基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速表設(shè)計(jì)

1、 論文內(nèi)容 設(shè)計(jì)背景與意義 測(cè)速原理分析 at89c51介紹 硬件電路 軟件設(shè)計(jì) 總結(jié) 致謝 轉(zhuǎn)速表是機(jī)械行業(yè)必備的儀器之一，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)間長(zhǎng)，難以測(cè) 得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。而將單片機(jī)嵌入到轉(zhuǎn)速表內(nèi)可以 很大程度上改善這些缺點(diǎn)。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)展會(huì)起到不可忽視 的促進(jìn)作用。 目前常用的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有m法、t法、m/t法。 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)。但是m法在測(cè)低速時(shí)因測(cè)量時(shí)間內(nèi)的脈沖 數(shù)變小，誤差所占比例會(huì)變大，所以m法適合測(cè)量高

2、速。 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。 但t法在測(cè)高速速時(shí)測(cè)得的周期較小，誤差變大，所以t法適 合測(cè)低速。 m/t法是在m法基礎(chǔ)上吸取了t法之優(yōu)點(diǎn)而形成的。其測(cè) 速過(guò)程是：在轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖是上升沿到來(lái)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(lái)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。 本轉(zhuǎn)速表機(jī)采用的是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的 一種高性能、低功耗、帶有4k字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器 的8位cmos單片機(jī)（

3、at89c51）。與mcs-51軟 硬件完全兼容；內(nèi)部4k字節(jié)的存儲(chǔ)器；既有 eprom的可編能力。又有eprom的電擦除特性； 既有ram的訪問(wèn)速度（約60ns），又有三級(jí)加 密功能。at89c51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端 口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定 時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，可以在線編 程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在 一起，可反復(fù)擦寫。 轉(zhuǎn)速信號(hào)獲取模塊 轉(zhuǎn)速信號(hào)一般是不能直接得到的，所以要把 轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入到單片機(jī)中，首先要把轉(zhuǎn)速信號(hào)提 取出來(lái)，一般轉(zhuǎn)速信可以號(hào)采用傳感器來(lái)得到。 常用的傳感器有霍爾

4、傳感器和光電傳感器。 霍爾傳感器是靠磁性感應(yīng)來(lái)采集脈沖的，使用時(shí) 間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)磁性變小的情況，影響脈沖的采樣 精度。而光電傳感器則不存在這種情況。本次設(shè) 計(jì)就選用了光電傳感器。 整形電路 由傳感器得到的信號(hào)要經(jīng)過(guò)處理才能 發(fā)送到單片機(jī)中，信號(hào)一般要經(jīng)過(guò)整形處 理，本轉(zhuǎn)速表選用lm393對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行 放大整形。整形電路的主要作用是將正弦 波信號(hào)轉(zhuǎn)化為矩形脈沖信號(hào)。 施密特觸發(fā)器 數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常 發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理 想的情況，這時(shí)可用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整 形，獲得較理想的矩形脈沖。 鍵盤接口 鍵盤是一組開關(guān)的集合，是單片機(jī)系 統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備之一。鍵盤可以

5、分 為獨(dú)立聯(lián)接式和矩陣式兩類，每一類按其 譯碼方法又都可分為編碼及非編碼兩種形 式。非編碼鍵盤用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)識(shí)別鍵、編 碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡(jiǎn)單，價(jià) 格便宜?，F(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用非編碼 鍵盤，采用行掃描法識(shí)別按下的按鍵。本 次設(shè)計(jì)就采用的獨(dú)立鏈接式非編碼鍵盤。 驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)的輸出部分就是led顯示驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是將從單片機(jī)傳送出 來(lái)的脈沖進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)，以便于在數(shù)碼管 上顯示。它由集成電路mc14499和74ls06 來(lái)?yè)?dān)當(dāng)。 led顯示器 常用的led顯示器有l(wèi)ed狀態(tài)顯示器 （俗稱發(fā)光二極管）、led七段顯示器（俗 稱數(shù)碼管）和led十六段顯示器。發(fā)光二極 管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示； 數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；led十六段顯示器用 于字符顯示。本次設(shè)計(jì)選用了led七段顯示 器。 報(bào)警電路 在at89c51單片機(jī)的p1.1口上接上一個(gè) 報(bào)警電路。單片機(jī)p1.1口發(fā)出一串脈沖信號(hào)， 經(jīng)共射集復(fù)合放大電路放大后，使sp導(dǎo)通， 發(fā)生振動(dòng)；單片機(jī)沒(méi)有脈沖信號(hào)時(shí)，電路 工作為穩(wěn)定狀態(tài)（即不工作）。就這樣sp 兩端形成振蕩回路，發(fā)出報(bào)警聲音。通過(guò) 按鍵取消報(bào)警聲，結(jié)束后又恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，等 待下一串脈沖信號(hào)的到來(lái)。 通過(guò)利用光電傳感器采集轉(zhuǎn)速信號(hào)，利