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1、(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)第一章 绪 论随着科学技术的开展，形形色色的转速测试器不断出现。它们的结构不同，性能各异。至今没有系统的分类方法，在这里只按测量原理和主要元件性质进行分类说明。按照测量原理主要分为测频法、测周期法两种根本的方法，以此提高测量精度。由于电子计数器所特有的1个数的误差的存在，应根据转速脉冲频率的大小恰中选择测量方法。所谓测频法就是测量转速脉冲频率的方法，它用基准时间信号发生电路的脉冲来控制计数门的开闭，在单位时间内对来自转速传感器的脉冲进行计数；所谓测周期法就是测量转速脉冲周期的方法。它用传感器的脉冲来控制计数门的开闭，在转速脉冲周期内对基准时间信
2、号发生电路的脉冲进行计数，然后按f=1T公式换算成转速脉冲的频率。目前按现有产品的主要构成元件分类，可分为晶体管式、集成电路式和单片机式。晶体管式所采用的元件主要是晶体管，有的晶体管式转速测试器设有记忆电路，其数码管不产生闪烁现象，显示效果较好，而且测量速度较高。顾名思义集成电路式转速测试器，所采用的元件是集成电路元件。由于集成电路具有重量轻、体积小、功耗小等优点，而且集成电路元件内设有显示电路，这使得转速测试器实现小型化。单片机的出现使得这种仪表的设计变得更加灵活。第二章 硬件设计2.1 设计中主要的硬件简介本设计中包括有7805组成的稳压电路、555组成的施密特触发器、LCD显示电路、以及
3、以单片机局部的按键电路、复位电路、晶振电路等。在接下来的内容中我会具体详述以上所介绍过的各个硬件局部。2.2 7805组成的稳压电路 2.2.1 什么是7805107805三端稳压集成电路，电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78XX系列和负电压输出的79XX系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。用7879系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格廉价。该系列集成
4、稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器当然小功率的条件下不用。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以防止个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
5、 图2-1 7805实物 图2-2 7805 TO-220封装管脚图2.2.2 本设计中的稳压电路本设计采用78XX系列中的7805集成稳压器的电路如图2-3所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C4、C6和C5、C7分别对应为输入端与输出端的滤高频和滤低频滤波电容。当输出电流较大时，7805应配上散热板。图2-3 本设计中的稳压电路2.3 555组成的施密特触发器4在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种那么是通过对已有信号进行变换，使之满
6、足系统的要求。本本设计中由光电传感器采集到的信号便需要555定时器构成的施密特触发器来进行整形成方波。2.3.1 为什么使用施密特触发器从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变缓；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比拟理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的Vt+和Vt-设置得适宜，均能收到满意的整形效果。2.3.2 什么是施密特触发
7、器及其作用2.3.2.1 什么是施密特触发器门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。施密特触发器是一种阈值开关电路，具有突变输入输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化低于某一阈值而引起的输出
8、电压的改变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反应作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。3输入的信号只要幅度大于Vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的。2.3.2.2施密特触发器的应用举例1. 用作接口电路将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。2. 用作整形电路把不规那么的输入信号整形成为矩形脉冲。图24 慢输入波形的TTL系统接口 图
9、25 脉冲整形电路的输入输出波形3. 用于脉冲鉴幅将幅值大于VT+的脉冲选出。图26 用施密特触发器鉴别脉冲幅度2.3.3 什么是“5552.3.3.1 什么是“555555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐的施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555或5G555和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚
10、排列根本相同。一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为318V，最大负载电流在4mA以下。2.3.3.2 555定时器的电路结构与工作原理1555定时器内部结构：1由三个阻值为5k的电阻组成的分压器；2两个电压比拟器C1和C2： V+V，Vo=1； V+V，Vo=0。 图2-7 555定时器的图形符号3根本RS触发器；4放电三极管T及缓冲器G。2工作原理。当5脚悬空时，比拟器C1和C2的比拟电压分别为
11、 和 。1当VI1 ，VI2 时，比拟器 C1输出低电平，C2输出高电平，根本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端VO为低电平。2当VI1 ，VI2 时，比拟器 C1输出高电平，C2输出低电平，根本RS触发器被置1，放电三极管T截止，输出端VO为高电平。3当VI1 时，比拟器 C1输出高电平，C2也输出高电平，即根本RS触发器R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 (a)原理图 b电路符号图2-8 555定时器的电气原理图和电路符号由于阈值输入端(VI1) 为高电平时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端TH。因为触发输入端(VI2)为低电平时，定时器输出高电平，因
12、此也将该端称为低触发端TL。如果在电压控制端5脚施加一个外加电压其值在0VCC之间，比拟器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。另外，RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出Vo为低电平，即RD的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。2.3.4 用555定时器构成的施密特触发器2.3.4.1 电路组成及工作原理 图2-9 555定时器构成的施密特触发器1 VI =0V时，Vo1输出高电平。2当VI上升到Vcc时，Vo1输出低电平。当VI由Vcc继续上升，Vo1保持不变。3当VI下降到Vcc时，电路输出跳变为高电平
13、。而且在VI继续下降到0V时，电路的这种状态不变。图2-9中，R、Vcc2构成另一输出端Vo2，其高电平可以通过改变Vcc2进行调节。2.3.4.2 电压滞回特性和主要参数电压滞回特性图2-10 施密特触发器的电路符号和电压传输特性主要静态参数1 上限阈值电压VT+vI上升过程中，输出电压Vo由高电平VoH跳变到低电平VoL时，所对应的输入电压值。VT+= 。2下限阈值电压VTvI下降过程中， Vo由低电平VoL跳变到高电平VoH时，所对应的输入电压值。VT= 。3回差电压VT回差电压又叫滞回电压，定义为VT= VT+VT =假设在电压控制端VIC5脚外加电压VS，那么将有VT+=Vs、VT=
14、 Vs 2、VT= Vs 2，而且当改变VS时，它们的值也随之改变。2.3.5 本设计中555组成的施密特触发器图2-11本设计中555组成的施密特触发器2.4 1602LCD液晶显示2.4.1 什么是1602LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由假设干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形用自定义CGRAM，显示效果也不好。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个
15、字符液晶模块显示字符和数字。值得提出的是，各种液晶厂家均有提供几乎都是同样规格的1602 模块或兼容模块，尽管各厂家的对其各自的产品命名不尽相同；但其最初采用的LCD 控制器采用的是HD44780，在各厂家生产的1602 模块当中，根本上也都采用了与之兼容的控制IC，所以从特性上根本上是一样的；当然，很多厂商提供了不同的字符颜色、背光色之类的显示模块。 图2-10 1602LCD实物图图2-11 1602LCD尺寸图2.4.2 1602的管脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接地电源时比照度最高比照度过高时会产生“鬼影，使用时可以通过
