基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計-畢業(yè)設計論文

1、分類號 TP722.5 單位代碼 10642 密 級 公 開 學 號學士學位論文論文題目：基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計論文作者：指導教師：學科專業(yè)：電氣工程與自動化提交論文日期：2011年11月05日論文答辯日期：2011年11月13日學位授予單位：重慶文理學院中 國 重 慶2011年11月Graduation Thesis of Chongqing University of Arts and sciencesMicrocontroller-based Speed Measurement SystemDesignCandidate:Supervisor:Major: Electrical E

2、ngineering and AutomationCollege of Electron & Electrical EngineeringChongqing University of Arts and SciencesNovember,2011重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計) 目錄目錄摘要 . Abstract . 1引言 . 11.1選題目的和意義 . 11.2國內外研究現(xiàn)狀綜述 . 12系統(tǒng)總體設計 . 22.1 系統(tǒng)設計要求 . 22.2 系統(tǒng)設計思想 . 22.3設計要完成的任務 . 23 設計方案論證與選擇 . 23.1 傳感器的選擇 . 23.2單片機的選擇 . 33.3 顯示

3、模塊的選擇 . 34各部分器件介紹 . 34.1 AT89C51單片機 . 34.2霍爾元件 . 74.3 LCD1602 . 84.4蜂鳴器 . 115軟件設計 . 125.1設計思想 . 125.2總體設計流程 . 126仿真與調試 . 136.1 Keil軟件簡介 . 136.2 Proteus軟件簡介 . 136.3應用Keil軟件進行程序調試 . 136.4 Proteus軟件仿真 . 137 軟硬件聯(lián)調 . 148結束語 . 16參考文獻： . 17致謝 . 18附錄： . 19重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計) 中文摘要摘要在生產過程中，對電機轉速進行精確的測量十分必要。本系統(tǒng)以

4、A3144霍爾傳感器進行轉速信號的采集，AT89C51單片機作為主控制器進行轉速的測量，采用液晶LCD1602進行實時顯示，并通過按鍵進行轉速的設置和調整。該系統(tǒng)具有頻率響應快，抗干擾能力強，利用脈沖計數(shù)法實現(xiàn)了對轉速的測量，通過LCD準確直觀地顯示電機的轉速值。具有很好的應用價值。關鍵詞：單片機；霍爾傳感器；轉速測量重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計) 英文摘要AbstractIn the production process, the motor speed is necessary for accurate measurements. This system to A3144 hall s

5、ensor for speed signal collection，AT89C51 microcontroller as the main controller for speed measurement，using real-time LCD1602 LCD display, and through the buttons to speed settings and adjustments . The system has a frequency response fast, anti-interference ability, the use of pulse counting metho

6、d to achieve a measure of speed, through the LCD accurate and direct-viewing showing motor speed value. Has the very good application value.Keywords: Single-chip microcomputer; Hall sensors;Speed measurement重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)1引言在生產中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合。例如在發(fā)動機、電動機、卷揚機、機床主軸等旋轉設備的試驗、運轉和控制中，常需要測量和顯示其轉速。測量轉速

7、的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。數(shù)字式通常采用光電編碼器、圓光柵、霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。隨著微型計算機的廣泛應用，特別是高性能價格比的單片機的出現(xiàn)，轉速測量普遍采用以單片機為核心的數(shù)字式測量方法，智能化微電腦代替了一般機械式或模擬式結構。1.1選題目的和意義隨著超大規(guī)模集成電路技術的提高，尤其是單片機應用技術以其功能強大，價格低廉的顯著特點，使全數(shù)字化測量轉速系統(tǒng)得以廣泛應用。由于單片機在測量轉速方面具有體積小、性能強、成本低的特點，越來越受到企業(yè)用戶的青睞。轉速是工程中應用非常廣泛的一個參數(shù)，其測量方法較多，而模擬量的采

8、集和模擬處理一直是轉速測量的主要方法，但這種測量技術已不能適應現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測量得到普遍應用，特別是單片機對脈沖數(shù)字信號的強大處理能力，使得全數(shù)字量系統(tǒng)越來越普及，其轉速測量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。在測量范圍和測量精度方面都有極大的提高。本設計題目以單片機為核心設計的轉速測量系統(tǒng)，在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價值?？梢詰糜诠I(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機轉速檢測和控制、水泵流量控制以及需要利用轉速檢測來進行控制的諸多場合，如車輛的里程表、車速表等?？傊?，轉速測量系統(tǒng)的研究是一件

