摘要
本论文介绍了一种基于AT89C51单片机平台,采用光电传感器进行电机转速测量的方法,介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计。为了设计简单可靠的直流电机测速装置，提出了基于单片机为核心的电机转速测量系统。整个系统的构架包括转速信号的采集，光电转换及信号处理电路设计，整形驱动电路设计，复位电路设计，晶振电路设计，LED显示电路设计。整形放大电路主要是将传感器输出的不稳定的电信号转化成脉冲信号; 转速的计算利用单片机AT89C51 的定时器和计数器。根据系统编写源程序，并通过运行试验证明。该系统结构简单，测量结果稳定可靠，满足电机的测速要求。
关键词：转速测量；单片机；光电传感器；电机
Abstract
This paper introduces a platform based on AT89C51, adopt the method of photoelectric sensor to implement motor speed measurement, introduces the basic principle of the speed measuring method, implementation steps and the hardware and software design. In order to design a simple and reliable device for dc motor speed estimation, motor speed measurement system based on single chip microcomputer as the core is put forward. The architecture of the whole system including the speed signal acquisition, rotation speed signal processing, speed calculation and display. Plastic amplifying circuit is mainly the sensor output with outside noise of the unstable signal into pulse signal; Rotational speed of the calculation of AT89C51 single-chip timer and counter. Write the source program according to the system, and by running the experiment proved that the system has simple structure, stable and reliable measurement results, satisfy the requirement of the motor speed.
Keywords：Speed measurement; Single chip microcomputer; Photoelectric sensor; The motor
目录
1 概述 (1)
1.1数字化转速测量系统的发展背景 (2)
1.2 本设计课题的目的和意义 (2)
2 转速测量系统的原理与方法 (3)
2.1转速测量原理 (3)
2.2转速测量方法 (3)
3 系统方案提出和论证 (5)
3.1方案设计 (5)
3.2系统原理 (5)
4 系统硬件设计 (7)
4.1 转速信号采集 (7)
4.2光电转换及信号处理电路设计 (8)
4.2.1整形驱动电路设计 (9)
4.3单片机AT89C51介绍 (9)
4.4 最小系统的设计 (11)
4.4.1复位电路设计 (11)
4.4.2 晶振电路设计 (13)
4.5显示部分电路设计 (14)
5 系统软件设计 (16)
5.1 主程序初始化 (16)
5.2主程序流程图子程序流程图 (16)
5.3系统总程序 (17)
总结 (20)
参考文献 (21)
致谢 (22)
基于单片机的转速测量系统
1 概述
1.1数字化转速测量系统的发展背景
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或频率调制)等，数字化测速法具有测速精度高，分辨能力强，受器件影响小的优点，被广泛应用于调速要求高，调速范围大的调速系统。其中应用最广的是光电式测速系统，它具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而光电传感器的电机转速测量系统则有准确度高、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 本设计课题的目的和意义
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【1】。
论文设计以单片机为中心，设计出全数字化测量转速系统，采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。其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。其次该转速测量系统由于采用全数字化结构，因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接，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直接就能作为单独的使用产品。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题【2】。这次设计内容包含知识全面，对光电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知识，进一步锻炼了在信号采集，处理，显示方面的实际工作能力。
