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1、.摘 要 转速表是机械行业必备的仪器之一，用来测定电机的转速。常用于电机、电扇、造纸、塑料、化纤、洗衣机、汽车、飞机、轮船等制造业。本次设计研究的题目是在传统的转速表基础上，采用了电感式接近开关与单片机技术相结合的一种非接触式的转速测量装置。转速表可以很直接地测出车轮的转速，明确发动机的工作状态，帮助驾乘者适时地调档位，有效的保证车辆的发动机能在正确的工作状态中运行，做到减小磨损，节约燃油，最终获得良好的行驶性能。此课题设计分为硬件和软件两个部分。硬件电路主要由电感式接近开关、AT89S52单片机和七段数码管等组成。软件主要是对数据处理和显示方面的编程。整个系统运行的过程是通过电感式传感器接收
2、脉冲信号，通过滤波电路限幅整形把脉冲信号变为电信号,然后把信号传送给单片机，单片机通过测量信号周期的方法得到信号频率，从而测出发动机的转速，最后由七段数码管显示出来，按键设置发动机的回转半径。根据现代转速表的研究和发展现状，本文设计的电感式转速表适应于较高场合的精度测量和非接触型测量。实践证明，此设计具有较高的实用价值和推广价值。关键字:电感式传感器;显示仪;单片机;数据采集、处理与显示Abstracttachometer is the necessary instruments of MachineryIndustry，its used to measure the speed of the
3、 motor。its also used widely in the industry of electrical machine、electric fan、papermaking、plastics、chemical fiber、washing machine、automobile、aircraft、steamship and so on。The study is based on the traditional tachometer, its also use the detector and the Inductive Proximity Switches which with singl
4、e-chip technology that combines a non-contact speed measurement device of the instrument. Tachometer can show the speed of the wheel directly, reflects the state of the engines working. It also can help driver to adjust the driving gear timely and effective to ensure that the engine can work in the
5、right state of running in order to reduce the attrition and save fuel. The finally purpose is to access to a good driving performance.This study can generally be divided into two partshardware and software. The hardware consists of the Inductive Proximity Switches, AT89S52 MCU and LED display. The s
6、oftware processes data and displays the programming. The process of the entire system is run by the inductive sensor signal which is changed from the pulse by the shaping filter circuit limiter, the single-chip pulse cycle is get by measuring the pulse frequency, And get the speed of the engine, at
7、last, the data is sent to the LED display.The rotation radius is set by button.In accordance with tachometer status of research and development, this design of the inductive tachometer adapts to a high precision measurement and control of occasions, it also has a high practical value and should be s
8、pread widely.Key word:Inductive sensors; Display instruments; single-chip；Date collection 、processing and collection目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1 引言11.1 课题背景11.2 转速表的发展与应用11.2.1 国外发展状况11.2.2 国内发展状况21.2.3 课题意义22 课题内容及研究方案32.1 课题主要内容32.2 课题总体设计方案32.2.1 硬件部分32.2.2 软件部分43 转速测量仪的硬件电路53.1 电源模块设计53.1.1 电路分析53.1
9、.2 7805稳压器优点53.1.3 7805稳压器使用注意事项63.2 单片机按键设置63.3 传感器与单片机接口电路设计73.3.1 电感式接近开关简介73.3.2 电感式接近开关原理83.3.3 电感式接近开关优势和特点93.3.4 RC滤波电路分析93.3.5 滤波作用103.4 LED显示电路103.4.1 LED工作原理103.4.2 LED结构与分类113.4.3 LED与单片机接口电路133.5 复位电路设计134 软件开发工具介绍144.1 项目管理144.2 集成环境144.3 C51工具包安装154.4 keil C51工具包各部分功能及使用简介155 单片机介绍175.