9、非常有意義的課題！1.2國內外研究現(xiàn)狀綜述轉速測量是能源設備與動力機械機械性能測速中的一個重要的特性參量，因為動力機械的許多特性參數(shù)是根據它們與轉速的函數(shù)關系來確定的，例如壓縮機的排氣量、軸功率、內燃機的輸出功率等，而且動力機械的振動、管道氣流脈動、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉速密切相關。轉速測量的方法很多，測量儀表的型式也多種多樣，其使用條件和測量精度也各不相同。根據轉速測量的工作方式可分為兩大類：接觸式轉速測量儀表與非接觸式轉速測量儀表。前者在使用時必須與被測軸直接接觸，如離心式轉速表、磁性轉速表與測速發(fā)電機等；后者在使用時不需要與被測轉軸接觸，如光電式轉速表、電子數(shù)字式轉速表、閃光測速

10、儀等。測量發(fā)動機轉速的傳統(tǒng)方法是使用光電式轉速測量表。用這種方法測量時，既要在發(fā)動機轉動軸上粘貼光標紙，又要求測量人員把轉速表與光標紙的距離控制在很近的范圍，測量十分不方便。隨著科學技術的迅速發(fā)展，轉速測量儀表已步入現(xiàn)代化、電子化的行列。過去曾經使用過的接觸式測量儀表，如離心式轉速表、磁性轉速表、微型發(fā)電機轉速表及鐘表式定時轉速表，均已先后受到冷落；而利用已知頻率的閃光與被測軸轉速同步的方法來測速的閃光測速儀，雖屬于非接觸式儀表，目前仍有應用，但第 1 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計也退居次要地位。取而代之的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測速儀表。這類轉速儀表大多具有體積小、重量輕、

11、讀數(shù)準確、使用方便等優(yōu)點，容易實現(xiàn)電腦熒屏顯示和打印輸出，能夠連續(xù)的反應轉速變化，既能測定穩(wěn)定情況下的平均轉速，也能夠用來在足夠小的時間間隔這一特定條件下測定發(fā)動機的瞬時轉速。轉速測量的應用系統(tǒng)在工業(yè)生產、科技教育、民用電器等各領域的應用極為廣泛，往往成為某一產品或控制系統(tǒng)的核心部分，其各種參數(shù)在不同的應用中有其側重，但轉速測量系統(tǒng)作為普遍的應用，在國民經濟發(fā)展中，有重要的意義。2系統(tǒng)總體設計2.1 系統(tǒng)設計要求利用開關型霍爾傳感器實現(xiàn)對轉速的測量。利用AT89C51單片機來實現(xiàn)設計要求。2.2 系統(tǒng)設計思想以單片機AT89C5l為控制核心，用霍爾集成傳感器作為測量轉速的檢測元件，最后用字符型

12、液晶顯示器LCD1602(HD44780控制)顯示小型直流電動機的轉速，系統(tǒng)總體構成如圖1所示。圖1 系統(tǒng)框圖2.3設計要完成的任務根據設計要求，初步制定電路框圖。利用proteus仿真軟件畫出電路原理圖。編寫程序。利用Keil51軟件的uVision2集成環(huán)境對系統(tǒng)工作軟件進行編譯、調試和仿真。 搭接硬件電路。軟硬件聯(lián)合調試。3 設計方案論證與選擇3.1 傳感器的選擇方案一：采用開關型霍爾傳感器A3144以及磁鋼，由它們來檢測電機的轉速。工作方式為：將磁鋼安裝在電機的轉軸上，而霍爾傳感器則放在轉軸的旁邊，霍爾傳感器連接在電路中，當磁鋼隨轉軸經過霍爾傳感器時，由開關型霍爾傳感器的工作原理知，此

13、時將輸出一個低電平信號；而當磁鋼離開霍爾傳感器后，又將輸出一個高電平。這樣通過高低電平的轉換，將其送入單片機后就可以測量它的轉速。方案二：采用紅外光電傳感器，進行非接觸式檢測。當有物體擋在紅外光電發(fā)光二第 2 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。系統(tǒng)在光電傳感器收發(fā)端間加入電動機，并在電動機的轉軸上安裝一轉盤。在這個轉盤的邊沿處挖出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。每當轉盤隨著后輪旋轉的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。把這些脈沖通過一系列的波形

