基于單片機(jī)和藍(lán)牙的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、題 目 基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 某某某 學(xué)號(hào) 1213024106 所在學(xué)院 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 通 信 工 程 專 業(yè) 1204 班 指導(dǎo)教師 某 某 某 _ 完成地點(diǎn) 物 理 與 電 信 工 程 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 室 2016 年 6 月 6 日陜西理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 通信工程(通信1204) 學(xué)生姓名 某某某 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 2015 年 11 月 9 日 起至 2016 年 6 月 4 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn): 物理與電信工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室 四

2、、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成內(nèi)容及相關(guān)要求： 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，測量轉(zhuǎn)速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(jī)為檢測元件，得到的信號(hào)是模擬量。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(hào)是脈沖信號(hào)。藍(lán)牙技術(shù)作為一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，可提供低功耗、 短距離的無線空中接口，在各種固定與移動(dòng)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線通信。本課題具體要求如下： 1.理解電機(jī)測速的工作原理，掌握藍(lán)牙技術(shù)的工作原理； 2.利用藍(lán)牙技術(shù)完成電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的顯示； 3.系統(tǒng)集成，完成功能調(diào)試。 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)收集資料及參考文獻(xiàn)： 1 關(guān)于該項(xiàng)目的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2 查找相關(guān)

3、電子元器件資料，為器件選型做準(zhǔn)備3 關(guān)于單片機(jī)開發(fā)的應(yīng)用資料 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排：1.103.18：查閱資料（參考文獻(xiàn)不少于10篇），進(jìn)行方案論證，完成開題報(bào)告。完成不少于3000字的外文翻譯； 3.194.30：設(shè)計(jì)硬件電路，編寫相關(guān)軟件、完成電路仿真及樣機(jī)調(diào)試； 5.15.18：完善系統(tǒng)調(diào)試，撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收等工作； 5.19-6.10：整理資料，修改畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師簽名 某某某 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名 某某某 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽名 某某某 批準(zhǔn)日期 2016-01-10 基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 某某某（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信1204班，陜西 漢中

4、 723003）指導(dǎo)教師：某某某 摘 要 隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，于是對電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量就顯得十分必要，同時(shí)也對測量技術(shù)提出了更高的要求。本文設(shè)計(jì)了一種以STC89C51單片機(jī)作為主控核心10，利用霍爾傳感器進(jìn)行直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量，然后通過藍(lán)牙模塊HC-05進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最后將所測速度實(shí)時(shí)顯示于LCD1602的測量系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)在于，根據(jù)霍爾傳感器的工作原理及工作過程，利用脈沖計(jì)數(shù)法來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的測量，還有藍(lán)牙模塊的配對及結(jié)合單片機(jī)的使用。在硬件電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，采用模塊化方法進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，編制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量設(shè)計(jì)了測量模塊、轉(zhuǎn)速模塊、顯示模塊還有藍(lán)牙模塊等的89C51

5、程序，經(jīng)過軟硬件結(jié)合調(diào)試，最終理想的實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)。 關(guān) 鍵 詞 霍爾傳感器；單片機(jī)；電機(jī)轉(zhuǎn)速測量 ；LCD1602；藍(lán)牙Design of Motor Speed Measurement System Basedon MCU 某某某(Grade12,Class,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)某某某 Abstract：In the pro

6、duction process, the motors are widely used as production continues to develop, measuring the motor speed becomes necessary, while motor speed measurement put forward higher requirements. This measurement system is a design of a microcomputer STC89C51 as the primary controller, the Hall sensor as a

7、sensor to measure the DC motor speed. The system uses an integrated Hall sensor sensitivity rate of the signal with a frequency of fast response, anti-interference ability and so on. The working principle of the Hall sensor was introduced in this paper. The working process was described. It is used

8、pulse-counting method to achieve the measurement of speed, and to display motor speed values through an intuitive LCD. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using 89C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module e

9、tc., All these programs were simulated through PROTEUSE. Simulation results show that the designed software programs are correct. Key words：hall sensor; microcontroller; speed measurement；LCD1602；buletooth目錄1.緒論11.1 課題背景11.2 課題研究現(xiàn)狀和前景21.3設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)22.方案論證42.1總體電路設(shè)計(jì)42.2方案論證43.硬件設(shè)計(jì)63.1總體設(shè)計(jì)思路63.2單片機(jī)簡介73.

10、2.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)73.2.2 單片機(jī)的定時(shí)器83.2.3單片機(jī)的外部中斷83.3 測速傳感器93.3.1 霍爾傳元件93.3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量93.4液晶顯示部分103.4 藍(lán)牙模塊114.軟件設(shè)計(jì)154.1主機(jī)控制程序設(shè)計(jì)154.2從機(jī)控制程序設(shè)計(jì)185.調(diào)試195.1硬件調(diào)試過程195.2軟件調(diào)試過程195.3整體調(diào)試及結(jié)果215.4該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和待改進(jìn)的地方22結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄A26附錄B27附錄C34附錄D39V 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1.緒論1.1 課題背景在這信息化時(shí)代，社會(huì)生產(chǎn)水平不斷提高，軍事科技領(lǐng)域在飛速發(fā)展。在工程實(shí)踐中，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)還有常用

11、的傳感器技術(shù)占據(jù)著信息產(chǎn)業(yè)，其中傳感器技術(shù)是最為重要的一道門檻。不管是民營工業(yè)，還是軍用工業(yè)都在飛速發(fā)展與進(jìn)步，各種各樣的自動(dòng)控制技術(shù)及非電量的測試方法受到了越來越廣泛的重視。測量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的問題有很多：在發(fā)電機(jī)、造紙機(jī)械中電機(jī)設(shè)備中要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，并且需要在連續(xù)時(shí)間內(nèi)實(shí)施采集控制目標(biāo)的速度值，確保系統(tǒng)的安全性。此時(shí)，我們首先需要獲取電機(jī)運(yùn)行時(shí)的精確速度，所以要保證測速傳感器的精確度，并且要求系統(tǒng)能后實(shí)時(shí)的反應(yīng)生產(chǎn)狀況，所以要測量和顯示其轉(zhuǎn)速及精準(zhǔn)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。在越來越多的場合中，比如物理實(shí)驗(yàn)室、各大理工類院校、科學(xué)單位、工廠線上質(zhì)量的檢測以及產(chǎn)品性能的優(yōu)化等，對轉(zhuǎn)速這個(gè)物理量的分析已經(jīng)成為非

12、常重要的內(nèi)容。對于產(chǎn)品內(nèi)部零件或者機(jī)構(gòu)受力的大致情況，以及某些利用旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的特有的功能的具體分析和對設(shè)備的影響，都必須對旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)用設(shè)備的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析。對轉(zhuǎn)速客觀的描述不僅能夠反映出一些旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)里面機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還能反映出動(dòng)力系統(tǒng)的某些重要參數(shù)。在一些比較顯而易見的應(yīng)用里，比如出租車的計(jì)價(jià)器就是利用單片機(jī)以及轉(zhuǎn)速傳感器對汽車車輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析，才能實(shí)現(xiàn)出加價(jià)格的計(jì)算。普通的機(jī)車也是在裝有測速裝置后，利用測速傳感器進(jìn)行時(shí)時(shí)測量。在很多轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的測控當(dāng)中,對電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量是非常必要的,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的控制情況都受到轉(zhuǎn)速測量的精度的影響，而且不論是直流調(diào)速系統(tǒng)還是交流調(diào)速系統(tǒng), 想要高精度的控

13、制系統(tǒng)必須高精度的檢測轉(zhuǎn)速。隨著微控制技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在各類電機(jī)中，直流電機(jī)如今已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗哂泻芎玫闹苿?dòng)特性，調(diào)速平滑等特點(diǎn)。伴隨著驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字化，轉(zhuǎn)速的控制方面已經(jīng)成為工業(yè)測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量方法已然成為電機(jī)應(yīng)用的一個(gè)首當(dāng)其沖的問題。當(dāng)前測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式測量方法采用測速發(fā)電機(jī)為檢測元件，得到模擬量的信號(hào)；數(shù)字式通常采用光電編碼器、霍爾元件等為檢測元件，得到脈沖信號(hào)，再送入單片機(jī)處理、轉(zhuǎn)換得到轉(zhuǎn)速1。模擬式測量方法在測量范圍和測量的精度上，已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代科發(fā)展的需求，不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。伴隨著數(shù)字化的飛速發(fā)展

14、，具有寬范圍、高精度的數(shù)字式測量方法已經(jīng)得到了非常普遍的應(yīng)用，尤其是脈沖數(shù)字信號(hào)可以通過單片機(jī)進(jìn)行很好的處理，這促進(jìn)數(shù)字式測速方法的普及2。本次設(shè)計(jì)的是利用采用霍爾元件來采集直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，先得到穩(wěn)定的脈沖信號(hào)，接著將脈沖信號(hào)送給51單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)處理后轉(zhuǎn)成速度，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)測量。如今微型計(jì)算機(jī)的越來越普遍，雙高（高性能、高性價(jià)比）的單片機(jī)慢慢普及，基本都采用以單片機(jī)為主控核心的數(shù)字式測量方法來測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)前利用脈沖計(jì)數(shù)來測量轉(zhuǎn)速的方法主要有M法、T法和MPT法Error! Reference source not found.。 單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，大大的推動(dòng)了電子工業(yè)的

15、發(fā)展，成為不可或缺的領(lǐng)域，如今已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為普遍的應(yīng)用，具有控制能力強(qiáng)、高集成、使用簡便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。本文介紹一種由STC89C51單片機(jī)作為主控制器，使用霍爾元件即電磁式的轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行測量直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后通過藍(lán)牙模塊傳輸通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測實(shí)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量系統(tǒng)?；魻栐抢没魻栃?yīng)原理來實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器,高度集成，使用方便，在許多測速系統(tǒng)中占有非常重要的地位,因?yàn)閷y速裝置的基本要求是精度高、分辨能力強(qiáng)和瞬時(shí)檢測。在此主要介紹的是利用用霍爾傳感器通來測量得到，連續(xù)穩(wěn)定的脈沖方波信號(hào),來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。本文將霍爾元件作為測速傳感器，大大提高了測量精度，使用也特

16、別方便，還使得系統(tǒng)的檢測進(jìn)一步開發(fā)變的更為容易。由于霍爾元件的抗干擾能力較強(qiáng)，使用維護(hù)及安裝也特別方便，成本比較低，測速的效果好，因此特別適合在測量的環(huán)境比較惡劣的情況下使用，因此該測速方法具有很高的市場前景和推廣價(jià)值。隨著現(xiàn)代化的生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，測速方法的需求也在不斷增加，并且對測速系統(tǒng)性能也有了越來越高的要求，因此對更高性能的電機(jī)測速系統(tǒng)的研究制造具有非常重要的意義。1.2 課題研究現(xiàn)狀和前景我國早在40年前就開始對霍爾元件進(jìn)行研究，幾十年的不斷研究和開發(fā)，目前已經(jīng)可以生產(chǎn)各種高性能的霍爾元件。目前在國內(nèi)外的市場上，通用的傳感器已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)高智能化、微型化、高精度化、多功能化等多方面的

17、發(fā)展，如今基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于許多工廠的自動(dòng)化設(shè)備中，比如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。對于傳感器的制造工藝和材料有了新的標(biāo)準(zhǔn)和升級(jí)。多功能的測速傳感器，比如帶有轉(zhuǎn)矩、磁敏、熱敏等作用的傳感器慢慢出現(xiàn)，測速傳感器的制造材料都選擇更加優(yōu)質(zhì)的材料比如化學(xué)纖維、半導(dǎo)體的等，代替原有的材料。21實(shí)際初期，傳感器技術(shù)最先機(jī)的地區(qū)非日本、美國莫屬，東歐、亞太區(qū)及加拿大等地區(qū)的傳感技術(shù)也發(fā)展迅猛。在國際市場上，對轉(zhuǎn)速傳感器的改進(jìn)中最大的亮點(diǎn)就是不斷的加入新技術(shù)產(chǎn)生新應(yīng)用，美國在傳感器創(chuàng)新領(lǐng)域也一直處于領(lǐng)先地位。MEMS傳感技術(shù)和非接觸測量等技術(shù)也在慢慢代替了傳統(tǒng)的光電式、電磁式、機(jī)械式等傳感技術(shù)

18、，然而美國ADI公司將MEMS傳感技術(shù)和機(jī)械式傳感技術(shù)結(jié)合起來，研究出ADSL001工業(yè)振動(dòng)和沖擊式傳感器。日本發(fā)明了一種由光電標(biāo)簽檢測轉(zhuǎn)速的方法，其測量精度非常高，雖然操作起來不是很方便，但是在寬闊的環(huán)境里面應(yīng)用性非常好。它的原理是利用計(jì)算發(fā)射和接收紅外時(shí)差，使用在日制的HR-5500手握式轉(zhuǎn)速表上，并規(guī)定非接觸測量的距離為55mm1000mm，其量程可高代15萬轉(zhuǎn)。在測速研究方面德國馬霍克公司也具有很深厚的經(jīng)驗(yàn)，自80年代起，德國顯示器上面就能夠非常準(zhǔn)確的顯示出主軸轉(zhuǎn)速、功率以及轉(zhuǎn)矩。該測量儀器主要是測量主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及其扭矩變形，測量精度大概是2FS。其轉(zhuǎn)速測量所使用的方法為紅外在線測速

19、發(fā)，精度為0.3，無故障時(shí)間大約為5000h。美國Microchip公司所出的PIC系列單片機(jī)，具有更強(qiáng)大功能3、更完善的性能等優(yōu)點(diǎn)，所以在基于單片機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。TI公司更是推出了16位的MSP單片機(jī)系列，同樣以其低功耗4、處理能力強(qiáng)、低電壓等諸多優(yōu)點(diǎn)也在電機(jī)轉(zhuǎn)速測量領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于單片機(jī)對電機(jī)的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行測量具有使用方便、測速精度高、高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，因此具有很高的市場前景。電機(jī)測速系統(tǒng)的需求將會(huì)日益增加，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測的發(fā)展也將受到更多的關(guān)注，隨著市場對其需求的不斷增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測正朝著高智能化，高精確，高穩(wěn)定性等方向發(fā)展。而且當(dāng)前強(qiáng)大的系統(tǒng)

20、功能、豐富的外圍資源、良好的開發(fā)界面和在線的調(diào)試功能，無疑將會(huì)引領(lǐng)單片機(jī)檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速引入一個(gè)新的時(shí)代22。隨著全球的傳感器市場在日益創(chuàng)新的提高增長帶動(dòng)下，傳感器測速領(lǐng)域的主要技術(shù)也在原來技術(shù)的基礎(chǔ)得以延伸和提高，一些知名的企業(yè)也都在積極的研究創(chuàng)新新的測速技術(shù)，結(jié)合微電子技術(shù)，不斷地開發(fā)新的測速傳感器產(chǎn)品，并且將其產(chǎn)業(yè)化，各國的競爭技術(shù)也不斷的擴(kuò)大。由于需要采用霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電機(jī)、手機(jī)和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場在未來幾年的增長較為穩(wěn)定5，而其他一些新的應(yīng)用市場又不足以與上述幾個(gè)市場相比5，因此霍爾傳感器在全球總的市場容量是較為穩(wěn)定的，每年的增長率保持在5%到10%之間

21、6。因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門位置的檢測、各種閥體位置的檢測都會(huì)用到霍爾傳感器23。而且，在中國市場中，國外廠商為了降低成本，陸續(xù)將零部件拿到中國進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，這也進(jìn)一步提升了中國市場霍爾傳感器的應(yīng)用量23。隨著它在消費(fèi)電子市場上的應(yīng)用越來越廣，如何控制功耗和成本將是廠商面臨的挑戰(zhàn)23。而且，它還面臨生產(chǎn)測試技術(shù)方面的挑。所以只有提高傳感器的技術(shù)含量，降低成本，才能使測速信息更加快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定。1.3設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1、設(shè)計(jì)目的：（1）理解電機(jī)測速的工作原理，掌握藍(lán)牙技術(shù)的工作原理； （2）利用藍(lán)牙技術(shù)完成電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的顯示；2、設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）理解工作原理；（2）利用霍爾元件完成電機(jī)

22、轉(zhuǎn)速采集設(shè)計(jì)；（3）完成接口電路的設(shè)計(jì)與焊接，并完成控制程序的編寫；（4）數(shù)據(jù)顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，將測量的電機(jī)轉(zhuǎn)速利用藍(lán)牙模塊傳輸顯示在LCD； 2.方案論證2.1總體電路設(shè)計(jì)1.題義需求分析電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的概念：測量出直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度通過藍(lán)牙傳輸顯示 。該系統(tǒng)中先將電機(jī)裝置在測量系統(tǒng)的接收口（設(shè)計(jì)中為直流電機(jī)），通過無線模塊傳輸所測速度（設(shè)計(jì)中為藍(lán)牙HC-05），然后在測量系統(tǒng)的可視化界面（設(shè)計(jì)中為LCD）中觀察結(jié)果值，并通過調(diào)節(jié)相關(guān)器件（設(shè)計(jì)中為電位器）來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。2.電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的工作原理該溫室光照控制系統(tǒng)主要有三部分組成：轉(zhuǎn)速測量模塊、轉(zhuǎn)速顯示模塊和藍(lán)牙傳輸。這三個(gè)模塊之

23、間的通信和控制通過8位的單片機(jī)STC89C51程實(shí)現(xiàn)。其中設(shè)計(jì)方案流程圖，如下圖2.1所示：圖2.1 設(shè)計(jì)方案流程圖2.2方案論證轉(zhuǎn)速測量的方案選擇,主要考慮傳感器的選擇，比如傳感器的結(jié)構(gòu)、測速范圍、性價(jià)比還有環(huán)境條件等許多方面的問題。在此總體電路從實(shí)現(xiàn)難易度、器件用量熟悉度等方面綜合考慮決定用一種方案，但基于測速傳感器的選擇，給出兩種測量方案，經(jīng)過查找資料綜合各方面因素，最終選擇了一個(gè)方案。下面對兩套測速方案做簡要說明。方案一 霍爾元件測速霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理來進(jìn)行工作，其核心部件就是根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理所制成的霍爾元件。只要磁場存在，即使在轉(zhuǎn)速很低，測量系統(tǒng)依舊可以進(jìn)行高準(zhǔn)確度的測

24、量。在此輸出電壓的信號(hào)的大小和轉(zhuǎn)速無關(guān)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中引起的定子磁通會(huì)發(fā)生變化，霍爾元件輸出的信號(hào)無需經(jīng)過放大，就可以整形后直接送給單片機(jī)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換得到電機(jī)轉(zhuǎn)速。簡單來說就是，將傳感器與繞組相連，當(dāng)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器會(huì)輸出脈沖，脈沖個(gè)數(shù)取決于繞組數(shù)，采集的信號(hào)經(jīng)過處理后直接送給單片機(jī)處理，然后再通過LCD1602進(jìn)行顯示。方案二 光電傳感器測速基于光電傳感器的測量系統(tǒng)，用一直流的調(diào)速電機(jī)來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，為了獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)參數(shù)，需要在轉(zhuǎn)盤上先做好光電標(biāo)記，具體實(shí)現(xiàn)辦法：先將轉(zhuǎn)盤擦干凈再涂黑，用黑色膠布或者黑漆都行，接著再將一塊反光材料貼在涂黑的轉(zhuǎn)子上面作為光電標(biāo)記，最后將光電傳感器固定在一個(gè)

25、適當(dāng)?shù)奈恢?，然后將光電傳感器正對光電?biāo)記。光電傳感器的光電頭包含有輸出為0-5V的脈沖信號(hào)的前置電路，將其接到51單片機(jī)的相應(yīng)管腳上，然后在通過單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)、計(jì)數(shù)器以及相應(yīng)的編程，組成一個(gè)數(shù)字式的測速系統(tǒng)。兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。相對于光電傳感器的方案：用光電傳感器作為測速模塊，系統(tǒng)具有噪音小、線性度好、分辨率高、精度高等特點(diǎn)，但當(dāng)光電傳感器在信號(hào)采樣的時(shí)候，容易受感染使采樣不精確，而且對于碼盤的要求也比較高?；魻栐姆桨福河没魻杺鞲衅髯鳛闇y速模塊，具有其抗干擾能力特別強(qiáng)，具有非常高的穩(wěn)定性，使用較光電傳感器方便。通過合理分析，選擇第一種方案作為最終的執(zhí)行方案。3.硬件設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)思路本

26、次設(shè)計(jì)采用數(shù)字式測量方法，以單片機(jī)STC89C51作為控制核心，霍爾傳感器作為測速模塊，利用藍(lán)牙串口模塊HC05進(jìn)行所測速度的遠(yuǎn)距離傳輸，然后再用LCD1602液晶顯示器來顯示的所測的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速?；诨魻杺鞲衅鞯臏y速系統(tǒng)工作過程是：將霍爾傳感器和電電機(jī)的轉(zhuǎn)軸同軸連接，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就會(huì)產(chǎn)生一定量的脈沖，然后再由霍爾傳感器輸出給主機(jī)模塊單片機(jī)，單片機(jī)將該數(shù)據(jù)處理后，將所測速度通過藍(lán)牙模塊發(fā)送給從機(jī)部分，同時(shí)將所測速度顯示在主機(jī)部分的LCD1602顯示模塊上，從機(jī)的藍(lán)牙模塊如果接收到數(shù)據(jù)就發(fā)送給從機(jī)的單片機(jī)控制核心，然后在從機(jī)的LCD1602上面也顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。總體審計(jì)由由單片機(jī)STC

27、89C51為核心控制部件，電機(jī)轉(zhuǎn)速測量電路實(shí)時(shí)的采集電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，在用LCD1602顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速的電位器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。整個(gè)系統(tǒng)由：核心控制模塊、電機(jī)轉(zhuǎn)速測量模塊、電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示模塊、藍(lán)牙傳輸模塊等系統(tǒng)組成。系統(tǒng)框圖如圖3.1所示：圖3.1 方案設(shè)計(jì)框圖 （1）主機(jī)模塊硬件電路圖在設(shè)計(jì)框圖基礎(chǔ)上對各部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，主機(jī)部分主要包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、霍爾元件測速電路、直流電機(jī)、LCD1602顯示部分、藍(lán)牙模塊等，電路圖如圖3.2所示。 圖3.2主機(jī)模塊硬件電路圖（2）從機(jī)模塊硬件電路圖與主機(jī)模塊電路圖相比，從機(jī)模塊就少了一個(gè)霍爾元件測速電路，其電路圖如圖3.3所示。圖3.3從機(jī)模塊硬件電路圖3.

28、2單片機(jī)簡介3.2.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由51單片機(jī)、復(fù)位電路24，晶振電路、電源等部件組成，包括以上部件就能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。其中電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，一般情況下將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分。其結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。圖3.4 最小系統(tǒng)原理圖1. 時(shí)鐘電路在本次設(shè)計(jì)中用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式，其電路圖如圖3.5所示，在單片機(jī)的18和19管腳上外接一個(gè)晶振，晶振選擇的是11.0592MHz，然后兩個(gè)管腳再分別接C1和C2兩個(gè)電容，設(shè)計(jì)中的C1和C2值都為30pF。圖3.5 51單片機(jī)時(shí)鐘電路2. 復(fù)位電路只要給單片機(jī)的RST引腳接高電平，單片機(jī)就會(huì)

29、進(jìn)行復(fù)位的操作。本設(shè)計(jì)用的是按鍵手動(dòng)復(fù)位，只要按鍵按下，單片機(jī)的RST引腳就會(huì)電源Vcc接通，然后單片機(jī)就進(jìn)行復(fù)位操作。單片機(jī)的復(fù)位電路如下圖3.6所示。圖3.6 51單片機(jī)復(fù)位電路3.2.2 單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)器使用時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由單片機(jī)內(nèi)部振蕩器提供，計(jì)數(shù)頻率為f/12,每個(gè)機(jī)器周期加1 。定時(shí)器是利用了寄存器的溢出來觸發(fā)中斷的,因此在編寫程序的時(shí)候就要去算計(jì)數(shù)的增量,然后再根據(jù)單片機(jī)的晶振的頻率來計(jì)算確定的時(shí)間。在初始化過程中，要設(shè)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初始值，這時(shí)需要進(jìn)行一點(diǎn)運(yùn)算，要從最大計(jì)數(shù)值減去計(jì)數(shù)模值所得才是應(yīng)當(dāng)設(shè)置的計(jì)數(shù)初始值。假設(shè)計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為M（根據(jù)不同工作方式，M可以是2、2

30、或2），要計(jì)數(shù)的值為P，則計(jì)算初值X的公式如下：計(jì)數(shù)方式： 3.1定時(shí)方式： 3.23.2.3單片機(jī)的外部中斷外部中斷有兩種出發(fā)方式：1.電平觸發(fā)方式：單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期檢查中斷源口線，當(dāng)檢測到低電平，就置位中斷請求標(biāo)志，向單片機(jī)請求中斷；2.邊沿觸發(fā)方式：如果單片機(jī)在上一個(gè)機(jī)器周期檢測到中斷源口線為高電平，下一個(gè)機(jī)器周期檢測到低電平，就置位中斷標(biāo)志7，向單片機(jī)請求中斷。外部中斷在使用時(shí)25，以下幾點(diǎn)需要特別的注意：1電平觸發(fā)方式，中斷請求不被中斷標(biāo)志寄存器鎖存。如果想要使中斷被單片機(jī)響應(yīng)執(zhí)行，就必須保證外部中斷源口線的低電平直到中斷被執(zhí)行。因此當(dāng)單片機(jī)正在執(zhí)行同級(jí)或更高級(jí)的中斷期間，產(chǎn)生的

31、外部中斷源如果在該中斷執(zhí)行完畢之前撤銷了25，就是說如果外部中斷由低電平跳為高電平，就得不到響應(yīng)，跟沒發(fā)生一樣25。同樣，如果單片機(jī)在執(zhí)行不可被中斷的指令時(shí)，產(chǎn)生的電平觸發(fā)中斷如果時(shí)間太短，也得不到任何響應(yīng)25。2邊沿觸發(fā)方式，中斷請求會(huì)被中斷標(biāo)志寄存器鎖存。中斷口線上的跳變將記錄在標(biāo)志寄存器中，直到單片機(jī)響應(yīng)并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件自動(dòng)清除7。因此當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷時(shí)，如果產(chǎn)生外部中斷就會(huì)被記錄在中斷標(biāo)志寄存器中，當(dāng)中斷退出后，將被響應(yīng)執(zhí)行。解決辦法，就是在中斷退出之前7，手動(dòng)清除外部中斷標(biāo)志。3可以手動(dòng)清除中斷標(biāo)志。一個(gè)中斷如果在還沒得到單片機(jī)的響應(yīng)之前就已經(jīng)被清除，該中斷就將被C

32、PU忽略7。就如同沒有發(fā)生一樣。3.3 測速傳感器3.3.1 霍爾傳元件霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件稱為霍爾元件8，如今已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，迅速發(fā)展成巨大的磁傳感器產(chǎn)品族?；魻柶骷鳛橐环N轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，它們高穩(wěn)定性、方便使用、價(jià)格便宜優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于在測量、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等許多領(lǐng)域9。用于測量轉(zhuǎn)速的A44E霍爾傳感器和磁鋼實(shí)物圖如3.7所示。由于磁場由磁鋼在運(yùn)動(dòng)時(shí)候產(chǎn)生，所以霍爾元件和磁鋼需要配對使用。圖3.7霍爾傳感器和磁鋼的外形圖霍爾器件作為一種轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，測量電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，首先就是要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可

