基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-資料下載頁

【導(dǎo)讀】法分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式采用測速發(fā)電機(jī)為檢測元件，得到的。到的信號是脈沖信號。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)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測量方法。本文便是運(yùn)用AT89C51單片機(jī)控制的智能化轉(zhuǎn)速測量儀。過程中，需要對其進(jìn)行監(jiān)控，轉(zhuǎn)速是一個必不可少的一個參數(shù)。觀察電機(jī)運(yùn)行的基本狀況。管、HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換、及RS232構(gòu)成。系統(tǒng)及PC機(jī)與單片機(jī)之間的串行通訊。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。重點(diǎn)是測量速度并顯示在5位LED數(shù)碼管上。系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。

　　

【正文】 調(diào)試應(yīng)用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應(yīng)用程序。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運(yùn)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(jìn)行跟蹤。 跟蹤型單步執(zhí)行一條源語句程序。但是，如果調(diào)用一函數(shù)，則進(jìn)入函數(shù)中，再執(zhí)行函數(shù)的第一條源語句行前停止。 通過型單步僅執(zhí)行下一條源語句程序，然后又停止。如果是調(diào)用 一函數(shù)，運(yùn)行完整個函數(shù)并停止在函數(shù)返回處。 如果已知程序中某塊代碼實(shí)際運(yùn)行正常的情況下，仍用跟蹤調(diào)試方法，將大大浪費(fèi)時間，而且很枯燥，因此調(diào)試中第二個重要工具是在源代碼中預(yù)定處設(shè)置斷點(diǎn)，大多數(shù)調(diào)試程序通過使用斷點(diǎn)中止程序執(zhí)行。 注意：如果用戶調(diào)試高級語言，因?yàn)橄到y(tǒng)要占用 2 個斷點(diǎn)，所以可設(shè)置的斷點(diǎn)數(shù)為最大斷點(diǎn)個數(shù)減 2。 LCA51 調(diào)試軟件還提供一次性斷點(diǎn)：執(zhí)行到光標(biāo)所在行。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(dá)光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個斷點(diǎn)。 顯然，通過一系列指令查看應(yīng)用程序，了解導(dǎo)致某一錯誤的執(zhí)行也是一種非常有效的方法。 LCA51 軟件提供了以下幾種方法對變量進(jìn)行查看。 通過添加觀察項(xiàng)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(jìn)行觀察。用戶程序在單步或斷點(diǎn)停下時，將更新變量的取值。 用戶可以直接移動鼠標(biāo)到相應(yīng)的變量名上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，將出現(xiàn)一個提示窗口，顯示這個變量的當(dāng)前值。 用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)塊觀察。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 如果用戶在調(diào)試過程中了解到變量的內(nèi)容（超 值、未定義等）會對程序性能產(chǎn)生影響或引起異常時，立即更改變量的內(nèi)容是很有效的方法，以確保該值在正確范圍內(nèi)不會產(chǎn)生錯誤。 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。在更改對話框中用戶輸入要更改的取值，點(diǎn)擊確定按鈕。用戶可以在輸入框中輸入十六進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)據(jù)。 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(yùn)行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)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(jìn)行分別調(diào)試。 首先要對計(jì)算程序進(jìn)行調(diào)試，其中關(guān)鍵就是那個四字節(jié)除三字節(jié)的程序顯得尤為重要，在整個程序中，四字節(jié)的被除數(shù)是確定的常數(shù)，而除數(shù)是測量記數(shù)的值，當(dāng)各個模塊調(diào)試時，我們可以先對除數(shù)先賦不同的值，利用查看內(nèi)部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)窗口觀察出計(jì)算出來的結(jié)果和用計(jì)算器算得的結(jié)果是否一致，可以舉例多次數(shù)據(jù)，確保程序正確，才能得到想得到的數(shù)據(jù)。 其次、二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，我們依然可以利用上述列舉的方法，多次給出數(shù)據(jù)，然后運(yùn)行程序，可以設(shè)置觀察變量，觀察出程序轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 最后、拆分壓縮 BCD碼十進(jìn)制以及最后 的顯示程序，可以利用上述提到的各種方法，觀察 3034H內(nèi)部的數(shù)據(jù)，緩沖數(shù)據(jù)的觀察檢查完畢后，調(diào)用顯示程序，觀察數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)是否是內(nèi)存緩沖中需要顯示的數(shù)據(jù)。 