14、整形成單片機可以識別的TTL電平，即可算出輪子即時的轉速。兩個方案的主體電路相同，只是傳感的的選擇不同。而選擇開關型霍爾傳感器則具有多種優(yōu)點：精度高：在工作溫度區(qū)內精度優(yōu)于1%。過載能力強：當原邊電流超負荷，模塊達到飽和，可自動保護，即使過載電流是額定值的20倍時，模塊也不會損壞。模塊的高靈敏度，使之能夠區(qū)分在“高分量”上的弱信號，例如：在幾百安的直流分量上區(qū)分出幾毫安的交流分量。還可以通過使用多塊磁鋼來倍頻，以增加測量的精度。鑒于以上考慮，最終選定方案一。3.2單片機的選擇方案一：采用型號為AT89C51的單片機作為主控制器。AT89C51是帶4K字節(jié)閃爍可編程擦除只讀存儲器的低電壓、高性能

15、CMOS8位微處理器。它將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，為許多控制提供了靈活性高且價格低廉的方案。方案二：采用單片機C8051F060作為主控制器，使用霍爾傳感器進行測量的直流電機轉速測量系統(tǒng)。C8051F060系列單片機是美國CYGNAL公司推出的一種與51系列單片機內核兼容的單片機。C8051F060作為新一代8051單片機，具有功能強大、體積小、工作穩(wěn)定等特點，適用于復雜控制系統(tǒng)。故選擇方案一。3.3 顯示模塊的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價格適中,亮度高，顯示數(shù)字合適,但是連接復雜，耗電流大，驅動電路復雜。方案二：采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管

16、是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示簡單文字比較適合,如果顯示數(shù)字則浪費資源,而且價格也相對較高。方案三：采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,并且連接很方便。故選擇方案三。4各部分器件介紹4.1 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，第 3 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)

17、標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖2是常用的一種單片機，型號為AT89C51，它將計算機的功能都集成到這個芯片內部去了，就這么一個小小的芯片就能構成一臺小型的電腦，因此叫做單片機4。圖2 AT89C51芯片圖它有40個管腳，分成兩排，每一排各有20個腳，其中左下角標有箭頭的為第1腳，然后按逆時針方向依次為第2腳、第3腳第40腳。在40個管腳中，其中有32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉與反轉、控制電梯的升與降等，

18、這32個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術中，每個端口都有一個特定的名字，比如第一腳的那個端口叫做“P1.0”。l 與MCS-51 兼容l 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器l 壽命：1000寫/擦循環(huán)l 數(shù)據保留時間：10年l 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hzl 三級程序存儲器鎖定l 128*8位內部RAMl 32可編程I/O線l 兩個16位定時器/計數(shù)器l 5個中斷源l 可編程串行通道l 低功耗的閑置和掉電模式l 片內振蕩器和時鐘電路4第 4 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)圖3 AT89C51管腳分布l VCC：供電電壓l GND：接地。l P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/

19、O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時,P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。l P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，l P2口：P2口為一個內部上拉電阻的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

20、”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。l P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由第 5 頁 共 22 頁 P1口作為第八位地址接收。基于單片機

21、的轉速測量系統(tǒng)設計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。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。表1 P3口管腳第二功能編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 P3.0 RXD 串行輸入口 P3.4 T0 定時器0外部輸入P3.1 TXD 串行輸出口 P3.5 T1 定時器1外部輸入P3.2 INT0 外部中斷0 P3.6 WR 外部數(shù)據存儲器寫選通P3.3 INT1 外部中斷1 P3.7 RD 外部數(shù)據存儲器讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。l RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 l ALE

22、/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。l PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問

23、外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 l EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。l XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。l XTAL2：來自反向振蕩器的輸出4。管腳如圖3所示。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石英晶體振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL

24、2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度2。整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟第 6 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結

25、振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止2。4.2霍爾元件根據霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用?；魻杺鞲衅鰽3144是Allegro MicroSystems公司生產的寬溫、開關型霍爾效應傳感器，其工作溫度范圍可達-40150。它由電壓調整電路、反相電源保護電路、霍爾元件、溫度補償電路、微信號放大器、施密特觸發(fā)器和OC門輸出極構成，通過使用上拉電阻可以將其輸出接入CMOS邏輯電路。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點，有兩

26、種封裝形式，一種是3腳貼片微小型封裝，后綴為“LH”；另一種是3腳直插式封裝，后綴為“UA”。A3144E系列單極高溫霍爾效應集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作?？蓱糜谄嚬I(yè)和軍事工程中。霍爾傳感器的外形圖和與磁場的作用關系如圖4所示。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。圖4霍爾傳感器及其磁鋼外形圖霍爾傳感器的接線圖如圖5所示。圖5霍爾傳感器的接線圖第 7 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計測量電機轉速的