33、以識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后再進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，其測量原理為：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝置，進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測量，霍爾元件在使用時(shí)，在垂直于平面方向上施加外磁場，在沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢、其大小和外磁場及電流大小成比例129。3.3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量測量電機(jī)轉(zhuǎn)速方法有很多種，僅根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法就可分為M法(測頻法)、T法(測周期法)還有MPT法(頻率周期法)，本設(shè)計(jì)采用了M法(測頻法)20 ，就是利用霍爾元件采集脈沖信號(hào)，然后發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)過處理后實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的實(shí)

34、時(shí)精確測量13。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)速是用用單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)來衡量的，因?yàn)樵陔姍C(jī)過程中是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。具體實(shí)現(xiàn)方法：將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤旁邊安裝一個(gè)霍爾器件，要與磁鋼平齊，當(dāng)轉(zhuǎn)盤隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鋼就會(huì)產(chǎn)生磁場，受到磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，霍爾元件就會(huì)輸出脈沖信號(hào)，信號(hào)的頻率和轉(zhuǎn)速成正比26。脈沖信號(hào)的周期與電機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系： 3.3式中：N為電機(jī)轉(zhuǎn)速；P為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)；T為輸出方波信號(hào)周期11。根據(jù)式(3.3)就可計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中霍爾元件的管腳及應(yīng)用時(shí)的管腳接線如下圖3.8所示：圖3.8 霍爾片管腳及管腳接線3.4液晶

35、顯示部分由于本次設(shè)計(jì)中所測的速度是需要顯示多位數(shù)字，為了減少I/O口的占用,并且要使電路簡單，LCD1602符合條件，使用也比較方便，所以選用液晶顯示。設(shè)計(jì)中LCD1602用5V電源供電，數(shù)據(jù)口DB0DB7接單片機(jī)的P3口，控制端口RS、R/W、E分別接單片機(jī)的P2.7、GND、P2.6口15，Vee接在電阻R3和電阻R4的中間，來調(diào)節(jié)LCD的對比度，其余腳按定義接VCC或GND，如下圖3.9所示：圖3.9 LCD1602顯示連接圖LCD1602指令如下表3.1所示。表3.1 LCD1602指令集序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回00000

36、0001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DC B5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNP*7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址3.4 藍(lán)牙模塊藍(lán)牙串口模塊主要包含HC-03 、HC-04 、HC-05 、HC-06，藍(lán)牙串口模塊用于把串口轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙，這種模塊工作時(shí)候分為主機(jī)和從機(jī)，本次設(shè)計(jì)利用的是HC-05，即用奇數(shù)命名的，所以可以自己通過AT指令修改模塊，然后兩個(gè)單片機(jī)分別接一個(gè)藍(lán)牙主機(jī)和一個(gè)從機(jī)，兩個(gè)單片機(jī)之間就可以通過藍(lán)牙串口模塊串口通信

37、17。下面就簡單介紹HC-05模塊以及兩個(gè)藍(lán)牙模塊的配對使用。1.HC-05模塊HC-05藍(lán)牙串口模塊具有命令響應(yīng)和自動(dòng)連接兩種工作模式。在自動(dòng)連接工作模式下藍(lán)牙模塊具有三種工作角色：主、從和回環(huán)。自動(dòng)連接工作模式，就是藍(lán)牙模塊會(huì)根據(jù)之前已經(jīng)設(shè)定的方式連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)能執(zhí)行下述所有 AT 命令，用戶可向模塊發(fā)送各種 AT 指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令，通過控制模塊外部引腳（PIO11）輸入電平，可以實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換Error! Reference source not found.。實(shí)物圖如下圖3.10所示。圖3.10藍(lán)牙HC-05實(shí)物圖藍(lán)牙模

38、塊HC-05常用的AT指令：表3.2 HC-05常用的AT指令指令操作進(jìn)入AT狀態(tài)模塊上電的時(shí)候同時(shí)令 PIN34 高電平，使用 38400 波特率進(jìn)入 AT 狀態(tài)，或者模塊上電后再令 PIN34 為高電平，波特率將和通信波特率一致，進(jìn)入 AT 狀態(tài)指令結(jié)構(gòu)指令后面需要有回車換行符作為結(jié)束符，也就是十六進(jìn)制的 0X0D,0X0A，如果使用串口助手，就是 AT 后面敲一下 ENTER 鍵，然后發(fā)送指令。修改主從指令A(yù)T+ROLE=0這是設(shè)置模塊為從機(jī)模式，默認(rèn)出廠就是從機(jī)模式AT+ROLE=1修改模塊為主機(jī)模式。設(shè)置記憶指令A(yù)T+CMODE=1該指令設(shè)置模塊可以對任意地址的藍(lán)牙模塊進(jìn)行配對，出廠

39、默認(rèn)該參數(shù)。AT+CMODE=0該指令設(shè)置模塊為指定地址配對，如果先設(shè)置模塊為任意地址，然后配對，接下去使用該指令，則模塊會(huì)記憶最后一次配對的地址，下次上電會(huì)一直搜索該地址的模塊，直到搜索到為止。修改密碼指令A(yù)T+PSWD=xxxx該指令設(shè)置模塊的配對密碼，必須是4個(gè)字節(jié)長度修改通信波特率指令A(yù)T+UART= ,，詳細(xì)參考 HC-0305 指令集，舉例：AT+UART=9600,0,0就是設(shè)置波特率為 9600HC-05的指令還有很多，具體用到時(shí)候查閱一下指令手冊就行，這里只是簡單介紹常用的指令，其他就不一一介紹。2.HC-05模塊配對將藍(lán)牙串口模塊與單片機(jī)進(jìn)行通信使用之前，最重要的就是兩個(gè)模