2 转速测量系统的原理与方法
2.1转速测量原理
转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往
往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。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)、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【3】。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。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。采用数字测速法进行转速测量，其测量原理是：在固定的时间内，记录光电传感器发生的脉冲信号数量，从而转换为实际转速。设固定的测量时间为Tc （min ）,计数记录的脉冲个数为m,假设脉冲发生器每转输出q 个脉冲，对应被测转速为n(r/min),则频率60/*n q f =Hz;在测量时间Tc 内，记录光电传感器输出的脉冲个数m=f Tc *.所以，只要我们测得m 值，就可得出实际转速值。
2.2转速测量方法
按转速测量原理可分为三类转速测量方法：
1.在一定的时间T 内测取旋转编码器输出的脉冲个数，用以计算这段时间内的转速，称为“M ”法测速，又称为频率法。M 法测速的分辨率与实际转速的大小无关【4】。在时间T 内，转轴转过的弧度数为X τ，则的转速n 可由下式表示：
T X n πτ
260=
(2-1)
转轴转过的弧度数X τ,可用下式所示：
p m X 1
2πτ=
（2-2）
将(2-1)式代入(2-2)式，得转速n 的表达式为：
pT m n 1
60=
（2-3）
n -转速单位；（转/分）
T -定时时间单位；（秒）
基于单片机的转速测量系统
2.“T ”法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速，又被称为周期法测速。“T ”法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大。T 法测速同样也是用计数器实现的。与M 法测速不同的是，它所计的是计算机发出的高频时钟脉冲的个数，以旋转编码器输出的相邻两个脉冲的同样变化沿作为计数器的其实点和终止点【5】。T 法测速的分辨率与转速高低有关，转速越低，分辨能力越强。定时器对时基脉冲(频率为c f )进行计数定时，在T P 内计数值若为m 2，则计算公式为：
p
pT n 60
=
（2-4）
即：
260pm f n c
=
（2-5）
p -为转轴转一周脉冲发生器产生的脉冲数。
c
f -为硬件产生的基准时钟脉冲频率单位Hz 。
n -转速单位；（转/分）。 2m -时基脉冲。
3.“M/T ”法，结合上述这两种方法的优点，一方面象“M ”法那样在对光电传感器发出的脉冲计数的同时，也象“T ”法那样计取脉冲的时间，通过计算即可得出转速值。在实际测量中，还须设定定时时间，兼顾高、低转速时的精度影响，适时调节采样时间，它的关键是计数同步开始和关闭【6】。实际的检测时间与旋转编码器的输出脉冲一致，能有效减小测速误差。设高频脉冲的频率为c f ，脉冲发生器每转发出P 个脉冲，由式（2-2）和（2-5）可得“M/T ”法转速计算公式为：
21
60pm m f n c =
（2-6）
n -转速值。单位；（转/分）。
fc -晶体震荡频率。单位Hz 。 1m -输入脉冲数，反映转角。 2m -时基脉冲数。
3 系统方案提出和论证
转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求【7】。由于光电传感器具有频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、响应快、可靠性高等优点。随着激光、光纤、CCD 技术的发展，光电式传感器在自动检测、计算机和控制系统中得到了广泛的应用。经过我查资料、构思和自己的设计，通过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，最终选择了下面方案【8】。
3.1方案设计
光电式传感器是将被测量的转速转换成光信号，再通过光电器件把光信号
转换成电信号的一种传感器。图3.1为光电传感器的原理框图，它一般由光源，光学通路，光电器件三部分组成【9】。转速作用于光源或者光学通路，从而引起光量的变化。
光量 光量 电量 电量输出
转速
转速
图3.1光电传感器的原理框图
3.2系统原理
下图为转速测量系统的原理图。
信号接收 信号处理
转速显示
图3.2 系统原理图
各部分模块的功能： ①传感器：采集转速信号
②放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。
光源
光学通路
光电元件
测量电路
传感器
放大、整形
电路
单片机
LED 显示
基于单片机的转速测量系统
