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1、- 1 -郑郑 州州 大大 学学毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）题目：题目：基于微型固态陀螺转速仪的设计基于微型固态陀螺转速仪的设计系 别：信息工程学院 专 业：电子信息工程班 级：电子（1）班 姓 名：赵舒杰学 号：20112410142指导教师：闫新芳教授完成时间：15年 5 月 - 2 -摘要摘要随着大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，使人类的生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究实现了质的飞跃，那么可以说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、
2、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。陀螺转速测量仪是单片机的简单应用。它是需要硬件和软件相配合使用的，这样既能改善硬件成本高、结构复杂的特点，又能提高运行的速度。该转速测量仪不仅经济实惠，适用于测量电机、电扇、车轮等物体的转速。还可以做成一个限速装置，用于一些特定的场合。首先，电路部分由控制电路和显示电路两大部分组成。我们利用单片机的程序进行控制，并利用 LED 数码管作动态扫
3、描从而显示实时转速。该转速测量仪的测量范围是500r/min5000r/min。关键词关键词: :陀螺 ; 转速 ; 单片机 ; LED 数码管 ; 动态扫描- 3 -AbstractWith the rapid development of large scale integrated circuits produce the emergence of micro-computer technology, human life has undergone a fundamental change. If the emergence of modern science to make the
4、microcomputer has been a qualitative leap, so it is no exaggeration to say that the emergence of single-chip technology is for modern industrial measurement and control has brought a new technological revolution. At present, the microcontroller with its small size, light weight, anti-interference ab
5、ility, less demanding on the environment, high reliability, high performance and low cost, relatively easy to develop, in industrial control systems, data acquisition systems, intelligent instruments, office automation and many other fields has been very widely used, and have to leave home, from was
6、hing machines, microwave ovens to stereo, car, SCM traces can be seen everywhere. Therefore, SCM technology development and application of standards has gradually become one of the countrys level of industrial development of a logo. Gyro Speed Gauge is a simple application of SCM system. It is compa
7、tible with the use of hardware and software, so you can make up for the high cost of hardware, complex structure, improve the operating speed. The speed gauge affordable, suitable for motor, fan, wheels speed. Also can be made into a speed limiting device, for some specific applications. First, the
8、circuit is a control circuit and display circuit composed of two parts. The use of MCU control procedures, and make use of digital LED to display real-time dynamic scanning speed. The speed meter measuring range is 500r / min 5000r / min. Keywords:. Gyro Speed SCM LED digital tube Dynamic scan- 4 -目
9、录1.1.绪论绪论 1.1 课题研究的背景及意义2 1.2 国内外的研究现状32.STC89C522.STC89C52 单片机概述单片机概述2.1 单片机的基本知识42.2 单片机的应用113.3.整体方案设计整体方案设计3.1 转速的测量123.2 共阳极 LED 数码显示器143.3 硬件部分设计153.4 软件部分设计164.4.系统调试系统调试4.1 硬件调试174.2 软件调试17总结18元器件清单19附录一：程序框图20附录二：硬件电路图22附录三：软件程序清单23- 5 -1 1绪论绪论1.11.1 课题研究的背景及意义随着微型计算机可靠性提高和价格的下降，用单片机测量电机转速已
10、经日趋普遍。我们知道，欲提高测量精度，必须先测出准确的转速，而原先在可控硅调速电路中采用的测速发电机方式已不能满足要求，必须采用数字测速的方法。在日常的工程实践中,我们往往会遇到需要测量转速的地方，例如在发动机、电动机、机床主轴等各种旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续地测量和显示其转速和瞬时转速。要测转速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测的实时性，要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。随着微型计算机的广泛应用。特别是高性能价
11、格比的单片机的出现,转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法,智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构,测量转速时,转速直接显示在 LED 上,这样更加直观,抗干扰性也比传统的仪表更强,操作简易且小巧便携。转速测量在国民经济的各个领域，都是必不可少的。随着电子技术发展，单片机技术和大规模可编程数字逻辑电路的普及，为转速仪表结构简单化提供了技术基础。智能芯片的运用，为多样化系列化带来了便利。 智能仪表的软件，可为不同需求量身定做，使得智能仪表又具个性化的特点。市场上的转速测量仪器可分为以下六类：1离心式转速表，是机械力学的成果；2磁性式转速表，是运用磁力和机械力的一个典范；3电动式转速表，
12、巧妙运用微型发电机和微型电动机将旋转运动异地拷贝；4磁电式转速表，电流表头和传感器都是电磁学的普及运用；5闪光式转速表，人类认识自然的同时也认识了自我，体现了人类的灵性；- 6 -6电子式转速表，电子技术的千变万化，给了我们今天五彩缤纷的世界，综上所述，我选择了电子式转速测量仪做为研究对象。电子式转速表是一个比较笼统的概念：以现代电子技术为基础，设计制造的转速测量工具。它一般有传感器和显示器，用单片机来控制，利于实现转速测量智能化。1.21.2 国内外的研究现状目前在国内我们已经设计并实现了以 AT89C51 单片机为核心的电机转速测量仪,该测量仪已应用于某些装备,实验结果表明该测量仪不仅满足
13、了装备的测速要求,而且相对于直流测速机更具有测量精度高、体积小、性价比高等优点。黄理龙、钱苏翔等在国内提出利用 PWM 控制原理,同时结合霍尔传感器采集电机转速,并经单片机计算和处理后在 LED 上显示出转速值,而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量,并超限报警,同时还设置有按键操作仪表,可用于调节转速仪的测量范围。国外研究目前已经领先我们很多年，他们目前已经开发出了数字式转矩转速 测量仪。2.STC89C522.STC89C52 单片机概述单片机概述2.12.1 单片机的基本知识单片机的基本知识TC89C52RC 是采用 8051 核的 ISP(In System Progra
14、mming)在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为 80MHz，片内含 8K Bytes 的可反复擦写 1000 次的Flash 只读程序存储器，器件兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，具有在系统可编程(ISP)特性，配合 PC 端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C52RC 系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容 8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代 8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成 MAX810 专用复位电
15、路。中央处理器简称 CPU，是单片机的核心，完成运算和控制操作。按其功能，中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。1.运算器电路运算电路是单片机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。图 1.1 中的ALU（算术逻辑单元） 、ACC（累加器） 、B 寄存器、程序状态字和两个暂存寄存- 7 -器等属于运算器电路。图 1.1运算电路以 ALU 为核心，基本的算术运算和逻辑运算均在其中进行，加、减、乘、除、增量、减量、十进制调整、比较等算术运算，与、或、异或等逻 辑运算，左、右移位和半字节交换等操作均包含在内。运算和操作结果的状态 由寄存器（PSW）保存。 2. 控制器电路 控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调地工作。 图 1.1 中的 PC（程序计数器）
