1、M法、T法測(cè)速單片機(jī)程序設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)為M法、T法測(cè)速的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。使用STC89C52單片機(jī)作為控制器，使用該單片機(jī)的外部中斷和定時(shí)器對(duì)編碼器的輸出的脈沖進(jìn)行采樣來計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？梢允褂冒存I輸入來調(diào)整M法、T法測(cè)速法中Z、Tc和Tt等參數(shù)以及測(cè)速方法的選擇，以此來增強(qiáng)本設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。參數(shù)選擇結(jié)果和電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果均顯示在LCD1602上。關(guān)鍵字：STC89C52，M法、T法測(cè)速，LCD1602，電機(jī)轉(zhuǎn)速AbstractThis design as m, t-law velocity measurement of single-chip computer programming. U

2、sing STC89C52 single-chip computer as the controller, using the microcontrollers external interrupts and timers for encoder output pulse is sampled to calculate the speed of the motor. Can be adjusted using touchtone m, t law Velocimetry parameters such as z, Tt and Tc, as well as in speed measureme

3、nt method of choice, as a way to enhance the adaptability of this design. Parameter selection and calculation of motor speed results are available on LCD1602.Keywords：STC89C52,M、T method, the LCD1602, Motor speed目 錄第1章緒論11.1旋轉(zhuǎn)編碼器11.2 數(shù)字測(cè)速的精度指標(biāo)21.2.1 分辨率21.2.2 測(cè)速誤差率21.3M法測(cè)速21.4T法測(cè)速3第2章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1 STC8

4、9C52介紹52.2硬件電路62.3.1時(shí)鐘電路62.3.2 顯示電路72.3.3 速度檢測(cè)電路72.3.4 按鍵輸入電路8第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)93.1 主程序設(shè)計(jì)93.1 M法測(cè)速程序設(shè)計(jì)103.2 T法測(cè)速程序設(shè)計(jì)11總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄A 系統(tǒng)原理圖14附錄B 主要C語言源程序15第1章 緒論1.1 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為絕對(duì)式和增量式兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的

5、旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。1、增量式編碼器 增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減，需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的Z信號(hào)，作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定，而需要提高分辨率時(shí)，可利用帶90度相位差A(yù)，B的兩路信號(hào)，對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖如圖1-1所示。圖1-1 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖2、絕對(duì)值編碼器 絕對(duì)值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時(shí)，有與位置一一對(duì)應(yīng)的代碼（二進(jìn)制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更

6、即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個(gè)絕對(duì)零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)重新測(cè)量時(shí)，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼，并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下絕對(duì)值編碼器的測(cè)量范圍為0360度，但特殊型號(hào)也可實(shí)現(xiàn)多圈測(cè)量。1.2 數(shù)字測(cè)速的精度指標(biāo)1.2.1 分辨率分辨率定義：改變一個(gè)計(jì)數(shù)值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化量，用符號(hào)Q表示。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)速由n1變?yōu)閚2時(shí)，引起記數(shù)值增量為1，則該測(cè)速方法的分辨率是 分辨率Q越小，說明測(cè)速裝置對(duì)轉(zhuǎn)速變化的檢測(cè)越敏感，從而測(cè)速的精度也越高。1.2.2 測(cè)速誤差率測(cè)速誤差率:轉(zhuǎn)速實(shí)際值和測(cè)量值之差與實(shí)際值之比, 記作 測(cè)速誤差率反映了測(cè)速方法的準(zhǔn)確性，越小

7、，準(zhǔn)確度越高。測(cè)速誤差率的大小決定于測(cè)速元件的制造精度，并與測(cè)速方法有關(guān)。1.3 M法測(cè)速 M法是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的脈數(shù)換算成頻率，因存在測(cè)量時(shí)間內(nèi)首尾的半個(gè)脈沖問題，可能會(huì)有2個(gè)脈的誤差。速度較低時(shí)，因測(cè)量時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)變少，誤差所占的比例會(huì)變大，所以M法宜測(cè)量高速。如要降低測(cè)量的速度下限，可以提高編碼器線數(shù)或加大測(cè)量的單位時(shí)間，使用一次采集的脈沖數(shù)盡可能多。計(jì)算公式為：時(shí)鐘Z = 倍頻系數(shù) x 編碼器光柵數(shù)。M法測(cè)速的分辨率：M法測(cè)速誤差率：在上式中，Z 和 Tc 均為常值，因此轉(zhuǎn)速 n 正比于脈沖個(gè)數(shù)。高速時(shí)M1大，量化誤差較小，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差增大。所以，M法測(cè)速只適用于高速段。1.4

