畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1摘要在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，測(cè)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(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)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(cè)元件，得到的信號(hào)是脈沖信號(hào)。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(cè)量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測(cè)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(cè)量?jī)x。電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，轉(zhuǎn)速是一個(gè)必不可少的一個(gè)參數(shù)。本系統(tǒng)就是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，并可以和PC機(jī)進(jìn)行通信，顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并觀察電機(jī)運(yùn)行的基本狀況。本設(shè)計(jì)主要用AT89C51作為控制核心，由霍爾傳感器、LED數(shù)碼顯像管、HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換、及RS232構(gòu)成。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(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。本文重點(diǎn)是測(cè)量速度并顯示在5位LED數(shù)碼管上。其優(yōu)點(diǎn)硬件是電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。關(guān)鍵字：MSC-51（單片機(jī)）；轉(zhuǎn)速；傳感器畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書2AbstractIntheprojectpractice,wewillmeeteachkindtoneedfrequentlytosurveytherotationalspeedthesituation,thesurveyrotationalspeedmethoddividesintothesimulationtypeandthedigitaltwokinds.Thesimulationtypeusesmeasuredthatthefastgeneratoristhedetectingelement,obtainsthesignalsimulatesthequantity.Digitalusuallyusestheelectro-opticalencoder,theHallpartandsoonisthedetectingelement,obtainsthesignalisthesignalimpulse.Alongwithmicrocomputerswidespreadapplication,speciallyhighperformancepricecomparedtomonolithicintegratedcircuitsappearance,thetachometricsurveyusesgenerallytakethemonolithicintegratedcircuitasthecoredigitalmeasuringtechniqueIgraduatedfromtheDesignoftheissueiscontroloftheintelligentuseofSCMspeedmeasuringinstrument.Thesystemisthemotorspeedmeasurement,andPCandcancommunicatethatthemotorspeed,andtoobservethemotorrunningthebasicsituation.ThemaindesignAT89C51controlasthecore,bytheHallsensor,LEDdigitalCRT,HIN232CPE-levelconversion,andaRS232.DetailedmeasurementsofthespeedoftheSCMsystemandPCandtheserialcommunicationbetweenthemicrocontroller.GivefullplaytotheperformanceoftheSCM.ThispaperistomeasurethespeedanddisplayedinfiveLEDdigitalpipe.Theadvantageofasimplehardwareandsoftwarecapabilitiesimprove,measuringspeed,highprecisionandcontrolsystemreliable,cost-effectiveandsoon.Keyword：MSC-51(One-chipcomputer)；sensor；Tachometer畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書3目錄摘要.1Abstract.21序言.12系統(tǒng)功能分析.22.1系統(tǒng)功能概述.22.2系統(tǒng)要求及主要內(nèi)容.33系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).43.1硬件電路設(shè)計(jì)思路.43.2軟件設(shè)計(jì)思路.44硬件電路設(shè)計(jì).64.1單片機(jī)模塊.64.1.1處理執(zhí)行元件.64.1.2時(shí)鐘電路.104.1.3復(fù)位電路.114.1.4顯示電路.124.2霍爾傳感器簡(jiǎn)介.154.2.1霍爾器件概述.154.2.2霍爾傳感器的應(yīng)用.164.2.3AH41霍爾開關(guān).174.3發(fā)送模塊.185軟件設(shè)計(jì).225.1單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過(guò)程.225.1.1單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路.225.1.2單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序.235.1.3二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序.245.2程序設(shè)計(jì).276系統(tǒng)調(diào)試.296.1硬件調(diào)試.296.2軟件調(diào)試.306.3綜合調(diào)試.32畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書46.4故障分析與解決方案.336.5結(jié)論與經(jīng)驗(yàn).34參考文獻(xiàn).36致謝.37附錄.38附錄1電路原理圖.38附錄2元器件清單.39畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書11序言智能化轉(zhuǎn)速測(cè)量可以對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，需要對(duì)其平穩(wěn)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，適時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量有效地可以反映電機(jī)的狀況。本系統(tǒng)主要由傳感器，單片機(jī)AT89C51構(gòu)成?？梢詫?duì)大范圍轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的轉(zhuǎn)速精度高，還可以和PC機(jī)時(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。單片機(jī)的英文名稱是MicroControllerunit,縮寫為MCU，又稱為微控制器，它是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。它具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、應(yīng)用簡(jiǎn)單靈活，因而使用非常廣泛，有力地推動(dòng)各行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和更新?lián)Q代。本文首先在第二章緒論介紹了此系統(tǒng)的功能、技術(shù)指標(biāo)以及主要內(nèi)容等；在第三章論述了總體設(shè)計(jì)過(guò)程,確定了技術(shù)指標(biāo)及器件的選擇；第四章著重描述了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)框圖及所使用的各種芯片功能與特性；在第五章中重點(diǎn)剖析了軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程；最后在第六章中具體論述單片機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、通信的處理及調(diào)試。