綜合調(diào)試 在硬件和軟件單獨(dú)調(diào)試成功后進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 幾個步驟： ； ，計(jì)算出轉(zhuǎn)速值并存儲； LED數(shù)碼管把測量的數(shù)據(jù)顯示出來。 PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信成功。 故障分析與解決方案 故障出現(xiàn)情況 ： 霍爾傳感器不能產(chǎn)生有效的 TTL電平 ，產(chǎn)生波形不穩(wěn) 單片機(jī) 的中斷服務(wù)程序不能執(zhí)行 ， 不管是定時中斷還是外部中斷 ； 中斷執(zhí)行低速情況也就是軟件記數(shù)功能不對 ； 測得的轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)確 ， 而且在波形頻率變化下顯示轉(zhuǎn)速卻不變 單片機(jī)顯示部分無法工作，顯示不穩(wěn)定； 信號發(fā)生器模擬轉(zhuǎn)速測量正確，接電機(jī)不穩(wěn)定 通信時單片機(jī)接收顯示數(shù)據(jù)不正常， PC機(jī)接收亂碼； 解決方案（針對上述故障一一對應(yīng)的解決方案） ： （ 1）硬件電路中 霍爾傳感器應(yīng)工作在 5V電壓，中間引腳接地，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的外部中斷 0。在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上還要貼上一粒磁鋼，利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生方波。 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。當(dāng)波形出來后，顯示的波形不穩(wěn)，而且不夠理想，后來在信號線與地之間接了 472的瓷片電容濾波。波形得到了大大改善 ； （ 2） 首先檢查程序中的開頭，中斷入口地址，發(fā)現(xiàn)中斷定時 0的地址寫成中斷定時 1的入口地址了。外部中斷沒有執(zhí)行跟沒有中斷信號加入有關(guān)系。在前面還沒有解決的時候，我們暫時用信號發(fā)生器來代替外部中斷9的輸入，由于中斷執(zhí)行與否我們沒法看到，可以用設(shè)置中斷點(diǎn)的方法或者利用示波器，在中斷服務(wù)程序中重新編寫一些程序觀察單片機(jī)的某一輸基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 出口的波 形變換或者中斷程序中讓數(shù)碼管點(diǎn)亮等直觀可以看到的方法來檢查中斷的執(zhí)行情況； （ 3） 中斷服務(wù)程序中程序設(shè)計(jì)有問題，要先讀去反映轉(zhuǎn)速的 TH0， TL0，再去清 0，軟件記數(shù)的高字節(jié) VTT應(yīng)該在定時中斷 0中的服務(wù)程序中自增的同時清 TH0， TL0，在外部中斷程序中要讀取三字節(jié)的記數(shù)值后同時清三個記數(shù)器，再從中斷返回 ； （ 4） 在確定轉(zhuǎn)速計(jì)算程序的正確性的 條件下出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)確，就是在調(diào)用轉(zhuǎn)換程序時出現(xiàn)了問題，觀察程序時發(fā)現(xiàn)調(diào)用子程序是傳送的參數(shù)不對，在用寄存器 R的時候出現(xiàn)了重復(fù)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)了混亂。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(jìn)行計(jì)算了。 （ 5） 由于顯示部分的程序是動態(tài)顯示，是一位一位的顯示，在位選信號這里出現(xiàn)了問題，在左移的時候出現(xiàn)問題，以及顯示完一個字型后調(diào)用的延時時間不合理導(dǎo)致顯示不穩(wěn)定，出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，改變時間到 1毫秒左右就差不多對了。 （ 6） 后來在接信號發(fā)生器時候要是接正弦波時候一樣發(fā)生不穩(wěn)定跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，由此可以推測，在傳感器輸入的信號不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在霍爾傳感器信號輸出端接濾波電容以及一個 10K的上拉電阻就可以解決問題了。 （ 7）由于單片機(jī)與 PC機(jī)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(jì)。 結(jié)論與經(jīng)驗(yàn) 結(jié)論 ： 通過各方面努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)完成，系統(tǒng)各部分功能均已實(shí)現(xiàn)，單片機(jī) 能夠測量出電機(jī)的轉(zhuǎn)速并能顯示在 LED 數(shù)碼管上，并能向上位機(jī) 發(fā)送 數(shù)據(jù) ； 測量范圍也是比較寬的 60r/min36000r/min，精度也在 %，基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 都達(dá)到了比較理想的狀態(tài)。 經(jīng)驗(yàn) ： 由于本系統(tǒng)采用 5V 直流電源供電， 霍爾傳感器要選用工作電壓的范圍包含 5V 電壓的可以省去再用一個電源的麻煩，單片機(jī)等都是工作在TTL 電平的，霍爾傳感器輸出 的波形應(yīng)為 TTL 電平，以便單片機(jī)能夠識別。 數(shù)碼管要采用共陰數(shù)碼管，因?yàn)閿?shù)碼管的灌電流可以大些達(dá)到幾十毫安，但是拉電流比較小，采用共陽數(shù)碼管可能因?yàn)殡娏鬟^小而數(shù)碼管不能點(diǎn)亮數(shù)碼管，還有就是接在上拉電阻再接 5V 上，最好采用 1K 的排阻。 