將某個對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。對象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測。按照其工作原理，傳感器將對象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學(xué)量，然后將此電信號分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標(biāo)示。傳感器可以直接接觸被測量對象，也可以不接觸。常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 光敏傳感器——視覺 聲敏傳感器——聽覺 氣敏傳感器——嗅覺 化學(xué)傳感器——味覺 壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。針對傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)在不同場合均需要的基本要求是：高靈敏度、抗干擾的穩(wěn)定性(對噪聲不敏感) 、線性、容易調(diào)節(jié)(校準(zhǔn)簡易) 、高精度、高可靠性、無遲滯性、工作壽命長(耐用性) 、可重復(fù)性、抗老化、高響應(yīng)速率、抗環(huán)境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力、選擇性、安全性(傳感器應(yīng)是無污染的) 、互換性、低成本、寬測量范圍、小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度、寬工作溫度范圍、傳感器的分類。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)?；瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運作的。 按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌?能耗傳感器、速度傳感器、熱敏傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。 數(shù)字傳感器——將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 開關(guān)傳感器——當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。它們中的那些對外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來制作傳感器的敏感元件。 按材料的物理性質(zhì)分：導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體、磁性材料。 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向： (1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實際使用。(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實施。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。 薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。每種工藝技術(shù)都有自已的優(yōu)點和不足。3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)分析給直流電機(jī)加載直流電，電機(jī)就會轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)速是工程上的一個常用參數(shù)。有時也用角速度表示，這時的單位相應(yīng)為rad/s。傳感器是把外界信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，是檢測和控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，在當(dāng)代科學(xué)技術(shù)中，傳感器占據(jù)了及其重要的地位。脈沖信號的獲得霍爾傳感器霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于開關(guān)信號采集的有CS30CS3040等，這種傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開路（OC）門輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。 CS3020外形圖使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。光電傳感器光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。為此，可以制作一個遮光葉片如圖3所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時，產(chǎn)生脈沖信號。 光電傳感器的原理圖光電編碼器光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號。是某光電編碼器的外形。電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示顯示部分采用4位七段數(shù)碼管，可以顯示0~9999范圍內(nèi)的數(shù)字。以透射式為例，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時，開關(guān)管關(guān)斷，否則打開。當(dāng)葉片數(shù)較多時，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個脈沖信號。對于脈沖記數(shù)，有測周和測頻的方式。測頻電路其對于正負(fù)一的信號差比較敏感，對于低頻率信號的測量誤差較大，但是本電路仍然采用測頻方式，原因是本電路對于馬達(dá)電機(jī)轉(zhuǎn)速精度要求較低，本電路還有升級為頻率計使用，而測頻方式對高頻的精度還是很高
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