③单片机：对放大整形的信号转换成转速信号，送入LED
④LED显示：显示转速测量实际值
4 系统硬件设计
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及功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转度系统得一广泛应用【10】。出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。所以我要对测量转速系统的硬件和编程进行研究，设计出一种以单片机为主的转速测量系统，保证了测量精度【11】。
4.1 转速信号采集
在设计中采用光电传感器采集信号，这种传感器是把旋转轴的转速变为相应频率的脉冲，然后用测量电路测出频率，由频率值就可知道所侧转速值。这种测量方法具有简单、可靠、测量精度高的特点【12】。是目前常用的一种测量转速的方法。
图4.1所示为转速测量传感器电路，由于红外光不可见，无法用肉眼识别发光信号是否在工作，故将红外线的输出回路串接了一个普通光电二极管作为判别光源发生回路是否为通路。所选用的红外二极管IR3401，在正向工作电流为20mA 时,其导通电压为1.2—1.5V,所选用的发光二极管的正向压降一般为1.5—2.0V,电流为10--20Ma。转速传感器输出电压幅度在0—1.6mV呈正弦波变化，由此可见，红外线接收三极管的光信号转化为电信号的电压
U很微弱(一般为mV量级)，需
要进行信号处理。
图4.1 转速测量传感器电路图
如图4.1所示，它的工作原理：从光源发出的光通过测速齿盘上的齿槽照射
基于单片机的转速测量系统
到光电元件上，使光电元件感光。测速齿盘上有30个齿槽，当测速齿槽旋转一周，光敏元件就能感受与开孔数相等次数的光次数【13】。测速齿盘装在发射光源(红外线发光二极管)与接收光源的装置(红外线接收二极管)之间,红外线发光二极管(规格IR3401)负责发出光信号,红外线接收三极管(规格3DU12)负责接收发出的光信号,产生电信号,每转过一个齿,光的明暗变化经历了一个正弦周期,即产生了正弦脉冲电信号。
图4.2光电传感器的原理图
如图4.2所示这是光电传感器的原理图，基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断【14】。在这里我们选择的传感器型号为SZGB-3（单向）。
光电传感器的特点和主要性能介绍：
特点：1)供单向计数器使用，测量转速和线速度.
2)采用密封结构性能稳定.
3）光源用红外发光管，功耗小，寿命长.
4) SZGB-3, 20电源电压为12V DC
性能：SZGB-3.型光电转速传感器，使用时通过连轴节与被测转轴连接，当转轴旋转时，将转角位移转换成电脉冲信号，供二次仪表计数使用。
1）输出脉冲数：60脉冲（每一转）
2）输出信号幅值：50r/min时300mV
3）测速范围:50---5000r/min
4) 使用时间:可连续使用,使用中勿需加润滑油
5) 工作环境:温度-10～40℃,相对湿度≤85%无腐蚀性气体
4.2光电转换及信号处理电路设计
传感器将电机的转速信号转变成了电脉冲信号，该信号经过LM324集成运放整形驱动电路，送到单片机进行脉冲计数，从而测出电动机转速。
光电转换部分与单片机的连接框图如图4.3所示
图4.3 光电转换部分与单片机的连接框图
4.2.1整形驱动电路设计
本设计计划采用高性能集成四运放LM324来进行光电信号调理电路设计。
高性能集成四运放LM324具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。电路采用两级放大电路对脉冲信号进行放大，防止信号脉冲太小以至对实验结果不产生影响。每一组运算放大器可用图4.4所示的符号来表示，LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器， 除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图3.3所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo ”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图 ：
图4.4放大器图
图4.5 引脚图
4.3单片机AT89C51介绍
AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM ）的低电
传感器
整形驱动
AT89C51
LED 数码管
基于单片机的转速测量系统
压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。它有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚，其中左下角标有箭头的为第1脚，然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚……第40脚。在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。
1．主要特性：
◆与MCS-51 兼容
◆4K字节可编程闪烁存储器
◆寿命：1000写/擦循环
◆数据保留时间：10年
◆全静态工作：0Hz-24Hz
◆内部程序存储器
◆128*8位内部数据存储器
◆4个8位并行I/O口
◆两个16位定时器/计数器
◆5个中断源
◆全双工串行口