27、第一步就是要將電機的轉速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數(shù)?；魻柶骷鳛橐环N轉速測量系統(tǒng)的傳感器，它有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優(yōu)點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖6所示，當電機轉動時，帶動傳感器運動，產生對應頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數(shù)器或其他的脈沖計數(shù)裝置，進行轉速的測量。圖6霍爾器件測速原理轉速的測量方法很多，根據脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉速測量的方法主要有M法(測頻法)、T法(測周期法)和MPT法(頻率周期法)，該系統(tǒng)采用了M法(測頻法)。由于轉速是以單位時間內轉數(shù)來衡量，在變換過程中多數(shù)是有規(guī)律的重復運動。根據霍爾效應原理，將一

28、塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨側軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤下方安裝一個霍爾器件，轉盤隨軸旋轉時，受磁鋼所產生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉速成正比。脈沖信號的周期與電機的轉速有以下關系： 60n= (1-1) PT式中：n為電機轉速；P為電機轉一圈的脈沖數(shù)；T為輸出方波信號周期。根據式(1-1)即可計算出直流電機的轉速?；魻柶骷怯砂雽w材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場B，在沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運動，結果在器件的兩個側面之間產生霍爾電勢。其大小和外磁場及電流大小成比例。霍爾開關傳感器由于其體積小，無觸點，動態(tài)特性好，使

29、用壽命長等特點，故在測量轉動物體旋轉速度領域得到了廣泛應用。4.3 LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線第 8 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。一般LCD1602字符型液晶顯示器實物如圖7所示4。圖7 LCD1602實物圖1. LCD1602

30、類型LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如圖8所示。圖8 1602帶背光與不帶背光差別圖2.LCD1602主要技術參數(shù)l 顯示容量:162個字符l 芯片工作電壓:4.55.5Vl 工作電流:2.0mA(5.0V)l 模塊最佳工作電壓:5.0Vl 字符尺寸:2.954.35(WH)mm第 9 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計3. LCD1602引腳功能LCD1602采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2。表2 LCD1602引腳接口說明編號 符號 1 2

31、 3 4 5 6 7 8VSS VDD VL RS R/W E D0 D1引腳說明電源地 電源正極 液晶顯示偏壓 數(shù)據/命令選擇 讀/寫選擇 使能信號 數(shù)據 數(shù)據編號 9 10 11 12 13 14 15 16符號D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK引腳說明數(shù)據 數(shù)據 數(shù)據 數(shù)據 數(shù)據 數(shù)據 背光源正極 背光源負極第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據寄存器、低電平時選擇

32、指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負極10。 4.與單片機的硬件連接第 10 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)圖9 1602與單片機接線圖硬件連接圖如圖9所示。4.4蜂鳴器蜂鳴器如圖10所示，是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，

33、廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。報警器的種類很多，比如：揚聲器、蜂鳴器等，本設計中選用電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。圖10蜂鳴器外形圖第 11 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計5軟件設計5.1設計思想本系統(tǒng)采用AT89C51中的INT0中斷對轉速脈沖計數(shù)。定時器T0工作于定時方式， 工作于方式1。每到1s讀一次外部中斷INT0計數(shù)值，

34、此值即為脈沖信號的頻率，代表的即是電機的轉速。5.2總體設計流程先進行初始化設置各定時/計數(shù)器初值，然后判斷是否啟動系統(tǒng)進行測量。如果是，就啟動系統(tǒng)運行。如果不是就等待啟動。啟動系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測脈沖到來后，啟動外部中斷，每來一個脈沖中斷一次，記錄脈沖個數(shù)。同時啟動T0定時器工作，每1秒定時中斷一次，讀取記錄的脈沖個數(shù)，即電機轉速。連續(xù)采樣三次，取平均值記為一次轉速值。再進行數(shù)值的判斷，若數(shù)值高于14r/sec則報警并返回初始化階段，否則就進行正常速度液晶顯示。圖11程序框圖所示.圖11 程序框圖 第 12 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)6仿真與調試6.1 Keil軟件

35、簡介KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。6.2 Proteus軟件簡介Proteus軟件是一種低投資的電子設計自動化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和

36、直流等數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結果的影響，Proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設計功能，同時可以仿真單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量

37、的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。6.3應用Keil軟件進行程序調試軟件的調試必須在開發(fā)系統(tǒng)的支持下進行。先分別調試通過各個模塊程序,然后調試中斷服務程序,最后調試主程序,將各部分連接進行調試。調試的范圍可以由小到大,逐步增加,必要的中間信號可以先做設定。通常交叉使用單步運行,斷點運行,連續(xù)運行等多種方式,每次執(zhí)行完畢后,檢查CPU執(zhí)行現(xiàn)場,RAM的有關內容,I/O接口的狀態(tài)等。發(fā)現(xiàn)一個問題,解決一個問題,直至全部通過。首先新建一個工程項目文件;其次為工程選擇目標器件;再次為工程項目設置

