畢業(yè)設(shè)計（論文）基于zj型傳感器的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀研制.

1、引 言轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是電機(jī)最重要的兩個參數(shù),要合理地選用電機(jī),必須要準(zhǔn)確地對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。而且轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量是各種機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)研究、測試分析、質(zhì)量檢驗(yàn)、型式鑒定和節(jié)能、安全或優(yōu)化控制等工作中所必不可少的內(nèi)容。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀器是科研部門和工業(yè)生產(chǎn)過程中必備的測試工具。因而研制出一種數(shù)字式、高精度的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。在以往的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速測量中,通常將電機(jī)與傳感器和負(fù)載直接連接起來,這種方法構(gòu)成的電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀具有結(jié)構(gòu)簡單,測量平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。但是其結(jié)構(gòu)龐大、能耗大、價格昂貴且測量誤差大，如果測量各種大轉(zhuǎn)矩電機(jī),需要加大負(fù)載,將導(dǎo)致測量儀體積和重量增加,且受旋轉(zhuǎn)軸固有頻率的影響,不

2、適于測量高速電機(jī)。為此，本次設(shè)計以ZJ型傳感器為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為核心設(shè)計了一款數(shù)字化高精度轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀可以對各種電機(jī)進(jìn)行測量，轉(zhuǎn)矩的測量范圍預(yù)計可達(dá)到0500.0Nm，轉(zhuǎn)速的測量范圍可達(dá)到06000轉(zhuǎn)/min。本測量儀具有測量范圍廣、精度高等特點(diǎn)。現(xiàn)在的測量儀正在朝著高精度、寬測量范圍、小體積、低價格等方向發(fā)展。在這樣的背景下，可以說本測量儀在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量領(lǐng)域里具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的發(fā)展前景。第1章 緒 論1.1 課題背景及理論與實(shí)際意義隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，測量和試驗(yàn)技術(shù)作為涉及多種學(xué)科的綜合科學(xué)技術(shù)，正在形成獨(dú)立的學(xué)科體系。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是工業(yè)生產(chǎn)過程中的

3、兩個重要參數(shù)，為了保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，必須對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測和控制。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量是各種機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)研究、測試分析、質(zhì)量檢驗(yàn)、型式鑒定和節(jié)能、安全或優(yōu)化控制等工作中所必不可少的內(nèi)容。例如在各種發(fā)動機(jī)的研制和調(diào)試過程中，需要知道發(fā)動機(jī)的性能是否滿足要求以及是否正常運(yùn)行，這就需要對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。其次，在各種電機(jī)的運(yùn)行過程中往往需要設(shè)置一個轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的上限值，以確保電機(jī)的安全運(yùn)行，通過對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量，當(dāng)超過上限值時發(fā)出報警信號。測量轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的傳感器、儀器和裝置已成為科研單位、院校、工廠實(shí)驗(yàn)室或檢驗(yàn)部門的必備測試工具；也是電子計算機(jī)控制的生產(chǎn)或試驗(yàn)系統(tǒng)中提供轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信息所必需的組成部分。在現(xiàn)

4、代化測量儀中，數(shù)字顯示儀表得到了迅速發(fā)展。這種儀表有讀數(shù)直觀，信號可以原傳或遙傳，不容易受到干擾；測量準(zhǔn)確度高；測量結(jié)果便于自動紀(jì)錄，或輸入到電子計算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀表在現(xiàn)代科學(xué)試驗(yàn)工作中的應(yīng)用日益廣泛。伴隨數(shù)字時代的到來，以單片機(jī)為核心的微型測控系統(tǒng)獲得了飛速發(fā)展，現(xiàn)已應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個方面，并且快速取代了傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品。對于大多數(shù)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)而言，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作靈活簡便、節(jié)省時間、性能價格比高、擴(kuò)展兼容性強(qiáng)和易于維護(hù)是基本的要求，然而對于大多數(shù)企業(yè)用戶來說,精度和實(shí)時性并不像實(shí)驗(yàn)室要求那么高，中等精度的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)已基本能滿足使用上的要求。1.2

5、課題的發(fā)展?fàn)顩r在人們的日常生產(chǎn)和生活中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量是隨處可見的，小到微型軸承、錄音機(jī)、縫紉機(jī)、洗衣機(jī)，大到汽車發(fā)動機(jī)、機(jī)床主軸、艦船推進(jìn)器、飛機(jī)發(fā)動機(jī)等等，都需要測量轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值。隨著生產(chǎn)生活要求的提高，傳統(tǒng)的低精度測量儀器已不能滿足人們的需要，現(xiàn)在的測量儀正在朝著高精度、寬測量范圍、小體積、低價格等方向發(fā)展。單片機(jī)的出現(xiàn)使科技發(fā)展躍進(jìn)了一大步，它在家用電器及工業(yè)上的用途更為廣泛，采用單片機(jī)進(jìn)行控制,可以使轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀的控制更準(zhǔn)確、靈活、直觀，它使轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀電路設(shè)計更為簡易，而且實(shí)現(xiàn)了非人工調(diào)節(jié)性能。數(shù)字時代的到來更為這些科技產(chǎn)品帶來了更為有效、準(zhǔn)確的數(shù)字信息?？傊?，現(xiàn)代的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量