◆片内振荡器和时钟电路
2．管脚说明：
●VCC：供电电压，
●GND:接地。
●输入/输出口线：P0.0～P0.7 P0口8位双向口线
P1.0～P1.7 P1口8位双向口线
P2.0～P2.7 P2口8位双向口线
P3.0～P3.7 P3口8位双向口线
●RST：复位信号
●ALE/PROG：地址锁存控制信号。
●PSEN：外部程序读选通信号。
●EA/VPP：访问程序存储器控制信号。
●XTAL1，XTAL2：外接晶体输入输出引线端。
3．振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。
4．芯片擦除：
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但
RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存
RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件
复位为止。并且单片机是整个测量系统的主要部分，担负对前端脉冲信
号的处理、计算、以及信号的同步，计时等任务，其次，将测量的数据
经计算后，将得到的转速值传送到显示接口中，用数码管显示数值。
4.4 最小系统的设计
在最小系统的设计中，将整形电路与单片机控制电路相连接，并且在光电传感器的作用下进行最小系统的模拟。
图4.6 最小系统图
4.4.1复位电路设计
AT89C51 单片机复位电路是指单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身
基于单片机的转速测量系统
是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。
图4.7复位电路
复位电路用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，进行复位操作。复位电路的好坏直接影响单片机系统工作的可靠性，因此，本次设计要重视复位电路的设计与研究。AT89C51复位电路共有四种类型，分别是：积分电路型，微分电路型，比较器型和看门狗型。最常用的积分型和微分型的作用是前者用于产生低电平复位信号，后者用于产生高电平复位信号。AT89C51单片机的基本复位电路有上电复位，按键电平复位和按键脉冲复位3种。单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见表4-1。
表4-1寄存器复位后状态表
注：表4-1中符号 *
为随机状态
4.4.2 晶振电路设计
图4.8晶振电路
晶振（图4.10）是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电
特殊功能寄存器
初始状态 特殊功能寄存器 初始状态
A B PSW 00H 00H 00H TMOD TCON TH0 00H
00H
00H SP
DPL DPH P0—P3 IP IE 07H
00H 00H FFH ***00000B 0**00000B TL0
TH1 TL1 SBUF SCON PCON 00H
00H
00H
不定
00H
0********B
基于单片机的转速测量系统
容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐
振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。AT89C51芯片中的高增益反向放大器，输入端为引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
4.5显示部分电路设计
显示部分应用LED数码管进行显示，LED数码有共阳和共阴两种，把这些LED发光二极管的正极接到一块而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出本次设计所测量的转速，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。由于动态显示驱动是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，并且动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。所以我们选择应用动态显示驱动【15】。如图（4.11）所示为动态显示驱动仿真图。
图4.9 动态驱动仿真
动态显示程序：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint mm=1234; //显示1234//
uchar jj;
uchar code table[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}; delay(uint m)
{ uint i,j;
for(i=m;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
xian_shi()
{ uchar qian,bei,shi,ge;
qian=mm/1000;
bei=mm%1000/100;
shi=mm%100/10;
ge=mm%10;
P2=0x80;
P0=table[qian];
delay(50);
P2=0;
P2=0x40;
P0=table[bei];
delay(50);
P2=0;
P2=0x20;