8、 T法測(cè)速T法是測(cè)量兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間換算成周期，從而得到頻率。因存在半個(gè)時(shí)間單位的問題，可能會(huì)有1個(gè)時(shí)間單位的誤差。速度較高時(shí)，測(cè)得的周期較小，誤差所占的比例變大，所以T法宜測(cè)量低速。如要增加速度測(cè)量的上限，可以減小編碼器的脈沖數(shù)，或使用更小更精確的計(jì)時(shí)單位，使一次測(cè)量的時(shí)間值盡可能大。計(jì)算公式為：T法測(cè)速的分辨率 法測(cè)速誤差率 低速時(shí)，編碼器相鄰脈沖間隔時(shí)間長，測(cè)得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2多，所以誤差率小，測(cè)速精度高，故T法測(cè)速適用于低速段。第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 STC89C52介紹STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在

9、單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，2個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為

10、止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)

11、復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣圖2-2 單片機(jī)原理圖2.2硬件電路2.3.1時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖42(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。其電路

12、圖2-3如下所示：圖2-3 STC89C52的時(shí)鐘電路2.3.2 顯示電路本設(shè)計(jì)的顯示部分使用的是液晶顯示器LCD1602，該顯示器只能顯示英文字母和數(shù)字，所以參數(shù)的說明尤其英語意思或是符號(hào)代替。屏幕上會(huì)顯示參數(shù)、模式以及計(jì)算后的速度。 圖2-4 顯示電路原理圖2.3.3 速度檢測(cè)電路光電編碼器是開漏輸出，所以在和單片機(jī)連接時(shí)需要加上拉電阻。編碼器輸出端連接到51單片機(jī)外部中斷0引腳上所以就可以在每次接收到脈沖時(shí)就能觸發(fā)外部中斷。圖2-5 測(cè)速電路原理圖2.3.4 按鍵輸入電路 按鍵輸入負(fù)責(zé)調(diào)整測(cè)速模式和改變參數(shù)的值，一個(gè)按鍵是“確認(rèn)”按鍵，一個(gè)是“加”按鍵,在模式選擇時(shí)為T法選擇鍵；另一個(gè)是

13、“減”按鍵, 在模式選擇時(shí)為M法選擇鍵。在調(diào)整參數(shù)的時(shí)候，也是根據(jù)“減”“加”調(diào)整參數(shù)。其電路圖如圖2-6所示。圖2-6 按鍵輸入電路第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)，通過按鍵輸入首先來選擇測(cè)速方法，然后設(shè)定測(cè)速法中T和Z等參數(shù)。如果選擇M法測(cè)速則外部中斷0和定時(shí)器0同時(shí)打開，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間Tc到時(shí)，讀取外部中斷中對(duì)脈沖個(gè)數(shù)M1，最終計(jì)算出轉(zhuǎn)速并顯示。如果選擇的是T法測(cè)速則只開外部中斷0關(guān)閉定時(shí)器0，當(dāng)外部中斷檢測(cè)到第一脈沖時(shí)打開定時(shí)器0開始計(jì)數(shù)。檢測(cè)到第二個(gè)脈沖是關(guān)閉定時(shí)器計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖3-1為主程序流程圖。圖 3-1 主程序流程圖3.1 M法測(cè)速程序設(shè)計(jì)選擇M法測(cè)速模式后，

14、打開外部中斷0，同時(shí)開啟定時(shí)器0開始一定時(shí)間的定時(shí)，外部中斷開始計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)。當(dāng)定時(shí)間到的時(shí)候關(guān)閉外部中斷和定時(shí)器，讀取外部中斷計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)并計(jì)算速度。M法測(cè)速程序流程如圖 3-2所示。圖 3-2 M法測(cè)速程序流程圖3.2 T法測(cè)速程序設(shè)計(jì)程序初始化完成后選擇T法測(cè)速模式，只打開外部中斷0，當(dāng)外部中斷檢測(cè)到脈沖的第一個(gè)跳變時(shí)打開定時(shí)器0的中斷開始計(jì)時(shí)。當(dāng)外部中斷檢測(cè)到第二個(gè)跳變是關(guān)閉外部中斷0和定時(shí)器并讀取計(jì)時(shí)的時(shí)間值。圖 3-3 T法測(cè)速程序流程圖：圖 3-3 T法測(cè)速程序流程圖總結(jié)本設(shè)計(jì)是單片機(jī)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。不進(jìn)使我熟練掌握了STC89C52的使用方法，而卻將書本上學(xué)到的M法，T法測(cè)速應(yīng)

15、用到實(shí)踐，有了更深入的了解。關(guān)于本次課程設(shè)計(jì)，感慨頗深?？偟膩碚f收獲頗豐，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時(shí)，。在親身實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)自己的一些不足的地方，有待進(jìn)一步提高與改善。此次課程設(shè)計(jì)任務(wù)是電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，在實(shí)際調(diào)試中遇到的種種問題使我在設(shè)計(jì)與調(diào)試中學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)。除此之外，我們要在擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)的前提條件下，在整個(gè)設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中要有信心和耐心，對(duì)自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題，這是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過程，其本身就是對(duì)自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，動(dòng)手解決問題的能力。從而從各個(gè)方面得到提高與完善了自己，使自己的各個(gè)方面提高