6、儀是結(jié)合了前沿科技于一體的產(chǎn)物。在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活中，對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速測量的精度提出越來越高的要求，傳統(tǒng)的測量儀表，由于自身的諸多缺陷，逐漸被高精度的數(shù)字式測量儀所取代，而由單片機(jī)系統(tǒng)組成的高精度數(shù)字式測量儀的核心部件之一傳感器又顯得特別重要。人們已經(jīng)相繼研制出了多種類型的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，如ZJ型傳感器、WS-1型智能傳感器和CZ型傳感器等。本課題來源于明光市消防器材廠消防車的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量。目前市場上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀器很多，既有傳統(tǒng)的機(jī)械類產(chǎn)品，也有現(xiàn)代的高精度多功能產(chǎn)品，后者主要是基于現(xiàn)代單片機(jī)系統(tǒng)而設(shè)計的，本次設(shè)計的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀就是基于AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)研制而成的。其中涉及了傳感

7、器技術(shù)，看門狗X5045保護(hù)電路，AT89C52單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，ZLG7289顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理等多個環(huán)節(jié)。本次設(shè)計要求及主要內(nèi)容有：轉(zhuǎn)矩的測量范圍是0-500.0Nm，轉(zhuǎn)速的測量范圍是0-6000轉(zhuǎn)/min。以ZJ型傳感器為對象，配合信號調(diào)理電路的研究與設(shè)計。單片機(jī)存儲和測控電路的設(shè)計?？撮T狗電路的設(shè)計。 串行通信電路的設(shè)計。鍵盤輸入和LED顯示電路的設(shè)計?；趨R編語言的程序設(shè)計。 第2章 總體方案論證 近年來，隨著電子測量技術(shù)的迅速發(fā)展，信號的相位測量方法也日趨完善。利用相位測量原理制成的相位轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀，也得到了很廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計采用的ZJ傳感器就是采用磁電轉(zhuǎn)換-相位差原理制成

8、的。為了把轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信息能夠準(zhǔn)確地從電機(jī)中提取出來,通常是由傳感器將被測信息轉(zhuǎn)換為電信號,并對電信號存儲、傳輸、分析計算,最終顯示測量結(jié)果。傳感器是整個測量儀器的核心,對傳感器的選擇必須合理,并保證能夠在一定的工作環(huán)境下正常地工作。電機(jī)轉(zhuǎn)矩的測量方法可分為傳遞法、平衡力法及能量轉(zhuǎn)化法。平衡力法是通過外加已知的與被測轉(zhuǎn)矩方向相反的轉(zhuǎn)矩,當(dāng)傳動軸靜止或勻速轉(zhuǎn)動時,外加轉(zhuǎn)矩與被測轉(zhuǎn)矩相等。這種方法簡單,但必須通過另外一種方法測量外加的轉(zhuǎn)矩或力及力臂,這樣會對測量引入一定的累計誤差。能量轉(zhuǎn)化法是通過利用能量守恒的原理間接測量轉(zhuǎn)矩,不易實(shí)現(xiàn)。傳遞法是將被測轉(zhuǎn)矩傳遞到彈性元件上,根據(jù)彈性元件物理參數(shù)的變化

9、來測量轉(zhuǎn)矩的方法。變化的參數(shù)可以是變形、應(yīng)力、或應(yīng)變等,使用的彈性元件是扭軸。電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)時, 將轉(zhuǎn)矩傳遞到扭軸上, 扭軸上所產(chǎn)生的應(yīng)變,通過轉(zhuǎn)矩傳感器的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,該信號通過處理后送顯示器顯示轉(zhuǎn)矩數(shù)值。本次設(shè)計采用的ZJ傳感器是采用磁電轉(zhuǎn)換-相位差原理，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為兩路有一定相位差的電信號。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2-1所示。輸入部分由通道1、2及鑒相器構(gòu)成。通道1、2分別是由LM258和LM339構(gòu)成的放大比較電路，來自ZJ型傳感器的兩路電信號送入儀器的通道1和通道2，經(jīng)過放大比較轉(zhuǎn)換為矩形波，并將兩路矩形波信號同時送入鑒相器。鑒相器采用與門電路，其功能是檢測兩路矩形波信

10、號的相位差，并產(chǎn)生一連串寬度與相位差成正比的脈沖。控制部分的核心是微處理器，信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理，在單片機(jī)中處理運(yùn)算后得到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量值，送入7289顯示驅(qū)動芯片，最后在LED中顯示。此外在電路中還加入了看門狗保護(hù)電路。微處理器顯示信號2通道2鑒相器信號1通道1圖2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖對于測量周期信號和相位差信號，有兩種方案可供選擇。 第一種方案是利用測頻的方法。由于周期信號頻率較小，不易于測量，容易導(dǎo)致測量結(jié)果誤差較大，因此這個方案不加采用。第二種方案是利用測周的方法。對于本次設(shè)計原理，測周的方法易于實(shí)現(xiàn)，而且測量結(jié)果精確度高，系統(tǒng)也較簡單，因此采用此方案。第3章 硬件電路設(shè)計1.硬件電路總體

11、結(jié)構(gòu)本次設(shè)計是基于ZJ型傳感器的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀，主要由輸入、控制、顯示輸出三部分組成。輸入部分是由LM258構(gòu)成的放大電路、LM339比較器構(gòu)成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和采用與門電路的鑒相器三部分組成，另外為了使系統(tǒng)更加穩(wěn)定加入了簡單的RC濾波電路和二極管保護(hù)電路?？刂撇糠质且訟T89C52單片機(jī)為核心，外加看門狗X5045保護(hù)電路和MAX485串行通信電路構(gòu)成。顯示輸出部分是以ZLG7289為驅(qū)動的LED數(shù)碼管顯示電路。電路總體結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。AT89C52單片機(jī)ZLG7289顯示接口看門狗X5045LED顯示MAX485串行通信測轉(zhuǎn)矩測轉(zhuǎn)速鑒相器傳感器信號1傳感器信號2LM258放 大LM