P0=table[shi];
delay(50);
P2=0;
P2=0x10;
P0=table[ge];
delay(50);
P2=0;
}
基于单片机的转速测量系统
5 系统软件设计
5.1主程序初始化
（1）.定时器的初始化
AT89C51有两个定时器/计数器T0和T1，每个定时器/计数器均可设置成为16位，也可以设置成为13位进行定时或计数。计数器的功能是对T0或T1外来脉冲的进行计数，外部输入脉冲负跳变时，计数器进行加1。定时器有4种工作方式：方式0、方式2、方式2和方式3
。
（2）中断允许控制
AT89C51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。该寄存器地址为A8H，位地址为AFH~A8H，可以进行位寻址。ET0(ET1)=0，禁止定时器中断；ET0(ET1)=1，允许定时器中断。EX0(EX1)=0，禁止外中断；EX0(EX1)=1，允许外中断。
5.2主程序流程图子程序流程图
主程序流程图
开始
初始化定时器计时器
刷新数码管
延时2ms
显示
图5.1主程序流程图
显示子程序流程图
开始
显示缓存初始化
LED显示初始化
数码显示
图5.2 显示子程序流程图
5.3系统总程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint mm=1234;
uchar code table[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,}; delay(uint m)
{ uint i,j;
for(i=m;i>0;i--)
for(j=60;j>0;j--);
}
xian_shi()
{ uchar qian,bei,shi,ge;
uint jj;
jj=mm;
jj*=20;
//jj+=1;
qian=jj/1000;
bei=jj%1000/100;
shi=jj%100/10;
ge=jj%10;
基于单片机的转速测量系统
P2=0x10;
P0=table[qian];
delay(1);
//P2=0;
P2=0x20;
P0=table[bei];
delay(1);
//P2=0;
P2=0x40;
P0=table[shi];
delay(1);
//P2=0;
P2=0x80;
P0=table[ge];
delay(1);
//P2=0;
}
timer_init() //定时器计数器初始化函数
{ EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TMOD=0X51;
TH0=(65535-50000)/256;
TL0=(65535-50000)%256;
TH1=0;
TL1=0;
TR0=1;
TR1=1;
}
main()
{
timer_init();
P0=0; //开始数码管不显示
兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸
学号：3 班级：机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract
This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51
在工业生产控制过程中，压力是一个很重要的参数。比如利用测量大气压力来间接测量海拔高度，在工业生产中测量压力参数来判断反应的过程，在气象预测中，也需要测量大气压力来判断阴雨天气等等。所有这些都需要掌握测量压力，所以压力表的设计拥有广阔的市场前景。本课题就是基于此原因设计的一个简单压力计。 本课程设计用MPX4115专感器来检测压力参数，ADC0808进行模数转换后，利用AT89C524行数据处理后，由键盘设置测量量程，用发光二级管显示当前测量量程送液晶显示压力值。 本系统可根据需要进行功能扩展。由于ADC0808支持8路信号采集，可以对8个压力点参数进行检测。可以手动设置采集哪一路，或者循环采集。还可以进行压力上下限报警。 在设计系统的时候，立足于界面友好性、性价比，可以在简单压力检测的时候使用。 关键词：压力测试；单片机；ADC ;传感器
1?设计要求 (3) 2.设计方案与设计原理 (4) 2.1系统总体设计 (4) 2.2功能介绍 (4) 3?元器件的识别与检测 (5) 3.1 AT89C52 简介 (5) 3.2 ADC0808 简介 (5) 4制作与调试 (6) 4.1系统软件设计 (6) 4.2系统程序整体流程图 (7) 4.3 T0中断服务程序流程图 (8) 4.4外部中断INTO流程图 (8) 4.5系统总体框图 (9) 4.6系统总体仿真电路 (9) 4.7软硬件仿真调试及性能分析 (10) 4.8程序代码 (11) 5.设计心得 (17) 6参考文献 (18)
1 .设计要求 本课程设计用MPX4115传感器来检测压力参数，ADC0808进行模数转换后，利用AT89C52进行数据处理后，由键盘设置测量量程，用发光二级管显示当量量程送液晶显示压力值。 数字压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 本课程设计的数字压力传感器以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准压强的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为压强纲（pa）即成为一台原始电子称。 其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809的A/D 转换作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。并且能实现数字传感器之间的通讯，达到数据共享的目的。从而更好的满足当今社会的要求。
