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1、指导教师：,论文题目:基于单片机的智能测速仪,班级：机械电子工程072 学生： 学号：,背景：在生产过程中，电机的转速对工作性能有很大的影响，对其测量很有必要。312124 到目前为止转速检测仪器分为以下几类： 1.离心式测速仪 2.磁性测速仪 3.电动式测速仪 4.电子式测速仪 意义：本设计适用于生产过程使用。并且稍加改进可对很多能转化成频率信号的物理量进行测量。随着科学技术的不断发展，在工业的很多领域对测试系统速度和精度要求剧增，该方法更有实用价值。,选题背景及意义,设计任务,本设计的主要内容,一、基于单片机的控制系统设计，包括： 硬件设计（传感器选择、电路图绘制） 软件设计（控制程序的编
2、写、调试） 模拟仿真（ ） 二、机械部分 测速工作平台设计、图纸绘制,转速测量原理,将转轴旋转引起传感器产生的脉冲 放大整形后， 输入到单片机的T1口进行计数。 在单位时间内所计的总脉冲个数除以转轴旋转一周引起的个数就是单位时间内的转速。 n=N/mT n-转速，单位：转/分钟； N-采样时间所计脉冲个数； T-采样时间，单位：分钟； m-转轴旋转一周引起的脉冲个数。,方案论证,方案一：采用霍尔传感器 右图所示，转动部件1转动时，当磁块2靠近霍尔元件3时，场强增强，霍尔元件导通，输出低电平；远离输出高电平，因此输出连续脉冲信号。 优点： 功耗小，不怕灰尘、水汽 缺点： 在信号采样时会出现采样不
3、精确，因其靠磁性感应来采集脉冲，且使用时间长了会出现磁性变小，影响采样精度。,方案二：采用光电传感器 如右图所示，转子通过联轴器与待测电机连接，转子表面涂黑，反光材料贴在上面做光电标记，传感器固定在光电头与接收反射光端相对与光电标记垂直线夹角相等处。输出信号放大整形后输入单片机。 优点：使用光电传感器具有采样精确，采样速度快，范围广。 综上所述：方案二为本设计的最佳选择方案。,方案论证,系统硬件设计,本次设计单片机部分的硬件框图如下： 根据系统功能要求以及单片机硬件设计思路再对单片机各个模块进行设计。,AT89C51单片机介绍,主要特性如下： 与MCS-51单片机相兼容 内部含有4KB可重复编
4、程的Flash存储器 寿命;1000写/擦循环 128B8位内部RAM 32条可编程I/O端 2个16位定时/计数器 5个中断源 1个串行口 具有掉电和空闲两种节电工作方式 片内振荡器和时钟电路,本设计采用光电传感器采集信号，由于采集到的信号较弱，故需对信号进行放大整形，使其有波形脉冲变为矩形脉冲。电路原理图如下所示:,转速信号采集及处理电路设计,最小系统设计,复位电路 单片机复位电路完成单片机的初始化操作 复位电路包括上电复位和按键复位。本设计采用上电复位。 如图所示：,最小系统设计,时钟电路时钟电路就是单片机的心脏它控制着单片机的工作节奏 本设计采用12MHz外接石英晶体和微调电容产生CP
5、U工作时钟。（如图所示）,最小系统设计,外部中断电路设计 AT89C51提供5个中断源，三个内部中断源，两个外部中断源。外部中断信号的采样方式可分为电平触发（低电平触发）及边沿触发（负边沿触发）两种。 本设计采用电平触发方式,显示电路设计,测量的转速在数码管上显示，。若将发光二极管的阳极连接在一起，称为阳极数码管。数码管显示器有两种工作方式，即静态显示和动态显示。共阳极与共阴极七段数码管的驱动信号刚好反相。本次设计采用 共阳极数码管动态显 示（如右图所示）。,串口通讯设计,单片机测量的转速需要向上位机发送，单片机与计算机之间需要进行数据通讯。 通过串口通讯。RS-232是一种可长距离传输的串行通信方式，也是目前最常用的串行接口标准。 MAX232提供电平转换功能，提 供双向的电平调整。一个完整的 RS-232有22根线，在这里采用 简化的9芯插头座。串口通讯电 路如右图所示。,电源电路,由于单片机的供电电压为5V，光电传感器及反相比例放大电路需要12V及-12V电源，由此设计电压转换电路如下。,硬件电路完成以后，进行软件设计。首先进行总体设计，包括程序的总体设计和程序的模块化设计。,系统软件设计,系统演示,若是系统开发者，则需要提前做好安装好演示准备，在答辩时对主要模块作一演示12分钟。,总结与展望,有待进一步讨论和研究的课题。,请各位老师批评指正,