12、258放 大LM339比較器LM339比較器圖3-1 硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖2.硬件電路的工作原理本次設(shè)計的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀是采用相位差原理研制而成。通過ZJ傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速機(jī)械量轉(zhuǎn)換成兩路有一定相位差的電壓信號，經(jīng)過LM258放大以后達(dá)到易于測量的大小，將經(jīng)放大的信號送入由LM339比較器構(gòu)成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將模擬信號轉(zhuǎn)換成適于單片機(jī)處理的TTL電平。根據(jù)轉(zhuǎn)矩測量公式，對于轉(zhuǎn)矩的測量是通過測量兩路信號的相位差，按照公式3-1計算出轉(zhuǎn)矩的值。測量相位差的具體方法是當(dāng)計數(shù)從全為“1”翻轉(zhuǎn)為全“0”時，定時器中斷標(biāo)志位TFn置位。當(dāng)TRn=1同時GATE=0或INTn=0時定時器計數(shù)，置位GA

13、TE時允許由外部輸入INTn控制定時器，TRn為TCON寄存器內(nèi)的控制位。轉(zhuǎn)矩測量公式： （式3-1）其中R為傳感器額定轉(zhuǎn)矩，F(xiàn)為傳感器系數(shù)，T1為兩信號過零點(diǎn)之間的相位差，T2為信號的周期。根據(jù)轉(zhuǎn)速測量公式，對于轉(zhuǎn)速的測量是通過測量一定時間內(nèi)輸入信號的脈沖數(shù)，然后按照公式3-2計算出轉(zhuǎn)速的值。轉(zhuǎn)速測量公式： （式3-2）其中P為傳感器齒數(shù)，T為規(guī)定的測量時間，C為在T時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)。測得的各種信號值完成公式的計算，都是在單片機(jī)AT89C52中通過軟件來實(shí)現(xiàn)的，最終將計算出的值送入顯示部分。ZLG7289是顯示接口芯片，通過它來驅(qū)動LED數(shù)碼管，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量值顯示出來。由于需要分別顯示

14、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量值，本次設(shè)計需要兩組8位LED數(shù)碼管。電路中加入的看門狗X5045是起保護(hù)和復(fù)位的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值超過一定的上限值，或者系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定時，它會自動的發(fā)出復(fù)位信號，使整個系統(tǒng)復(fù)位。生產(chǎn)中我們不僅要測量轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值，而且要利用這些值對我們的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，因此在設(shè)計中利用RS-485串行通信的方式，把測量值送入計算機(jī)進(jìn)行分析處理，從而控制生產(chǎn)過程。由于TTL電平的邏輯與RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)不匹配，因此電路中使用了MAX-485接口芯片，對TTL電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其符合RS-485總線邏輯。3.2 ZJ傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理1. ZJ型傳感器的結(jié)構(gòu)ZJ型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)磁電轉(zhuǎn)換和

15、相位差原理，將轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速機(jī)械量轉(zhuǎn)換成兩路有一定相位差電壓訊號的一種精密儀器，圖3-2為傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，它由機(jī)座、端蓋、扭力軸、內(nèi)齒輪、外齒輪、磁鋼、線圈軸承等組成。內(nèi)齒輪、磁鋼固定在套筒上，線圈固定在端蓋上，外齒輪固定在扭力軸上。圖3-2 ZJ型傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖2. ZJ型傳感器的工作原理內(nèi)、外信號齒輪由鐵磁材料制成，而磁鋼是永久磁體制造的。從永久磁鋼經(jīng)氣隙、信號齒輪再到永久磁鋼，形成了閉合回路。當(dāng)內(nèi)、外齒輪旋轉(zhuǎn)時，磁鋼與齒頂、齒谷間的氣隙發(fā)生改變，即磁路中的磁阻發(fā)生改變，而永磁體的磁動勢一定，據(jù)磁路的歐姆定律知線圈中的磁通必然發(fā)生變化。據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，線圈中也要相應(yīng)的產(chǎn)生近似正弦波

16、的感應(yīng)電動勢e1,e2.兩感應(yīng)電動勢的初始相位差是恒定的，考慮到正、反加載，一般設(shè)計在180度位置上，當(dāng)加上扭力時，扭力軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，外齒輪和內(nèi)齒輪間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)角，從而兩感應(yīng)電動勢e1,e2的相位關(guān)系發(fā)生了變化，相位差為=0+。相位差的變化量與相對轉(zhuǎn)角的關(guān)系為=Z，Z為內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)。由于在扭力軸的彈性范圍內(nèi)外加扭矩和機(jī)械扭轉(zhuǎn)角成正比，因此，測量出就等于間接測量出軸上的外加轉(zhuǎn)矩，這樣就實(shí)現(xiàn)了將機(jī)械量轉(zhuǎn)化成電子量的過程。圖3-3為信號發(fā)生原理及時序波形圖。圖3-3 信號發(fā)生原理及時序波形圖3.3信號的放大與比較電路設(shè)計1. 調(diào)理電路的設(shè)計在本次基于ZJ型傳感器的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀研制的設(shè)計中由傳