电动机转速该如何测量 1．可以用真尚有科技的转速测量系统 要测量圆柱体微小转角，首先要知道被测物的半径，然后测出物体在单位时间内走的距离。知道了两个参数后就可以求得转动角度。 解决： Px可以测得物体微小变化 调试的方式： λ通过软件检查系统安装是否满足测量条件，调节传感器安装位置，调节到最佳测量状态，然后可以开始在线测量。 λ通过软件能进行简单的测量, 并最终求出角度值。 通过增量输出： 用户自己将测量结果值进行转换 λ通过接收传感器发出脉冲个数，然后换算成距离最终求得转动角度。最简单的计算增量脉冲的方法是用计数器进行读取，计数器 说明：可设置计数与转动周长的对应关系，每个脉冲代表一定长度，例如1个脉冲= 0.01mm，则图1-3所示距离= 92896 * 0.01mm = 928.96mm 定制软件： 通过软件方式将得到数据进行处理，并最终将结果显示给用户看，能让用户直观的观测到当前测量值。其他功能可以定制。 2. 前不久在一个网站上找的： 可自制一个简单实用的振动式转速计，它是根据物理学上共振原理制成的，测速时并且不会消耗发动机的功率。 振动式转速计由十几根不同长度的钢丝做成。每根钢丝的自振频率都不同，钢丝越长，自振频率越低；长度越短，自振频率越高。小发动机工作时，每转一转，活塞上下一次，产生一次振动。当发动机产生的振动频率和某根钢丝的自振频率相同或成整数的倍数时，这根钢丝就会因共振而开始振动。使用时，将振动式转速计固定在发动机附近，或直接用底座靠在发动机的气缸头等部位上；只要观察那一根钢丝的振动幅度最大，就可根据该钢丝的刻度测得发动机的转速。其准确度依钢丝质量、直径大小及钢丝和底座的夹紧程度不同而略有出入，一般为±200转/分。最好先用标准转速表校准刻度。 钢丝的自振频率和它的直径、自由长度及钢材的弹性有关。一般钢丝的自振频率f可按下式计算： 其中：d 钢丝直径（单位厘米） L 钢丝自由长度（单位厘米） 或其中：n 发动机转速（单位转/分）
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日
电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日
课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计
目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献
第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
目录 绪论 (2) 第1章参数计算与设备选型 (3) 1.1控制芯片 (3) 1.2测速发电机 (4) 1.3模数转化器件——ADC0809 (6) 第2章系统设计 (9) 2.1 系统方框图 (9) 2.2 硬件设计 (10) 2.2.1 直流测速发电机 (10) 2.2.2 ADC0809与单片机连接 (10) 2.2.3 数码管 (11) 2.2.4 综合接线图 (11) 2.3 软件设计 (12) 2.3.1 程序设计思路说明 (12) 2.3.2 总程序控制流程图 (13) 2.3.3 ADC0809工作流程图及程序 (14) 2.3.4显示部分工作流程图及程序 (15) 第3章结论 (18) 参考文献 (19)
绪论 在现代工业自动化高度发展的时期，几乎所有的工业设备都离不开电机，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。与之而来的问题是，如何更好地控制电机，对于不同的场合，对电机的控制要求是不同的，但大部分都会涉及到直流电机的转速测量，从而利用转速来实施对直流电机的控制。 直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标，在各个应用场合都有重要的研究价值，例如在发动机，电动机，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，显示其转速及瞬时速度等，转速是其他大部分技术参数的计算来源，因此，准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。 目前，对直流电动机的速度检测方法很多，从整体上可分为模拟检测和数字检测方法。 模拟检测：即利用测速电机作为发电机，通过检测反电势E的大小和极性可得到转速N和电机转向，采用这种方法直接可以得到转速N和输出电压的特性曲线，直观，但也有很多不足，比如在高速和低速情况下实际输出偏离理想特性。 数字检测技术：即通过分析数字信号产生的一系列脉冲间接获取电机转速。如光电旋转编码器是将检测圆盘划分为等距的三个同心圆，最外环和次外环分别用等距的黑白条纹分开，且最外环和次外环的缝隙位置相位差为90度，用于判断电机的转速，最内环只有一个黑条纹，用作定位脉冲或者是复位脉冲，利用光电编码器输出的脉冲可以计算转速，具体的又可分为M法，T法和M\T法。 此外，市场上已经有了技术成熟的电机测速装置，如利用霍尔元件设计制作的直流电机测速仪等，凭借其精度高，稳定性好等优势占有重要的一席之地。 而本次微机控制原理课程设计的任务是直流电机速度的测量与显示。主要要求是通过测速直流发电机作为传感器，检测直流电机的转速，并输出与转速相关的电压，通过ADC0809芯片将测速发电机输出电压转换成电压的数字信号。控制芯片采用AT89C51将采集转换后的数字信号进行处理，得到转速，并通过四位数码管予以显示。整体上能够完成从转速检测到数据处理到显示的一整套功能。
课程设计(论文)说明书 题目：电机转速测量电路 院（系）：信息与通信学院 专业：电子科学与技术 学生姓名 学号： 指导教师：何宁 职称：教授 2012年12月20日
摘要 本文设计了一种基于AT89S52单片机的红外线转速测量系统。该系统的红外发射与接收采用直射式，红外发光管射出的红外线通过圆盘的小孔照射到红外探头上，接收电路再经过简单的信号处理得到脉冲式的转速信号。使用AT89S52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过四位七段数码管显示电机每分钟的转速值。本文详细分析了系统的组成及工作原理，给出了系统中各硬件模块设计方法及系统软件设计方法，给出了部分程序流程图和程序清单。该测速系统安装维护方便，工作稳定，运行可靠，具有较大的推广应用价值。 关键词：转速测量；红外发射与接收；单片机 Abstract A infrared speed measuring system which based on the MCU of AT89S52 was designed in this paper. The infrared transmitter and receiver of the system used the direct type. The infrared light emitted from the IR LED passed through the hole in the disc to the infrared sensor, and the receiver circuit output a pulsed infrared signal by a simple signal processing. The AT89S52 was used to sample the pulse signal and calculate the amount of the pulse signal per minute which was the value of the motor speed. Finally the value of the motor would be displayed real-time by four-bit seven-segment digital tube. The composition and the principle of the system are presented, and the design method of hardware and the software are also presented. The measurement system will have a broad prospects because the convenient installation and maintenance, stable working, reliable operation. Key words: Speed measurement; Infrared transmitter and receiver; MCU
题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
压力表工作原理及结构 用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力，又称压强。压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装臵。仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压 (习惯上称真空)和差压。 图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。工程技术上所测量的多为表压。压力的国际单位为帕(Pa)。压力的其他单位还有：工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。 压力是工业生产中的重要参数。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽(-0.1～1500兆帕)，是压力测量仪表中应用最多的一种。 一、压力表 1.1、压力表的工作原理 弹簧管压力表又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装臵时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高（如0.25级以上）的弹性式压力测
单片机原理与接口技术课程设计 成绩评定表 设计课题基于89c51的自身断电保护系统设计 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动1002 学生：秦凯新 学号： 7
指导教师：王黎臧海河周刚 设计地点：31-505 设计时间：2012-12-17～2012-12-28