40、塊間主從機(jī)的配對，只要將兩個(gè)模塊在PC上主從配對好了，以后使用一上電就能自動(dòng)配對，進(jìn)行串口通信。首先進(jìn)行主機(jī)模塊的配置,將HC-05上面的四個(gè)管腳RXD、TXD、GND、VCC分別與USB轉(zhuǎn)TTL下載線上的四個(gè)管腳TXD、RXD、GND、VCC連接，按著藍(lán)牙模塊上的按鍵，將USB與電腦相連接，此時(shí)藍(lán)牙模塊上面的LED指示燈閃的比較慢，打開買藍(lán)牙模塊所配送的“藍(lán)牙測試軟件”打開界面如圖3.11所示，點(diǎn)擊“搜索端口”，找到端口之后，在軟件窗口右邊選擇“主從角色”為主角色，“連接模式”為從角色，然后點(diǎn)擊“獲取模塊信息”就可讀出藍(lán)牙所有信息，如圖3.12所示。圖3.11測試軟件窗口界面圖 3.12主機(jī)

41、藍(lán)牙所有信息主機(jī)參數(shù)設(shè)置好之后，設(shè)置從機(jī)參數(shù)（此時(shí)主機(jī)藍(lán)牙還與PC連接），與剛才連接方式一樣，獲取到從機(jī)藍(lán)牙的所有信息如圖3.13所示。然后將主機(jī)藍(lán)牙上的地址寫到從機(jī)上面的綁定地址，然后更新模塊信息，兩個(gè)藍(lán)牙就配對好了，配對成功的后兩個(gè)模塊的燈閃就會(huì)發(fā)生變化，變成同時(shí)很快的閃兩次滅一次，表示配對成功。圖 3.13 從機(jī)藍(lán)牙所有信息兩個(gè)藍(lán)牙配對好之后，為了提高可靠性利用串口助手進(jìn)行串口通信測試，檢驗(yàn)兩個(gè)藍(lán)牙之間是否能成功的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，打開兩個(gè)串口助手的串口，分別連接上兩個(gè)藍(lán)牙模塊所對應(yīng)的串口，進(jìn)行連個(gè)藍(lán)牙模塊之間收發(fā)功能的檢測。如下圖3.14所示，當(dāng)連接串口3的串口助手發(fā)送 “123”時(shí)，連接

42、串口4的串口助手接收到“123”；然后用連接串口4的串口助手發(fā)送“111”時(shí)，連接串口3的串口助手接收 “111”，說明兩個(gè)藍(lán)牙模塊之間能進(jìn)行正常串口通信，可以與單片機(jī)連接使用。圖3.14藍(lán)牙串口通信測試4.軟件設(shè)計(jì)4.1主機(jī)控制程序設(shè)計(jì)思路說明：設(shè)計(jì)中89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件，主機(jī)部分在對系統(tǒng)初始話后，單片機(jī)控制測速電路進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測，然后將所測速度送給單片機(jī)，單片機(jī)在接收到該信號(hào)后將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速(單位是轉(zhuǎn)/秒) ，通過藍(lán)牙模塊發(fā)送給從機(jī)部分，并顯示在主機(jī)部分的LCD1602上。程序流程路如下圖4.1所示：圖4.1主機(jī)部分的程序流程圖1.霍爾元件測速程序（1）主機(jī)

43、外部計(jì)數(shù)中斷其測量過程是測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和電機(jī)機(jī)軸同軸連接，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個(gè)數(shù)，由霍爾器件電路輸出。CPU將該值數(shù)據(jù)處理后，在LCD液晶顯示器上顯示出來9。本系統(tǒng)采用89C51中的中斷對轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)。定時(shí)器T0工作于定時(shí)方式，工作于方式1。每到1s讀一次外部中斷計(jì)數(shù)值，此值即為脈沖信號(hào)的頻率20。當(dāng)直流電機(jī)通過傳動(dòng)部分帶圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器根據(jù)圓盤上得磁片獲得一系列脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)通過單片機(jī)系統(tǒng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，定時(shí)器T0定時(shí)。定時(shí)器T0完成100次溢出中斷的時(shí)間T除以測得的脈沖數(shù)m，經(jīng)過單位換算，就可以算得直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度21。主機(jī)外部計(jì)數(shù)中斷流程圖如下圖4.2

44、所示： 圖4.2 主機(jī)外部計(jì)數(shù)中斷流程圖霍爾元件測速程序如下所示：void EXINT0() interrupt 0 /外部中斷函數(shù)，霍爾元件有信號(hào)，會(huì)進(jìn)入此中斷if(TR0=0)TH0=0;TL0=0; /定時(shí)器清零TT=0; /計(jì)時(shí)變量清零TT1=0; /定時(shí)器中斷次數(shù)清零TR0=1; /打開定時(shí)器，開始計(jì)時(shí)p=0;sec=0;else /第二次檢測到信號(hào)時(shí)p=0;sec=0;TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器TT=TT1*65536+TH0*256+TL0/256; /計(jì)算兩次信號(hào)的時(shí)間差。TH0=0; TL0=0; /計(jì)算完成后，將定時(shí)器清零num=100000/TT;TT1=0; /計(jì)算完速

45、度后，TT1清零sum=num+sum; /將數(shù)據(jù)加一起T_num+; /次數(shù)加if(T_num=50) /加到50次T_num=0; /次數(shù)清零RPM=sum/50; /總數(shù)除以50得到平均值sum=0; /計(jì)算完后總數(shù)清零 （2）主機(jī)定時(shí)器中斷轉(zhuǎn)速測量完成時(shí)， T0作為內(nèi)部定時(shí)器，有外部中斷時(shí)就讀取TH0，TL0，并清零，使定時(shí)器再次循環(huán)計(jì)內(nèi)部脈沖,此外，對于低速情況下，我們還要設(shè)定一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器VTT，當(dāng)外部中斷還沒來而內(nèi)部定時(shí)器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時(shí)器0中斷時(shí)，增加VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié),三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序

