基于單片機的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文(完整版)

　　

【正文】 路中平行線之間的干擾，導(dǎo)致當電路上電工作時就發(fā)生串擾的現(xiàn)象， 選擇的焊盤過小，布線是線的寬度不夠，稍微大點的電流，就可以把電路燒壞了，還有不穩(wěn)定，發(fā)生干擾等現(xiàn)象， 使得連接 PC 機的電路工作不穩(wěn)定，在以后的設(shè)計過程中需要 注意。另外一方面，在自己的親身實踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進一步提高與改善。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，特別要感謝 馬德貴 老師以及其他老師和同學(xué)給我們的熱心幫助和 鼓勵，才使得我們的畢業(yè)設(shè)計能夠很好的完成。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識的目的之所在。 關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計，感受頗多。 （ 7）由于單片機與 PC機之間的設(shè)置 以及電平轉(zhuǎn)換 不一致 具體參見通信部分的畢業(yè)設(shè)計。 利用萬用表檢查時發(fā)現(xiàn)接 5V和地的 PCB上的線都壞了，重新用線接在電路板上。 程序調(diào)試過程 ： 整個程序是一個主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個 子程序模塊進行分別調(diào)試。 通過添加觀察項菜單可以將用戶希望觀察的變量添加到觀察窗口中，長期進行觀察。 通過型單步僅執(zhí)行下一條源語句程序，然后又停止。高級語言還支持源文件調(diào)試和匯編語言指令行對照調(diào)試。即可 檢查數(shù)碼管的硬件電路是否正確，即可判斷顯示驅(qū)動電路整個完整，首先排除這里的故障。 上電后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗電路是否接錯，同時還要檢驗原理是否正確，在本次課程設(shè)計中，上電調(diào)試主要只轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的單片機控制部分、數(shù)碼管點亮部分、和上位機通信是的電平轉(zhuǎn)換和串口通信部分的硬件調(diào)試。 顯示部分程序分為兩部分：十進制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 為數(shù)碼管能夠顯示出來，需將二進制轉(zhuǎn)換為十進制，在將十進制轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD 碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 22 圖 4－ 11 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件圖 5 軟件設(shè)計 本章重點闡述測量 轉(zhuǎn)速的匯編語言。 器件的介紹 ： RS232C RS232C 是美國電氣工業(yè)協(xié)會推廣使用的一種串行 通信總路線標準，是 DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機 )和 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如 CRT)間傳輸串行數(shù)據(jù)的接口總線。 因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。 基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 17 霍爾傳感器的應(yīng)用 使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強度。 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路 集成在一起的一種傳感器。霍爾器件以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)。若顯示器的位 數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需 8位口（稱為掃描口），控制各位顯示器所顯示的字形也需一個 8 位口 （稱 為段 數(shù)據(jù) 口）。 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 a~g 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。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。 圖 42 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。 時鐘電路 時鐘電路是計算機的心臟，它 控制著計算機的工作節(jié)奏。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 10./EA/VPP：當 /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。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。 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 低功耗的閑置和掉電模式 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 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 3－ 1）對單片機模塊進行設(shè)計，要使單片機準確的測量電機轉(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。主要編寫一個外部中斷服務(wù)程 序 INT_0，讀取記數(shù)值的三個字節(jié)，并再次清 0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計算。 轉(zhuǎn)速測量部分 的 硬件設(shè)計思路：本次設(shè)計單片機 部分的硬件框圖如 圖 2－ 1所示。 系統(tǒng)要求及主要內(nèi)容 將霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號輸出入到單片機的外部中斷 0 口，單片機工作在內(nèi)部定時器工作方式 0，對周期信號進行內(nèi)部記數(shù)，調(diào)用計算公式算出轉(zhuǎn)速，調(diào)用顯示程序顯示在 LED 上，同時通過串口向 上位機發(fā)送轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù)。在這里懇請指導(dǎo)老師和各位專家老師批評指正。s widespread application, specially high performance price pared to monolithic integrated circuit39。電機在運行過程中，需要對其進行監(jiān)控，轉(zhuǎn)速是一個必不可少的一個參數(shù)。數(shù)字式通常采用光電編碼器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。 本文重點是測量速度并顯示 在 5位 LED 數(shù)碼管上。它具有功能強、體積小、可靠性高、應(yīng)用簡單靈活，因而使用非常廣泛，有力地推動各行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和更新?lián)Q代。 傳感器電路、轉(zhuǎn)速測量、 LED 顯示、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計等將在以下章節(jié)作詳細地設(shè)計。 3 系統(tǒng)總體設(shè)計 硬件電路設(shè)計思路 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。 軟件工作流程： 霍爾傳感器利用磁電效應(yīng)產(chǎn)生一周期脈沖向單片機的外部中斷 0（ ） 口 發(fā)送一個 中斷 信號， 定時器工作在內(nèi)部定時， TH0、TL0 設(shè)定初值為 0，作為除數(shù)的低兩字節(jié)，利用軟件記數(shù)器、定時器 0 中斷的次數(shù)作為除數(shù)高字節(jié)。 整個單片機測量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)為單片機控制模塊、霍爾傳感器模塊、發(fā)送模塊，各個模塊都承擔(dān)著各自的任務(wù)。 圖 41 AT89C51 引腳圖 主要特性： 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 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。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 振 蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別 為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU 停止工作。清“ 0” PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時鐘，單片機便正常運行。對于 MOS(AT89C51)單片機只基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 12 要接一個電容至 VCC即可 (見圖 4－ 3)。 LED有單個 LED和八段 LED之分，也有共陰和共陽兩種。 所謂動態(tài)顯示，就一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。 圖 47 五位動態(tài)顯示電路 霍爾傳感器簡介 霍爾器件概述 霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 16 磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。按照輸出信號的形式，可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。本次所采用的是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進行設(shè)計，下面我們將詳細的敘述。 HIN232CPE 能將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，也能將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成 RS232C 電平，只需單 +5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～ +12V。 下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的： 單片機的轉(zhuǎn)速測量完成，定時器 T0 作為內(nèi)部定時器，外部中斷來的時候讀取 TH0， TL0，并同時清零 TH0、 TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。 讀取定時值 調(diào)用除法程序 返 回 除 法 基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 26 Y N 圖 5－ 3 除法程序流程圖 按照數(shù)制轉(zhuǎn)換方法可以畫出流程圖。 上電前的調(diào)試 在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。電路上電檢查 7407是否接上電源和地讓其正常工作。 LCA51 軟件全面支持匯編語言， C51 語言， PL/M51 語言的編譯 /連接、調(diào)試。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運行應(yīng)用程序時，看到 PC 指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置， LCA51 提供以下方法對程序的執(zhí)行進行跟蹤。如果用戶按熱鍵 F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達光標行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點。 LCA51 軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€變量值范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個值而重新加載調(diào)試。 PC機與單片機之間的通信成功。在波形頻率 改變而轉(zhuǎn)速不改變由于在調(diào)用顯示程序時候在調(diào)用之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時進行計算了。 基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 37 參考文獻 [1].何立民 .單片機應(yīng)用技術(shù)選編 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 1997， 10 [2].張有德 .單片微機原理、應(yīng)用與實驗 .上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 1997， 8 [3].李朝青 .單片機 amp。此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是高精度大范圍的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實際調(diào)試中遇到的種種問題使我在設(shè)計與調(diào)試中學(xué)習(xí)到了許多知識。 總電路圖 基于單片機 的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計 40 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSizeADate:7Oct2013 Sheet of File:D:\畢業(yè)論文\基于單片機的電動機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)電路.ddbDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RST/Vpd9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND