毕业论文-基于at89c51单片机的转速测量仪设计

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1、青岛理工大学 毕 业 论 文 题目：题目： 基于基于 AT89C51AT89C51 单片机的转速测量仪设计单片机的转速测量仪设计 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 院系名称：院系名称： 机电工程系机电工程系 专业班级：专业班级： 机电一体化机电一体化 107107 班班 指导教师：指导教师： 20132013 年年 6 月月 1515 日日 青岛理工大学毕业论文 I 摘 要 在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为 模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。 数字式通常采用光电编码器、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

2、 随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价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。 本文便是运用 AT89C51 单片机控制的智能化转速测量仪。电机在运行过程中， 需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。本系统就是对电机转速进 行测量，并可以和 PC 机进行通信，显示电机的转速，并观察电机运行的基本状 况。 本设计主要用 AT89C51 作为控制核心，由霍尔传感器、LED 数码显像管、 HIN232CPE 电平转换及 RS232 构成。详细介绍了单片机的测量转速系统及 PC 机与 单片机之间的串行通讯。充分发挥了单片机的性能。本文重点是测量速度并显示 在

3、5 位 LED 数码管上。 其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可 靠，性价比较高等特点。 关键词：MSC-51 单片机，转速，传感器 清代理工大学毕业论文 II ABSTRACT In the project practice, we will meet each kind to need frequently to survey the rotational speed the situation, the survey rotational speed method divides into the simulation type and the digita

4、l two kinds. The simulation type uses measured that the fast generator is the detecting element, obtains the signal simulates the quantity. Digital usually uses the electro-optical encoder, the Hall part and so on is the detecting element, obtains the signal is the signal impulse. Along with microco

5、mputers widespread application, specially high performance price compared to monolithic integrated circuits appearance, the tachometric survey uses generally take the monolithic integrated circuit as the core digital measuring technique I graduated from the Design of the issue is control of the inte

6、lligent use of SCM speed measuring instrument. The system is the motor speed measurement, and PC and can communicate that the motor speed, and to observe the motor running the basic situation. The main design AT89C51 control as the core, by the Hall sensor, LED digital CRT, HIN232CPE-level conversio

7、n, and a RS232. Detailed measurements of the speed of the SCM system and PC and the serial communication between the microcontroller. Give full play to the performance of the SCM. This paper is to measure the speed and displayed in five LED digital pipe. The advantage of a simple hardware and softwa

8、re capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on. KEY WORDS：MSC-51 One-chip computer,Sensor,Tachometer 青岛理工大学毕业论文 III 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT.II 前 言1 第 1 章 绪 论2 1.1 课题的研究背景2 1.2 课题研究的目的和意义2 1.3 转速测量在国内外的研究3 1.4 主要内容4 第 2 章 系统功能分析5 2.1 系统功能概述

9、5 2.2 系统要求及主要内容5 2.3 系统技术指标6 第 3 章 系统总体设计7 3.1 转速测量的一般方法7 3.2 硬件电路设计思路9 3.3 软件设计思路 9 第 4 章 硬件电路设计11 4.1 单片机模块11 4.1.1 处理执行元件.11 4.1.2 时钟电路.14 4.1.3 复位电路.15 4.1.4 显示电路.16 4.1.5 HD7279 接口18 4.1.6 键盘电路.21 4.2 霍尔传感器简介22 清代理工大学毕业论文 IV 4.2.1 霍尔器件概述.22 4.2.2 霍尔传感器的应用.22 4.2.3 AH41 霍尔开关23 4.3 发送模块24 第 5 章 软

10、件设计28 5.1 单片机转速程序设计思路及过程28 5.1.1 单片机程序设计思路28 5.1.2 单片机转速计算程序.29 5.1.3 二-十进制转换程序.30 5.2 程序设计32 第 6 章 系统调试34 6.1 硬件调试34 6.2 软件调试35 6.2.1 调试主要方法和技巧：.35 6.2.2 程序调试过程：36 6.3 综合调试37 6.4 故障分析与解决方案37 6.5 结论与经验38 参考文献40 致 谢41 附 录42 青岛理工大学毕业论文 第 1 页 前 言 智能化转速测量可以对电机的转速进行测量，电机在运行的过程中，需要 对其平稳性进行监测，适时对转速的测量有效地可以

11、反映电机的状况。 本系统主要由传感器，单片机 AT89C51 构成。可以对大范围转速进行测量， 测量的转速精度高，还可以和 PC 机时时通信，实现对电机转速的测量。 单片机的英文名称是 Micro Controller unit,缩写为 MCU，又称为微控制 器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。它具有功能强、体积小、可靠 性高、应用简单灵活，因而使用非常广泛，有力地推动各行业的技术发展和更 新换代。 本文首先在第 1 章绪论介绍了此系统的功能、技术指标以及主要内容等； 在第 2 章论述了总体设计过程,确定了技术指标及器件的选择；第 3 章着重描述 了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用

12、的各种芯片功能与特性；在第 4 章中重点剖析了软件设计的过程；最后在第 5 章中具体论述单片机、电平转换 电路、通信的处理及调试。 清代理工大学毕业论文 2 第 1 章 绪 论 1.1 课题的研究背景 目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过 模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同 步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分 为机械式定时计数法和电子式定时计数法。 传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用 电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行 幅值调制

13、或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性 材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、 低噪声、高分辨率和高精度的优点。加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器 件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得 到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样 速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。 1.2 课题研究的目的和意义 随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大， 价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片机在 测量转速方面具

14、有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青 睐。转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采 集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方技术已不能适应现代科 技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随 着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别 是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字量系统越来越普及，其 转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的 提高。 青岛理工大学毕业论文 第 3 页 常用的检测方法有机械式，光电式，霍尔式，频闪法，高压油管应变法等， 本课题主要是针

15、对转速测量系统的硬件和软件系统的设计。运用 51 系列单片机 设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误 差的可能原因。同时从实际硬件电路出发，分析电路的工作原理，根据设计具 体情况提出修改方案和解决办法。 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动 机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测 量和显示其转速及瞬时转速。要测速，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 测量的实时

16、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。 这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原 理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单 片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号 放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集、处理、显示等方面的实际工作 能力。 本课题以单片机为核心，设计的全数字化测量转速系统，在工业控制和民 用电器中都有较高使用价值。一方面它可以应用于工业控制中的某一部分，如 数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行 控制的许多场合，如车辆的里程表、车速表等。另一方面由于该转速测量系统 采用全数字结构，因而可以很方便的和工业控制机进行连接，实行远程管理和 控制，进一步提高现代化水平。并且，几乎不需做很大改变就能直接作为单独 的产品使用。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。 1.3 转速测量在国内外的研究 转速是能源设备与动力机械性能测试中