46、28。自動(dòng)連接工作模各定時(shí)器初值，然后判斷是否啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測量,如果是，就啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，如果不是就等待啟動(dòng)，動(dòng)系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測脈沖到來后，啟動(dòng)外部中斷，每來一個(gè)脈沖中斷一次，記錄脈沖個(gè)數(shù)，同時(shí)啟動(dòng)T0定時(shí)器工作，每1秒定時(shí)中斷一次，讀取記錄的脈沖個(gè)數(shù)，即電機(jī)轉(zhuǎn)速29。流程圖如下圖4.3所示。圖4.3主機(jī)定時(shí)器中斷流程圖2.藍(lán)牙串口的單片機(jī)程序藍(lán)牙串口模塊已經(jīng)在PC上配對好了，只要給個(gè)串口中斷程序，兩個(gè)藍(lán)牙之間就可相互通信，但是由于藍(lán)牙模塊一次最多只能傳輸8位的二進(jìn)制數(shù)，所以所測得的速度按位數(shù)存放在數(shù)組里面，然后數(shù)組里面的數(shù)，按位放到緩沖區(qū)SSBUFF，再發(fā)送出去。下面為主機(jī)部分的藍(lán)牙串口

47、程序：void Com_Init(void) ET1=0; ET0=0;TMOD = 0x20; PCON = 0x00; SCON = 0x50; TH1 = 0xFd; /設(shè)置波特率 9600 TL1 = 0xFd; TR1 = 1; /啟動(dòng)定時(shí)器14.2從機(jī)控制程序設(shè)計(jì)從機(jī)設(shè)計(jì)中同樣也是由STC89C51單片機(jī)作為從機(jī)系統(tǒng)的控制核心，從機(jī)部分上電后從機(jī)藍(lán)牙模塊開始與主機(jī)藍(lán)牙進(jìn)行配對，從機(jī)部分在對系統(tǒng)初始話后，開啟串口中斷，藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)，在接受完一組完整的數(shù)組，即一個(gè)速度值，然后顯示在LCD1602上完成時(shí)時(shí)速度監(jiān)測。程序流程路如下圖4.4所示：圖4.4 從機(jī)部分的程序流程圖5.調(diào)試5.1

48、硬件調(diào)試過程通過仔細(xì)分析題目，設(shè)計(jì)從一開始的思路就基本確立了，先實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量，通過藍(lán)牙模塊傳輸所測電機(jī)轉(zhuǎn)速給從機(jī)部分，然后將所測速度在主從機(jī)部分的LCD1602上面分別顯示。在方案確定的基礎(chǔ)選擇需要的硬件：霍爾元件A44E，核心芯片89C51、顯示部分用LCD1602、藍(lán)牙串口模塊HC-05，以及必要的電阻、電容等，連線時(shí)通過查找單片機(jī)和芯片的管腳圖用導(dǎo)線進(jìn)行連接，為了保證連線的正確性，連線時(shí)先連單個(gè)模塊，在確定單個(gè)模塊能正常工作后，再把各個(gè)模塊連接在一起進(jìn)行整體調(diào)試。調(diào)試過程遇到的問題和解決方法：硬件電路焊接前，最重要的就是檢查各個(gè)元器件的質(zhì)量，按各元件的檢測方法分別進(jìn)行檢測，必須要仔

49、細(xì)認(rèn)真。其次放置各元件，按設(shè)計(jì)的主機(jī)電路將各元件安置好并焊接，先放焊接置核心元件的插槽，再焊接其他元件，嚴(yán)格按照先后順序，就可降低焊接錯(cuò)誤率。在把主機(jī)部分基本電路搭好之后，在主機(jī)模塊LCD1602顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，剛開始屏幕上沒有任何字串，調(diào)節(jié)旁邊電位器時(shí)，屏幕對比度并沒有變化，認(rèn)真檢查一遍顯示部分的電路并確認(rèn)無誤后，檢查LCD旁邊的電位器時(shí)發(fā)現(xiàn)電位器管腳虛焊了，換上好的10K電位器之后，之后邊調(diào)節(jié)10k的電位器邊觀察LCD1602，直到可以清晰的顯示初始值。給直流電機(jī)通上電后，主機(jī)LCD1602顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速為一固定值，關(guān)閉電源檢查電路的連接，發(fā)現(xiàn)霍爾元件有虛焊，致使電路不通，在從新焊接檢查沒有

50、虛焊時(shí)接通電源，電機(jī)轉(zhuǎn)速就能正常檢測了。5.2軟件調(diào)試過程實(shí)驗(yàn)中的程序經(jīng)由霍爾元件的C程序添加改編而來，在編寫將數(shù)字電壓轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速的程序段時(shí)，利用存儲(chǔ)在BUFFER中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種方法十分的方便，大大節(jié)省了轉(zhuǎn)換部分的時(shí)間。在軟件調(diào)試過程中，需檢測代碼是否有錯(cuò)和檢測功能是否完全實(shí)現(xiàn)。在修改代碼至無錯(cuò)后，代碼的調(diào)試我主要采用的是分段測試，功能一個(gè)一個(gè)的測試和實(shí)現(xiàn)。首先，進(jìn)行參數(shù)的選定。本系統(tǒng)主芯片采用的是STC89C51，因此選定該型號(hào)，如圖5.1所示。圖5.1 芯片型號(hào)選擇其次將文件選擇生成HEX文件，如圖5.2所示。圖5.2 HEX文件生成運(yùn)行的第一步，點(diǎn)擊運(yùn)行程序，確認(rèn)運(yùn)行程序無誤，即沒有錯(cuò)誤和警告，如圖5.3所示。圖5.3 確認(rèn)程序無誤點(diǎn)擊生成工程文件并生成HEX文件，如圖