17、感器采集來的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速模擬信號需要經(jīng)過一系列的處理才能為單片機(jī)所用。為此設(shè)計了以LM258和LM339為基礎(chǔ)的信號放大和比較電路，將模擬信號轉(zhuǎn)換為可以為單片機(jī)運(yùn)算處理用的數(shù)字信號。如圖3-4所示。 由傳感器采集來的兩路信號比較小，不容易處理，需首先經(jīng)無源RC濾波器處理后送LM258雙運(yùn)算放大器放大，得到方便處理的電壓信號。為了防止電壓過大，電路中還加入了二極管保護(hù)電路。單片機(jī)處理的是TTL電平信號，所以需要將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為TTL電平信號，LM339是四電壓比較器，常用于簡單的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。模擬信號經(jīng)過比較器得到所需要的數(shù)字信號。本次設(shè)計轉(zhuǎn)矩的測量是采取相位差的方法，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的測量公式可知

18、需要兩路信號，一路信號用來測量信號的周期，一路信號用來測量相位差，而相位差信號需要將兩路信號加一個與門電路來獲得。轉(zhuǎn)速的測量同樣需要兩路信號，一路信號用來測量輸入信號的脈沖數(shù)，一路信號用來測量輸入信號脈沖所占用的時間。2. LM258和LM339簡介LM358系列（包括LM158、LM258、LM358、LM2904）是由兩個獨(dú)立的高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器組成。通過特殊設(shè)計，它可在寬電壓范圍的單電源下工作。當(dāng)然它也能在雙電源下工作。低的電源電流與電源數(shù)值大小無關(guān)。其應(yīng)用領(lǐng)域包括轉(zhuǎn)換放大器，直流增益部件和所有常規(guī)的運(yùn)算放大器，這些更易于在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。LM339系列（包括LM139、L

19、M239、LM339、LM2901）是由四組獨(dú)立的精密電壓比較器組成，具有低失調(diào)電壓的特點(diǎn)，所有四組比較器最大失調(diào)電壓僅為2mV。它特地為在較大的電壓范圍內(nèi)單電源工作而設(shè)計，但也在雙電源下工作，它的低電源電流不受電源電壓大小的影響。即使在單電源電壓下工作，這些比較器的輸入共模電壓范圍也包括低電位。應(yīng)用方面包括限幅比較器、簡單的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、脈沖方波和延時發(fā)生器、寬范圍壓控振蕩器、MOS時鐘多諧振蕩器和高電壓數(shù)字邏輯門。LM339系列能直接與TTL和CMOS接口。當(dāng)工作于正負(fù)電源時，它們也能直接與MOS邏輯電路接口，在這些應(yīng)用中LM339的低功耗的特點(diǎn)明顯比普通比較器好。圖3-4 信號調(diào)理電

20、路圖3.4 主控模塊單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計3.主控芯片AT89C52在設(shè)計中的應(yīng)用1. AT89C52與外圍芯片的連接根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在基于ZJ傳感器轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀的研制中，主要就是由ZJ傳感器，放大、比較電路，核心芯片AT89C52與看門狗芯片X5045構(gòu)成的主控系統(tǒng)，鍵盤與顯示接口芯片ZLG7289構(gòu)成的顯示電路及串行通信驅(qū)動芯片MAX485構(gòu)成的串行通信電路一起來實(shí)現(xiàn)一個完整的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀，它能夠測量各種電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。在具體的設(shè)計中，通過AT89C52的P2口與ZLG7289相連，這樣便構(gòu)成了CPU與鍵盤顯示部分的數(shù)據(jù)/命令傳送。其中P2口的、分別與顯示驅(qū)動芯片7289的SPI總線片

21、選信號/CS、SPI總線時鐘輸入信號CLK、SPI總線數(shù)據(jù)信號DATA相連。片選信號/CS以低電平有效，時鐘信號CLK以上升沿有效，數(shù)據(jù)信號是雙向的。P1口的P1.1、分別與看門狗芯片X5045的SO、/CS、SCK、SI相連構(gòu)成看門狗電路用來監(jiān)控系統(tǒng)防止死機(jī)。 、（RXD）、（TXD）分別與MAX485的/RE和DE、RO、DI相連，構(gòu)成串行通信。其中AT89C52與外圍的器件連接結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示：AT89C52X5045ZLG7289MAX485圖3-5 AT89C52與外圍器件的連接結(jié)構(gòu)圖2. AT89C52在本設(shè)計中所用管腳的介紹主控部分采用的是ATMEL公司的AT89C52，外接

22、12M的石英晶振，還有復(fù)位電路，該系列單片機(jī)由先進(jìn)的CMOS工藝制造并帶有非遺失性Flash程序存儲器，全部支持12時鐘和6時鐘操作。AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable And Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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AT89C52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

23、案。它包含256字節(jié)RAM、32條I/O口線、3個16位定時/計數(shù)器、6輸入4優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)、2個串行I/O口以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計，可提供很寬的操作頻率范圍，可實(shí)現(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結(jié)CPU，但RAM、定時器、串口和中斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存RAM的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器，導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作，由于設(shè)計是靜態(tài)的，時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)，運(yùn)行可從時鐘停止處恢復(fù)。其中在該設(shè)計中所用到的一些AT89C52的管腳功能介紹如下：VCC：供電電源。GND：接地。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口

24、，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)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(nèi)部上拉的緣故。在此次設(shè)計中，P1口主要是用來與看門狗芯片X5045一起構(gòu)成系統(tǒng)保護(hù)電路，當(dāng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量值超過規(guī)定上限值時，產(chǎn)生復(fù)位信號，從而起到保護(hù)作用。其中作為MAX485串行通信的數(shù)據(jù)輸入口。P2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(dāng)P2口被寫入1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。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(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址

25、外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口電路中接收按鍵信號和發(fā)送顯示驅(qū)動7289所需的控制和數(shù)據(jù)輸出信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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。 P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下所示：表 3-1 P3口線的特殊功能口線特殊功能信號名稱RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送/I