由于本人水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，論文中難免會(huì)有錯(cuò)誤和不足之外，不夠理想、許多方面還需要繼續(xù)完善和改進(jìn)。在這里懇請(qǐng)指導(dǎo)老師和各位專家老師批評(píng)指正。在此特別感謝我的指導(dǎo)老師郭順京老師的大力指導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書22系統(tǒng)功能分析2.1系統(tǒng)功能概述功能：系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能是:AT89C51單片機(jī)接收霍爾傳感器傳來(lái)的脈沖信號(hào),單片機(jī)根據(jù)外部中斷,以及內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行記數(shù)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速送到LED顯示，同時(shí)數(shù)據(jù)傳給PC機(jī),并在PC機(jī)屏幕上顯示出來(lái)。記錄各時(shí)段的轉(zhuǎn)速，畫出V-T坐標(biāo)圖。組成及框圖：本系統(tǒng)通信部分是單片機(jī)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路HIN232CP之后，通過(guò)串口RS-232發(fā)送數(shù)據(jù)，由PC微機(jī)接收，微機(jī)部分用VisualBasic軟件編寫的界面作為PC機(jī)部分與單片機(jī)進(jìn)行串口之間通信。傳感器電路、轉(zhuǎn)速測(cè)量、LED顯示、電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)等將在以下章節(jié)作詳細(xì)地設(shè)計(jì)。圖2-1系統(tǒng)硬件電路應(yīng)用：從實(shí)用的角度看，評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)實(shí)用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)，就是這個(gè)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)生活和科技觀念有多大的貢獻(xiàn)。轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)具有大范圍、高精度等優(yōu)點(diǎn)、測(cè)量速度快，這種系統(tǒng)將會(huì)有良好的應(yīng)用。傳感器單片機(jī)AT89C51電平轉(zhuǎn)換電路LED顯示驅(qū)動(dòng)電路送PC機(jī)界面畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書32.2系統(tǒng)要求及主要內(nèi)容將霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸出入到單片機(jī)的外部中斷0口，單片機(jī)工作在內(nèi)部定時(shí)器工作方式0，對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行內(nèi)部記數(shù)，調(diào)用計(jì)算公式算出轉(zhuǎn)速，調(diào)用顯示程序顯示在LED上，同時(shí)通過(guò)串口向上位機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。主要內(nèi)容：（1）單片機(jī)部分主要完成電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量（2）LED部分主要是把轉(zhuǎn)速顯示出來(lái)，顯示范圍60-36000r/min（3）發(fā)送部分主要是完成電平轉(zhuǎn)換，送RS232向PC發(fā)送數(shù)據(jù)。（4）PC機(jī)部分主要完成將數(shù)據(jù)顯示在界面并描繪出V-T圖2.3系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)主要完成以下功能：測(cè)量系統(tǒng)：1.設(shè)計(jì)并制作單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量的硬件系統(tǒng)；2.用匯編語(yǔ)言完成轉(zhuǎn)速測(cè)量的軟件系統(tǒng)；3.要求把轉(zhuǎn)速顯示在5位LED上，精度為0.1%；4.能向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；5.用9針RS-232即可；通信部分：1.在微機(jī)部分采用VisualBasic編制RS232通信軟件；2.通信軟件具有數(shù)據(jù)接受編輯框；3.通信軟件要適時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄，用時(shí)間曲線表示；根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能以及要求，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量主要是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，定時(shí)器記數(shù)功能、以及LED驅(qū)動(dòng)、電平轉(zhuǎn)換及PC機(jī)之間的通信。單片機(jī)可通過(guò)編程控制外圍部件，能實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程度。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實(shí)現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書43系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1硬件電路設(shè)計(jì)思路硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。89C51單片機(jī)通過(guò)INT0輸入傳感器的脈沖信號(hào)，P0口P2口接LED動(dòng)態(tài)顯示。另由于PC系列微機(jī)串行口為RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為TTL電平的89C51單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此TTL電平到RS232接口電平的轉(zhuǎn)換采用HIN232CP接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實(shí)現(xiàn)RS232接口邏輯“1”（-3V-15V）和邏輯“0”（+3V+15V）的電平轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)速測(cè)量部分的硬件設(shè)計(jì)思路：本次設(shè)計(jì)單片機(jī)部分的硬件框圖如圖21所示。圖3-1單片機(jī)部分硬件框圖具體詳細(xì)的敘述將在下面的章節(jié)中逐一介紹。3.2軟件設(shè)計(jì)思路軟件需要解決的是定時(shí)器0的記數(shù)和外部中斷0的設(shè)定、由于測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)程序的實(shí)現(xiàn)。顯示部分、需要有一個(gè)二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化程序，以及復(fù)位電路CPU執(zhí)行單元顯示電路時(shí)鐘電路發(fā)送電路畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書5轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD的程序后、才能進(jìn)行調(diào)用查表程序送到顯示。PC機(jī)串口和單片機(jī)串行口的工作方式，包括串行口的通訊速率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等均由通信部分的軟件部分實(shí)現(xiàn)。軟件工作流程：霍爾傳感器利用磁電效應(yīng)產(chǎn)生一周期脈沖向單片機(jī)的外部中斷0（P3.2）口發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，定時(shí)器工作在內(nèi)部定時(shí)，TH0、TL0設(shè)定初值為0，作為除數(shù)的低兩字節(jié)，利用軟件記數(shù)器、定時(shí)器0中斷的次數(shù)作為除數(shù)高字節(jié)。中斷完畢讀取內(nèi)部記數(shù)值作為除數(shù)，調(diào)用除法程序計(jì)算轉(zhuǎn)速，再對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行一系列變換后調(diào)用查表顯示程序，顯