單片機(jī)數(shù)顯轉(zhuǎn)速表的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)及要求直流電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘；測(cè)速傳感器輸出的光電脈沖個(gè)數(shù)為1024個(gè)/轉(zhuǎn)；要求測(cè)速精度達(dá)到0.01%。1.總體思路m次脈沖本電路可分為以下幾個(gè)單元模塊：1、轉(zhuǎn)速信號(hào)提取電模塊2、整形模塊3、單片機(jī)控制模塊4、顯示模塊整體電路轉(zhuǎn)速信號(hào)提取模塊本設(shè)計(jì)采用光電編碼器采集轉(zhuǎn)速信號(hào)，選用每轉(zhuǎn)輸出1024個(gè)脈沖信號(hào)的編碼器。轉(zhuǎn)速信號(hào)提取電路光電編碼器原理示意圖整形模塊：CD40106施密特觸發(fā)器返回CD40106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)用途及作用：CD40106為六施密特觸發(fā)器，在此次設(shè)計(jì)中用來(lái)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，獲得穩(wěn)定的方波信號(hào)。CD40106原理圖門(mén)電路有一個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時(shí)電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門(mén)電路，與普通的門(mén)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱(chēng)為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱(chēng)為回差電壓。1.脈沖波的整形數(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，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖。2.脈沖鑒幅幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)施加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于預(yù)設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出。顯示電路部分本設(shè)計(jì)采用的是MAX7219接口芯片，4位LED采用的是共陰極接法靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。

動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線(xiàn)控制，當(dāng)單

片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。MAX7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示。有一個(gè)外部寄存器用來(lái)設(shè)置各個(gè)LED的段電流。

一個(gè)方便的四線(xiàn)串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。每個(gè)數(shù)據(jù)可以尋址在更新時(shí)不需要改寫(xiě)所有的顯示。MAX7219/MAX7221同樣允許用戶(hù)對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。整個(gè)設(shè)備包含一個(gè)150μA的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個(gè)掃描限制寄存器允許用戶(hù)顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有LED發(fā)光的檢測(cè)模式。動(dòng)態(tài)顯示的另一種方案段碼控制整體電路2.光電脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果到電機(jī)轉(zhuǎn)速的量綱轉(zhuǎn)換計(jì)算方法脈沖計(jì)數(shù)法：

脈沖周期法：

3.兩種方案的精度分析脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量法的精度分析

脈沖周期法的精度分析結(jié)論通過(guò)利用增量式光電編碼器采集轉(zhuǎn)速信