38、軟硬件調試環(huán)境；并創(chuàng)建源程序文件并輸入程序代碼，及保存創(chuàng)建的源程序項目文件；最后把源程序文件添加到項目中。6.4 Proteus軟件仿真在Proteus軟件中畫出原理圖,向單片機中加入需要調試的程序的.hex文件,便可以進行調試了。由于Proteus中沒有霍爾傳感器，因此，在電路圖中運用信號發(fā)生器代替，其電路圖如圖12所示：第 13 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計圖12 仿真電路圖啟動proteus仿真后，LCD1602輸出結果如圖13所示。圖13 仿真結果顯示7 軟硬件聯(lián)調使用Keil、Proteus軟件進行調試仿真模擬，直到滿足設計要求后，將程序燒到AT89C51片中進行軟硬

39、件聯(lián)調。1用示波器測得霍爾傳感器out端輸出波形如圖14所示：第 14 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)圖14 示波器輸出波形2硬件實物如圖15、圖16所示：圖15 硬件實物圖第 15 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計圖16 硬件實物8結束語通過本次設計，學習了霍爾傳感器、AT89C51單片機、LCD1602顯示等相關知識，查閱了相關資料，實現(xiàn)了“基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計”的基本要求。所設計的系統(tǒng)具有以下功能：1本設計采用AT89C51單片機作為測量轉速的主CPU芯片，系統(tǒng)硬件設備結構簡單合理，成本低，實時性好。2測速系統(tǒng)采用霍爾傳感器作為敏感速率信號，具有頻

40、率響應快，抗干擾能力強等特點?；魻杺鞲衅鞯妮敵鲂盘柦浶盘栒{理后，通過單片機對連續(xù)脈沖記數(shù)來實現(xiàn)轉速測量，充分利用了單片機的內部資源，有很高的性價比。3通過采用LCD1602顯示測速值，直觀、穩(wěn)定，易于實現(xiàn)，該顯示方式可以推廣到其他工程應用領域。4測速系統(tǒng)的功能還有待進一步擴充，如判別電機轉動方向、電路布局、和抗干擾方面還有很大的提升空間。第 16 頁 共 22 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)參考文獻：1馮先成單片機應用系統(tǒng)設計M北京航空航天大學出版社，20092馬光單片機原理及應用M機械工業(yè)出版社，20063王曉東算法設計與分析M北京清華大學出版社，20034李全利單片機原理及接口技術M

41、高等教育出版社，20095胡杰，吳磊，趙鳴51單片機C語言應用與開發(fā)M北京航空航天大學出版社,20106張洪潤單片機原理及應用M清華大學出版社，20057蔡民文，馮先成單片機課程設計M武漢華中科技大學出版社，20078付家才單片機實驗與實踐M北京：高等教育出版社，20069張文灼單片機應用技術M北京:機械工業(yè)出版社,201010汪道輝單片機系統(tǒng)設計與實踐M北京:電子工業(yè)出版社，200611李光飛單片機C程序設計實例指導M北京：北京航空航天大學出版社，200512高鋒單片機應用系統(tǒng)設計及實用技術M北京:機械工業(yè)出版社，200413洪志剛，杜維玲，井娥林單片機應用系統(tǒng)設計M北京:機械工業(yè)出版社,2

42、01114曹建樹，夏云生，曾林春51單片機實用教程M中國石化出版社，201015郁有文，常健，程繼紅傳感器原理及工程應用M西安電子科技大學出版社，200816來清民傳感器與單片機接口及實例M北京航空航天大學出版社，2008第 17 頁 共 22 頁基于單片機的轉速測量系統(tǒng)設計 致謝致謝本論文是在我的導師廖長榮的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W風格、樂觀開朗的性格、幽默機智的談吐深深地令我折服。從論文的選題到完成，都傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！關于本次畢業(yè)設計，自己感受頗多?？偟膩碚f是可以的，富有收獲。盡管其中充滿了艱辛與困難，但看到自己的成果

43、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。本次畢業(yè)設計，在實際調試中遇到的種種問題，讓我在設計與調試的過程中學習到了許多知識。最后感謝教過我的所有老師們，你們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣，你們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝所有關心和幫助過我的老師、同學和朋友！感謝在百忙之中抽時間對本論文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師！2011年11月 于重慶第 18 頁 共 20 頁重慶文理學院本科生畢業(yè)論文(設計)附錄：軟件設計程序：#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*-端口命名-*/sb