在制作印制電路板的過程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，沒有考慮在高頻電路中平行線之間的干擾，導(dǎo)致當(dāng)電路上電工作時就發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象， 選擇的焊盤過小，布線是線的寬度不夠，稍微大點(diǎn)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(jī)的電路工作不穩(wěn)定，在以后的設(shè)計(jì)過程中需要 注意。 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 參考文獻(xiàn) [1].何立民 .單片機(jī)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(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) .上海 :復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 1997， 8 [3].李朝青 .單片機(jī) amp。DSP 外圍數(shù)字 IC 技術(shù)手冊 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ， 1998， 4 [4].梁廷貴、王裕琛 .現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊 .北京 :科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版 社 ， 1999， 6 [5].于海生 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)選編 .北京： 清華大學(xué)出版社， [6].徐愛鈞 .智能化測量控制儀表原 理與設(shè)計(jì) . 北京： 北京航空航天大學(xué)出版 社 ， [7].周興華 .手把手教你學(xué)單片機(jī) .北京 ： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 1996， 7 [8].神龍工作室 .Protel 20xx 實(shí)用培訓(xùn)教程 .北京 ： 人民郵電出版社 ， 1995， 1 [9].扈嘯，周旭升編著 .單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門到精通 .西安： 西安電子科技 大學(xué)出版社 ， 20xx， 9 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 致 謝 本文介紹的應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng) 在電機(jī)轉(zhuǎn)速這一領(lǐng)域的應(yīng)用， 具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、通信可靠性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了 單片機(jī)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量以 及和 PC 通信 的數(shù)據(jù)傳送。 可以對電機(jī)轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性做個分析。 關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受頗多。總的來說是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。一種成就感在心頭油然而生。另外一方面，在自己的親身實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進(jìn)一步提高與改善。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是高精度大范圍的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，在實(shí)際調(diào)試中遇到的種種問題使我在設(shè)計(jì)與調(diào)試中學(xué)習(xí)到了許多知識。 整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程是對自己大學(xué)五 年所學(xué)知識歸納總結(jié)和應(yīng)用，也就是把理論知識用到實(shí)踐之中去。讓理 論和實(shí)踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實(shí)際的成果。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識的目的之所在。 除此之外，我們要在擁有扎實(shí)的專業(yè)知識的前提條件下，在整個設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中要有信心和耐心，對自己有信心，相信自己能夠很好的完成基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 本次設(shè)計(jì)任務(wù)。在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題，這是一個再學(xué)習(xí)的過程，其本身就是對自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，動手解決問題的能力。從而從各個方面得到提高與完善了自己，使自己的各個方面提高到一個新的臺階，同時為以后的工作打下基礎(chǔ)。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)能夠很好的完成。 總電路圖 基于單片機(jī) 的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSizeADate:7Oct2013 Sheet of File:D:\畢業(yè)論文\基于單片機(jī)的電動機(jī)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/RD17XTAL218XTAL119GND20PSEN29ALE/P30EA/VPP31VCC40U1AT89C51Y1 12MC130pFC230pFXT1XT2R8220R910kC310uFS1 VCCRST晶振、復(fù)位電路RSTXT1XT2