16、到一個(gè)新的臺(tái)階，同時(shí)為以后的工作打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M 湖南大學(xué)：高等教育出版社，19992新型高精度測(cè)速方法探討J. 安徽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào), 1997年02期.3張友德.單片微型機(jī)原理M.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2005.4康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分（第四版）.北京：高等教育出版社，20005張錫富.傳感器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20016陳敏遜.近代電機(jī)調(diào)速技術(shù)G:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，20047于海生.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)選編.北京：清華大學(xué)出版社，19998賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19959高偉.AT89單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京

17、:國防工業(yè)出版社,2008.10 Schroeder，ME Wolman，RL Wetterneck，TB Carayon，PTubing misload allows free flow event with smart intravenous infusion pumpJAnesthesiology，200611 R Gabriel，W Leonhard，Microprocessor Control of Induction MotorJIEEE，1982附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 主要C語言源程序#include #include #defineucharunsigned char#def

18、ine uintunsigned int #define DataPort P0/LCD1602數(shù)據(jù)端口sbit LCM_RS=P25; /LCD1602命令端口sbit LCM_EN=P27; /LCD1602命令端口 sbit KEY1=P11; /確認(rèn)按鍵sbit KEY2=P13; /減按鍵sbit KEY3=P15; /加按鍵uchar table = Mode selection:;uint M1 = 0;bit M_FLAG = 0; /M法測(cè)速參數(shù)uint M2 = 0;bit T_FLAG = 0; /T法測(cè)速參數(shù)uint Z = 1,T = 1000,n = 100; /倍

19、頻系數(shù)*編碼器光柵數(shù) 采樣周期bit flag = 0;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_com(uchar com)LCM_RS=0;DataPort=com;delay(5);LCM_EN=1;delay(5);LCM_EN=0;void write_data(uchar date)LCM_RS=1;DataPort=date;delay(5);LCM_EN=1;delay(5);LCM_EN=0;void init()LCM_EN=0;write_com(0x38);write_com

20、(0x0e);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80+0x00);void main(void) uchar i;init(); /液晶初始化write_com(0x80);for(i = 0;i 15;i+)write_data(tablei);while(!flag)if(!KEY2)delay(15);write_com(0x80 + 15);write_data(M);M_FLAG = 1;T_FLAG = 0;while(!KEY2);if(!KEY3)delay(15);write_com(0x80 + 15);write_da

21、ta(T);T_FLAG = 1;M_FLAG = 0;while(!KEY3);if(!KEY1 &(T_FLAG | M_FLAG)flag = 1;while(!KEY1);write_com(0x80 + 0x40);write_data(Z);write_data(=);write_data(Z / 100 + 0);write_data(Z / 10 % 10 + 0);write_data(Z % 10 + 0);flag = 0;while(!flag)if(!KEY2)delay(15);Z-;write_com(0x80 + 0x42);write_data(Z / 100

22、 + 0);write_data(Z / 10 % 10 + 0);write_data(Z % 10 + 0);delay(15);while(!KEY2);if(!KEY3)delay(15);Z+;write_com(0x80 + 0x42);write_data(Z / 100 + 0);write_data(Z / 10 % 10 + 0);write_data(Z % 10 + 0);delay(15);while(!KEY3);if(!KEY1) flag = 1;while(!KEY1);write_com(0x80 + 0x48);write_data(T);write_da

23、ta(=);write_data(T / 1000 + 0);write_data(T / 100 % 10 + 0);write_data(T / 10 % 10 + 0);write_data(T % 10 + 0);write_com(0x80 + 0x4E);write_data(m);write_data(s);flag = 0;while(!flag)if(!KEY2)delay(15);T-;write_com(0x80 + 0x4A);write_data(T / 1000 + 0);write_data(T / 100 % 10 + 0);write_data(T / 10

24、% 10 + 0);write_data(T % 10 + 0);while(!KEY2);if(!KEY3)delay(15);T+;write_com(0x80 + 0x4A);write_data(T / 1000 + 0);write_data(T / 100 % 10 + 0);write_data(T / 10 % 10 + 0);write_data(T % 10 + 0);while(!KEY3);if(!KEY1) flag = 1;while(!KEY1);flag = 0;write_com(0x01);IT0 = 1; /下降沿觸發(fā)EX0 = 1; TMOD = 0x11; /定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1工作于方式1TH0 = 0xFC; /12.000TL0 = 0x18; ET0=1; /允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 中斷 if(M_FLAG) TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 中斷else if(T_FLAG) TR0=0; /啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 中斷EA=1;while(1);void Int0(void)