10、1 AT89S52的性能简介175.2 引脚说明185.3 单片机的存储器205.3.1 程序存储器205.3.2 数据存储器205.3.3 特殊功能寄存器215.4 定时器/计数器215.5 AT89S52在转速测量仪中的应用226 主程序流程与编程思想237 子程序设计257.1 数据采集的程序设计257.2 按键设置的程序设计257.3 数据显示部分程序设计268 转速测量仪的应用效果299 致谢3010 参考文献31附录A 英文原文32附录B 中文翻译44附录C 源程序代码5353 1 引言1.1 课题背景随着现代技术的进步，发动机转速表能准确地反映发动机的工作状况。转速表的单位是1
11、/min1000，即显示发动机每分钟转多少千转。转速表能够直观地显示发动机在各个工作状况下的转速，使驾驶员能够随时了解发动机的运转情况，调整变速器档位和油门大小，使之保持最佳的工作状态，不但能减少油耗，并且有效的延长发动机寿命。目前，转速表一般都是电子式转速表，包括指针式和液晶数字显示式，表内有数字集成电路，它将点火线圈输送过来的电压脉冲经过计算后驱动指针移动或数字显示；另外还有一种转速表是直接从发电机取出脉冲信号，然后送到转速表电路解释后显示转速值，不过因受发电机皮带打滑等因素影响，数值不太精确。目前，手持式转速表应用范围很广，有光电式转速表、感应式转速表，还有用 RF401等集成电路芯片来
12、实现对汽车发动机转速的测量。有些产品虽然能达到很高的精度，但是在快速性和稳定性上还存在一定的欠缺，而且有些高端产品价格昂贵。针对上述问题，我设计了一种非接触式发动机转速表，由电感式接近开关接收脉冲信号，单片机通过测量脉冲周期的方法得到脉冲频率，测得发动机转速。并通过按键设置发动机回转半径，发动机转速，通过LED数码管显示数据。1.2 转速表的发展与应用1.2.1 国外发展状况1986年，美国NI(NafionInstrument)公司提出了虚拟仪器的概念，提出了”软件即仪器 (The software is the instrument)”的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法
13、改变的模式，从而引发一场仪器和自动化工业的革命。随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室以及研究机构发展的方向。与此同时，汽车电子也已成为一个热门的研究领域。汽车转速与速度表是汽车电子系统中一个最基本的也是最常见的组成部分之一。利用非接触测量仪器的思想构建基于电感式接近开关与软件相结合的转速测量与显示装置，将在汽车仪表行业引发重要变革，并有效提高汽车仪表的整体水平。1.2.2 国内发展状况我国发动机转速表是随着国内摩托车工业的起步与腾飞而不断更新的，最初采用的磁感应式转速表，它通过一组齿轮获得曲轴的转速信号，利用软轴传递到转速表上，带动一块铜质或铝质的导电盘
14、，在磁钢产生的涡流作用下发生偏转，驱动指针在表盘上显示。其特点是仪表结构简单，转速信号取出较复杂，可动部件较多，磨损较快，特别是软轴易产生失速，影响测量精度。另外整套系统成本较高，不具有价格优势，因而其垄断地位被逐步打破，逐渐由电子式转速表代替。到80年代末，电子化在摩托车行业开始推进，以大阳90型为代表的第一代电子式转速表应运而生，其信号取自在前大灯处的交流电信号，经过分离元件组成的f-V转换器，变成电压输出，驱动一个电流表，显示发动机转速。这种仪表最大特点是去除了复杂的齿轮传动系统，省掉了软轴，减少了可动部件，整体上降低了成本。但其自身固有的不成熟性，分离元件组成的线路板，分辨精度、抗干扰
15、性和可靠性等缺点，限制了其进一步的发展，经过短暂的辉煌后，迅速地被第二代电子转速表代替。目前第二代电子式转速表的电路主要采用的是时基电路555以及车用集成电路BCS225（215），具有价格便宜，工作稳定，可靠性较高等优点，代表车型为嘉陵集团生产的JH125型摩托车。随着进一步的发展，其表现出来的线性误差大，存在迟滞效应，抗振性能一般，工序较多等缺点不能满足某些要求。于是产生了第三代电子转速表，又叫动磁式电子转速表。这种电子转速表，线性可以控制在1%以内，消除了迟滞效应，表头简单易于生产，抗振性能及可靠性大幅度提高，随着集成块国产化的成熟，必将全面发展。1.2.3 课题意义综合转速测量仪的特点可以看出，转速测量仪的研究需要传感器、微处理器、电子电路等多种理论的支持，更需要多学科的交叉与渗透。利用电感式接近开关与单片机技术相结合的方式设计出的转速测量仪，在转速表领域有更广阔的前景。2 课题内容及研究方案2.1 课题主要内容本课题设计主要采用具有ISP功能的51系列单片机A