26、NT0外部中斷0申請/INT1外部中斷1申請T0定時器/計數(shù)器0記數(shù)輸入T1定時器/計數(shù)器1記數(shù)輸入/WR外部RAM寫選通/RD外部RAM讀選通設(shè)計中使用P3口主要是使用起特殊功能。和作為MAX485的串行通信控制信號口。P3.4接受被測轉(zhuǎn)矩的相位差信號，利用GATE門測量脈沖寬度，通過調(diào)用轉(zhuǎn)矩測量程序運(yùn)算處理得出轉(zhuǎn)矩值，P和分別用作定時和計數(shù)，P1.0口為定時器2的特殊功能口，用來定時1分鐘，用來計數(shù)。通過調(diào)用轉(zhuǎn)速測量程序運(yùn)算處理得出轉(zhuǎn)矩值。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。設(shè)計中與X5045的復(fù)位腳相連，構(gòu)成CPU的復(fù)位電路。XTAL1：反向振蕩

27、放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3. 其他功能的應(yīng)用在這次設(shè)計中，除了用到AT89C52的一些常見管腳外，還用到片內(nèi)的一些存儲器、定時器、計數(shù)器以及中斷功能等。在設(shè)計中AT89C52的定時器0和定時器1的操作由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T進(jìn)行選擇，這兩個定時/計數(shù)器有四種操作模式，通過TMOD的M1和M0選擇，兩個定時/計數(shù)器的模式0、1和2都相同，模式3不同。模式0將定時器寄存器配置為13位寄存器，當(dāng)計數(shù)從全為“1”翻轉(zhuǎn)為全“0”時，定時器中斷標(biāo)志位TFn置位。當(dāng)TRn=1同時GATE=0或INTn=0時定時器計數(shù)，置位GATE時允許由外部輸入

28、INTn控制定時器，這樣可實(shí)現(xiàn)脈寬測量，TRn為TCON寄存器內(nèi)的控制位，本次設(shè)計即采用這種方法測量兩信號的相位差。該13位寄存器包含THn全部8個位及TLn的低5位，TLn的高3位不定可將其忽略，置位運(yùn)行標(biāo)志（TRn）不能清零此寄存器。模式0的操作對于定時器0及定時器1都是相同的兩個不同的GATE位分別分配給定時器0及定時器1。模式1和模式0幾乎都相同，所不同的是模式1使用了THn及TLn全部16位。模式2下定時器寄存器作為可自動重裝的8位計數(shù)器（TLn），TLn的溢出不僅置位TFn，而且將THn內(nèi)容重新裝入TLn，THn內(nèi)容由軟件預(yù)置，重裝時THn內(nèi)容不變，模式2的操作對于定時器0及定時器

29、1是相同的。模式3中，定時器1停止計數(shù)，效果與將TR1設(shè)置為0想同。此模式下定時器0的TL0及TH0作為兩個獨(dú)立的8位計數(shù)器，TL0占用定時器0的控制位：C/T，GATE，TR0，INT0，及TF0。TH0限定為定時器功能，占用定時器1的TR1及TF1。此時TH0控制“定時器1”中斷。模式3可用于需要一個額外的8位定時器的場合，定時器0工作于模式3時，AT89C52看似有3個定時器/計數(shù)器，當(dāng)定時器0工作于模式3時，定時器1可通過開關(guān)進(jìn)入/退出模式3，它仍可用作串行端口的波特率發(fā)生器，或者應(yīng)用于任何不要求中斷的場合。定時器2是一個16位定時/計數(shù)器，通過設(shè)置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2

30、位，可將其作為定時器或計數(shù)器，定時器2有三種操作模式：捕獲、自動重新安裝和波特率發(fā)生器，這三種模式由T2CON中的位進(jìn)行選擇。4. AT89C52的存儲器系統(tǒng)介紹單片機(jī)的存儲器由三部分組成，即程序存儲器（包括片內(nèi)程序存儲器，大小與芯片型號有關(guān)）、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（包括內(nèi)部RAM存儲器00HFFH，共256字節(jié)；特殊功能寄存器）、外部數(shù)據(jù)存儲器（0000HFFFFH，共64KB）。（1） 程序存儲器對于帶有片內(nèi)ROM的單片機(jī)來說，片內(nèi)程序存儲器和外部程序存儲器地址空間重疊。如果/Vpp引腳為高電平，且程序計數(shù)器PC小于等于片內(nèi)ROM的地址空間時，將從片內(nèi)程序存儲器去指令（在這種情況下，信號無效）；

31、而當(dāng)PC超出片內(nèi)ROM地址空間時，自動到外部程序存儲器去指令，即在P0口輸出低8位地址（A0A7），在P2口輸出高8位地址（A15A8）。當(dāng)/Vpp引腳為低電平時，一律從外部程序存儲器取指令。 （2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器由內(nèi)部RAM和特殊功能寄存器組成。對于89C52芯片來說，內(nèi)部RAM的容量為256字節(jié)（00HFFH）。1）片內(nèi)RAMAT89C52芯片內(nèi)部RAM容量為128字節(jié)，根據(jù)用途可劃分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲器區(qū)（可作為用戶RAM和堆棧區(qū)）。工作寄存器區(qū)有32個字節(jié)組成，從00H1FH的單元，分成四個區(qū)，每個區(qū)8個字節(jié)，分別用R0R7作為這8個字節(jié)的寄存器名。2

32、0H2FH單元，共16個字節(jié)，屬于位尋址區(qū)。該區(qū)域可以按字節(jié)讀寫，也可以按位讀寫。30H單元以后可作為內(nèi)部用戶RAM區(qū)或堆棧區(qū)。對于AT89C52來說為30H7FH，尚有80個字節(jié)可作用戶內(nèi)部RAM或堆棧區(qū)。復(fù)位后，堆棧指針SP指向07H單元。因此，一般需要修改，將SP設(shè)在2FH之上。2）特殊功能寄存器由于單片機(jī)內(nèi)集成了一些常用的I/O端口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷控制器等，因此這些I/O接口單元電路內(nèi)的寄存器也就位于CPU內(nèi)部，統(tǒng)稱為特殊功能寄存器（SFR，即Special Function Registers）。AT89C52CPU除了給I/O接口電路寄存器，如定時/計數(shù)器控制寄存器T

33、CON分配字節(jié)地址外，CPU內(nèi)的寄存器也有字節(jié)地址，如累加器Acc字節(jié)為0E0H。此類單片機(jī)內(nèi)共有27個特殊功能寄存器，其地址分散在80HFFH之間。3）外部數(shù)據(jù)存儲器通過P0、P2口最多可以連接64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器。3.看門狗電路的設(shè)計1. X5045簡介看門狗(Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一，工控系統(tǒng)在運(yùn)行時，通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)?？撮T狗(Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路?？撮T狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出

34、讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓,硬件看門狗是真正意義上的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”，所以在該設(shè)計中，我將用X5045芯片設(shè)計一種新的硬件看門狗電路，具有體積小、占用I/O口線少和編程方便的特點(diǎn)。圖3-6 X5045引腳圖2. X5045看門狗電路的設(shè)計X5045硬件連接圖如圖3-7所示。X5045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間，在看門狗定時器預(yù)置的時間內(nèi)若沒有總線活動，則X5045將從RESET輸出一個高電平信號，使CPU復(fù)位。圖3-7電路中，CPU的復(fù)位信號是Watchdog復(fù)位。其中/CS、SI、SO、SCK

35、腳都與AT89C52的P1口相連，/WP為寫保護(hù)輸入端接高電平。圖3-7 看門狗電路原理圖3.5鍵盤與顯示接口芯片ZLG7289的設(shè)計1. ZLG7289在本次設(shè)計中的應(yīng)用ZLG7289 是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展自行設(shè)計的數(shù)碼管顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理芯片，可直接驅(qū)動8 位共陰式數(shù)碼管（或64 只獨(dú)立LED），同時還可以掃描管理多達(dá)64 只按鍵。ZLG7289 內(nèi)部含有顯示譯碼器，可直接接受BCD 碼或16 進(jìn)制碼，并同時具有2 種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱閃爍左移右移段尋址等。ZLG7289 采用SPI 串行總線與微控制器接口，僅占用少數(shù)幾根I/O 口線。利用片選號，多片ZLG7

36、289 還可以并接在一起使用，能夠方便地實(shí)現(xiàn)多于8 位的顯示或多于64 只按鍵的應(yīng)用。ZLG7289 可廣泛地應(yīng)用于儀器儀表，工業(yè)控制器，條形顯示器，控制面板等領(lǐng)域。設(shè)計中AT89C52的、口分別與7289SPI串行總線的/CS、CLK、DATA相連，當(dāng)口是低電平時，7289芯片被選中，此時口來到一個上升沿信號，SPI總線將開始進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，輸入信號從口向7289傳輸。數(shù)據(jù)信號經(jīng)7289送到LED顯示。此次需要測量的有轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速兩個參數(shù)，其中轉(zhuǎn)矩的測量范圍是0-500.0Nm，轉(zhuǎn)速的測量范圍是0-6000轉(zhuǎn)/min,因此我們需要兩組8位LED顯示，分別對轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量值進(jìn)行顯示。2. ZLG72

37、89簡單介紹ZLG7289的主要特性： 很寬的工作電壓范圍：6V； 直接驅(qū)動8 位共陰式數(shù)碼管（1英寸以下）或64 只獨(dú)立的LED； 能夠管理多達(dá)64 只按鍵，自動消除抖動； 段電流可達(dá)15mA 以上，字電流可達(dá)100mA； 利用功率電路可以方便地驅(qū)動1英寸以上的大型數(shù)碼管； 具有左移、右移、閃爍、消隱、段點(diǎn)亮等強(qiáng)大功能； 要顯示的數(shù)據(jù)提供有兩種不同的譯碼方式（也可以選擇不譯碼）； 不接數(shù)碼管而僅使用鍵盤管理功能時，工作電流可降至3mA； 與微控制器之間采用SPI 串行總線接口，操作方便，占用I/O 資源少； 工作溫度范圍：4085； 封裝：SOP-28，DIP-28。圖3-6為7289的引腳

38、圖，表3-2是對7289的引腳功能說明。圖3-8 ZLG7289引腳圖表3-2 ZLG7289引腳功能說明引腳序號引腳名稱功能描述1，2VDD接電源3，5NC懸空4VSS接地6/CSSPI 總線片選信號，低電平有效7CLKSPI 總線時鐘輸入信號，上升沿有效8DATASPI 總線數(shù)據(jù)信號，雙向9/KEY鍵盤中斷請求信號，低電平（下降沿）有效1016SGSA數(shù)碼管g a段17DP數(shù)碼管dp 段1825DIG0DIG7數(shù)碼管字選信號0726OSC1晶振輸出信號27OSC2晶振輸入信號28/RES復(fù)位信號，低電平有效ZLG7289 與微控制器的接口采用3 線制SPI 串行總線，由CS、CLK 和DA

39、TA 這3 根信號線組成。CS 和CLK 是輸入信號，由微控制器提供。DATA信號是雙向的，必須接到微控制器上具有雙向功能的I/O 上。SPI 信號線的具體意義請參見表3-3。操作SPI 總線的時序圖請參見圖3-9。表3-3 ZLG7289 的SPI 串行接口信號信號名稱引腳序號描述CS/6SPI 總線片選輸入信號，低電平有效CLK7SPI 總線時鐘輸入信號，上升沿有效DATA8SPI 總線數(shù)據(jù)信號，雙向圖3-9 帶數(shù)據(jù)指令時序圖（命令字在前，輸入數(shù)據(jù)在后）3.6串行通信電路的設(shè)計 在實(shí)際的測量和控制過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行信息的傳輸和交換。數(shù)據(jù)傳送的方式可分為并行傳輸和串行傳輸，相應(yīng)的通信總線被

40、稱為并行總線和串行總線。串行傳輸比并行傳輸用的導(dǎo)線數(shù)少，傳輸距離比并行傳輸要遠(yuǎn)的多。此次設(shè)計就采用的是串行傳輸，采用的總線標(biāo)準(zhǔn)是RS-485。由于RS-485規(guī)定的邏輯電平與一般的微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不一致的，與RS232C相類似采用的是負(fù)邏輯。其邏輯電平與TTL電平顯然是不匹配的，為了實(shí)現(xiàn)RS-485電平與TTL電平的連接，必須進(jìn)行信號電平轉(zhuǎn)換。本次設(shè)計為了實(shí)現(xiàn)RS-485標(biāo)準(zhǔn)電平與TTL電平間相互轉(zhuǎn)換采用的接口芯片是MAX485。其中單片機(jī)的P1.5、P3.1（RXD）、P3.2（TXD）分別與MAX485的RE/DE、RO、DI相連，構(gòu)成串行通信電路，將系統(tǒng)測量得到的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)

41、傳輸出去。1RS-485標(biāo)準(zhǔn)RS-485是RS-422A的變形。RS-422A為全雙工，可同時發(fā)送和接收；RS-485則為半雙工，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收。真正的多點(diǎn)總線應(yīng)由連接至總線的多個驅(qū)動器和接收器構(gòu)成，并且其中任何一個均可發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，也就是說兩條信號線組成的單通道即可完成收發(fā)功能。RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422A的性能，允許雙總線上一個發(fā)送器驅(qū)動32個負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。當(dāng)用于多站互連時，可節(jié)省信號線，便于高速遠(yuǎn)距離傳送。2驅(qū)動芯片MAX485介紹MAX485的管腳圖如圖3-10所示，使用于半雙工通信。 圖3-10

42、MAX485引腳圖管腳功能如下：RO：接收器輸出。當(dāng)，RO=1；當(dāng)，RO=0。/RE：接收器輸出使能。RE=0時，允許接收器輸出；RE=1時，禁止接收器輸出，RO為高阻。DE：驅(qū)動器輸出使能。DE=0時，允許驅(qū)動器工作；DE=1時，禁止驅(qū)動器工作，A、B為高阻。DI：驅(qū)動器輸入。DI=1時，輸出A為高阻，B為低；DI=0時，輸出A為低，B為高阻。A：接收器同相輸入/驅(qū)動器同相輸出。B：接收器反向輸入/驅(qū)動器反向輸出。VCC：電源（4.75VVcc5.25V）。GND：地。驅(qū)動器和接收器的輸入輸出關(guān)系見表3-4和3-5所示。表3-4 MAX485發(fā)送功能表輸入輸出/REDEDIABX1101X1

43、01000X高阻高阻10X高阻高阻表3-5 MAX485接收功能表輸入輸出/REDEA-BRO00100000輸入開路110X高阻第4章 軟件設(shè)計本設(shè)計程序主要包括：系統(tǒng)初始化模塊、測量模塊、串行通信模塊、看門狗程序模塊、顯示模塊五部分組成。系統(tǒng)初始化模塊包括內(nèi)存單元和變量緩沖區(qū)的初始化、定時器設(shè)置、中斷向量設(shè)置和各芯片引腳的初始化定義等內(nèi)容。測量模塊主要完成對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的測量工作，也是本次設(shè)計所要完成的主要工作。串行通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與計算機(jī)的相互收發(fā)，以便于計算機(jī)對過程進(jìn)行控制。看門狗程序模塊是對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)跑飛或者出現(xiàn)其他異?，F(xiàn)象時完成對系統(tǒng)的復(fù)位。顯示模塊是完成對測量結(jié)

44、果的顯示功能，整個測量系統(tǒng)所要完成的工作就是測量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速值，并將其顯示出來，因此顯示模塊也是非常重要的部分。主程序設(shè)計首先要對這個系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后開中斷，開始對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。接著調(diào)用顯示子程序，將測量結(jié)果顯示出來。本次設(shè)計還需要完成與計算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，因此需要一個串行通信程序。主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1 軟件程序總流程圖4.2 初始化程序設(shè)計系統(tǒng)的初始化是既復(fù)雜又很重要的工作。初始化程序主要完成對設(shè)計中使用的存儲單元的初始化、串行通信的初始化、看門狗電路的初始化、ZLG7289的初始化、T0、T1、T2的初始化和中斷向量的設(shè)置。圖4-2初始化程序流程圖4.3 測量子程序設(shè)

45、計 測量子程序主要完成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的測量。轉(zhuǎn)速的測量是根據(jù)公式N=60C/(TP)所得，利用定時器T2定時測量時間1分鐘，T1對1分鐘內(nèi)信號脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，再根據(jù)轉(zhuǎn)速測量公式計算出轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)矩的測量是根據(jù)公式T=5RFT1/T2所得，利用T0的GATE門來測量信號的相位差，即T1，根據(jù)前面轉(zhuǎn)速測量時得出的值可計算出信號的周期，即T2=60/C，然后再根據(jù)轉(zhuǎn)矩測量公式計算出轉(zhuǎn)矩的值。轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的程序流程圖分別如4-3和4-4所示。 4-3轉(zhuǎn)速測量程序流程圖 圖4-4 轉(zhuǎn)矩測量程序流程圖 串口通信程序設(shè)計串口通信程序主要包括兩個部分，一個是將計算機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，另一部分是將單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)

46、通過串口發(fā)給計算機(jī)，在主程序里直接調(diào)用即可。下面給出這個子程序流程圖。圖4-5 串口中斷服務(wù)程序流程圖4.5 看門狗程序設(shè)計本文的看門狗程序設(shè)計的框圖如下圖所示 圖4-6 看門狗程序設(shè)計框圖看門狗電路的定時時間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略小即可。編程時，可在軟件的合適的地方加一條喂狗指令，使看門狗的定時時間永遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)置時間，系統(tǒng)就不會復(fù)位而正常工作。當(dāng)系統(tǒng)跑飛，用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時，則看門狗定時時間很快增長到預(yù)置時間，迫使系統(tǒng)復(fù)位?？撮T狗定時器的預(yù)置時間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。 X5045狀態(tài)寄存器共有6位

47、有含義，其中WDl，WD0和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設(shè)置有關(guān)。W D1=1， WD0=1， 禁止看門狗工作。 4.6 八位LED動態(tài)顯示子程序設(shè)計譯碼顯示模塊是建立在內(nèi)部系統(tǒng)和觀測人之間的橋梁。通過譯碼顯示，使輸出結(jié)果可視化，界面友好化。 該模塊由LED譯碼組成，主要是將各信息量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示代碼。LED譯碼模塊是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為BCD碼來驅(qū)動數(shù)碼管。采用動態(tài)顯示，共分為八個狀態(tài)，即八個數(shù)碼管的位碼依次選通點(diǎn)亮數(shù)碼管。程序流程圖如圖4-7所示。圖4-7 8位LED動態(tài)顯示子程序流程圖結(jié)論與展望本文設(shè)計的基于ZJ型傳感器的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀采用了相位差測量技術(shù)，結(jié)合了單片機(jī)處理技術(shù)

48、，完成了對轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的高精度測量，并且采用數(shù)字化顯示功能。解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀結(jié)構(gòu)龐大、能耗大、容易產(chǎn)生誤差且測量范圍受限制等問題。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)不僅可以高精度的測量轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速值的大小，而且在加入了串行通信后還能方便的與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，以實(shí)現(xiàn)智能化控制。本次課題采用的以ZJ型傳感器為基礎(chǔ)、AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)為核心的設(shè)計方案,與以往的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)相比有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：智能化設(shè)計，精度高，能夠?qū)D(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速進(jìn)行較準(zhǔn)確地測量；控制電路簡單易懂；增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾功能；附加其它功能簡單、方便。本次設(shè)計使用的ZJ型傳感器由于本身工藝的限制，測量精確度以及測量范圍等還受到一定

49、程度的限制，所以本次設(shè)計的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀還有一些不足。但隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展越來越快，各種新型的、智能化的傳感器將會不斷被研制出來。所以我們將可以選擇更好的傳感器來代替設(shè)計中的傳感器，以使測量系統(tǒng)功能更加完善?，F(xiàn)在的測量儀正在朝著高精度、寬測量范圍、小體積、低價格等方向發(fā)展，而本次設(shè)計的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀就是一種精度高、測量范圍寬的數(shù)字化測量系統(tǒng)。因此本次課題研究具有很廣闊的發(fā)展前景和價值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可以在本次課題研制的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)中選擇更精良的傳感器以增加其測量精度和測量范圍。還可以添加報警電路和更好的抗干擾系統(tǒng)，以提高整個測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和抗干擾功能。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計

50、之所以能夠順利完成，我要感謝的是我的指導(dǎo)老師王冠凌老師。在我整個畢業(yè)設(shè)計過程中，王老師都給予了悉心的指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我深深的被王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開明的學(xué)術(shù)思想、事必躬親的工作精神和寬人律己的高尚品德所打動。值此設(shè)計完成之際，謹(jǐn)向王老師致以最崇高的謝意! 本次畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，同時也預(yù)示著大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活接近尾聲。我要感謝這四年來院、系各級領(lǐng)導(dǎo)對我們的關(guān)心以及所有的授課老師對我的諄諄教導(dǎo)。畢業(yè)在即，相處四年的同學(xué)將各自奔赴自己的工作崗位。在此，我想對四年來幫助過我的同學(xué)說一聲：謝謝！最后，向在百忙中抽出寶貴時間參與設(shè)計評審和答辯的老師和評委們，表示由衷的感謝。 07年 6月 17

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59、designed specifically to operate from a single power over a wide range of voltages. Operation from split power supplies is also possible and the lower supply current drain is independent of the magnitude of the power supply voltage. The outputs can be connected to other open-collector outputs to achieve wired-AND relationships.FeaturesWide range of supply voltagesLow supply current drain independent of supply voltageLow input biasing currentLow input offset voltage and offset currentInput common-mode voltage range includes groundDifferential input voltage range equal to the power supply vol