单片机原理与接口技术课程设计 课程设计名称：基于89c52的压力监测系统设计 专业班级：自动1002 学生姓名：秦凯新 学号： 7 指导教师：王黎臧海河周刚 课程设计地点：31-505 课程设计时间：2012-12-17～2012-12-28
单片机原理与接口技术课程设计任务书
目录 1 引言 (6) 2 总体方案设计 (6) 2.1硬件组成 (6) 2.2 方案论证 (6) 2.3 总体方案 (7) 3 硬件电路设计 (9) 3.1 时钟电路 (9) 3.2复位电路 (10) 3.3 AD简介与原理分析 (10) 3.4 声光报警接口电路 (15) 3.5 显示及键盘接口电路 (15) 3.7 电源电路 (2) 4 系统软件设计 (3) 4.1 主程序设计 (3) 4.3 部分主要子程序的设计 (6) 5 系统调试与总结 (6) 5.1 系统功能测试 (6) 5.2 技术指标测试 (6) 6心得体会 (7) 6.1 为何不采用8255了？ (7) 6.2为何不采用A/D0809? (7) 6.3在帮助同学的过程中我学到了什么？ (7) 6.4在单片机领域我的规划? 7 参考文献 (8) 附录A 系统原理图 (9) 附录B 源程序 (10)
1 引言 压力监测普遍用于工业领域，并对国家的发展产生了深厚的影响，小到体重计，大到工业中反应炉的气压声电报警。甚至航空航天，智能仪表。以及机器人。本设计就是工业中最普遍的气压监测报警系统。所以，这个系统采用自动检测反应炉中的压力大小，通过传感器，并实时进行在液晶1602上进行显示，还有在液晶上进行参考上限电压值的设置和参考下限电压值的的设置。并通过在单片机部进行比较计算，来实现整个压力监测系统的声光电报警。 本系统的设计基于A/D0804芯片和AT89C52单片机，并采用液晶1602作为显示输出，系统虽小却包含了工业要求的各个方面，作为声电报警模块，主要用到蜂鸣器和发光二极管。当监测压力低于下限值和高于上限值就会进行声光报警。此次系统设计就是针对工业的反应炉的压力监测，甚至可做体重计到最小的方面。 本设计纯为个人设计。程序也在开发板验证成功，如有任何疑问，都可通过实验调试验证。 2 总体方案设计 2.1硬件组成 1.控制器。控制器是系统的核心部分，可以用工业计算机 PLC、或者单片机。 2. A /D转换器。A/D转换器可以把测得的模拟量转换成数 字量输出，可以直接读取。 3.继电器。继电器在电路中起到断电保护作用，是系统的 安全保障。其种类很多，有电流继电器、电压及电器、速度继电器 等等。 4.键盘。通过键盘可以设置限制电流大小。 5.液晶显显示。液晶可以显示设置电流以及实时电流值大 小。 2.2 方案论证
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (2) 1 论文综述 (2) 1.1 车速检测系统的背景和意义 (2) 1.2 车速检测系统的发展前景 (3) 2 车速检测系统的设计思路 (3) 3 系统单元模块选型 (3) 3.1传感器选择 (3) 3.2 单片机选型 (4) 3.3 显示模块的选型 (4) 3.4 报警电路选择 (5) 3.5 程序语言的选择 (5) 4 系统硬件设计 (6) 4.1 AT89C51主控电路 (6) 4.1.1 AT89C51的管脚说明 (6) 4.1.2 复位电路 (7) 4.1.3 晶振电路 (8) 4.1.4 存储器AT24CO2 (9) 4.2 传感器电路模块介绍 (9) 4.2.1 霍尔式车速传感器 (10) 4.2.2 霍尔传感器的特性 (11) 4.2.3 霍尔传感器引脚说明 (12) 4.2.4 霍尔传感器车速测量原理 (12) 4.2.5 霍尔传感器的转速测量方法 (12) 4.2.6 霍尔传感器设计电路 (12) 4.3 显示模块的介绍 (13) 4.3.1 LED数码管介绍 (13) 4.3.2 LED数码管特性 (13)
4.3.3 74HC573作用………………………………………………………………………… 13 4 4.3.4 显示电路 (13) 4.4 DM74LS14工作原理 (17) 4.4.1 信号处理电路设计 (17) 4.5 硬件总体设计 (17) 5 软件设计 (19) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录A (21) 附录B (22) 致谢 (29)
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基于单片机的风扇转速测量系统设计报告 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。模拟式采用测试发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电传感器为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能性价比的单片机的出现，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51单片机控制的转速测量仪。风扇在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。本系统就是对风扇转速进行测量，显示风扇的转动的圈数，从而计算出转速。并介绍了光电传感器测速的原理，设计了基于51单片机的电扇测量系统。完成了风扇转速测量系统的硬件电路设计、光电传感器测量电路的设计、显示电路的设计。测量转速的光电传感器和风扇同轴连接，风扇每转动一周，产生一定量的脉冲个数，由光电传感器电路部分输出幅度为12v的脉冲。经光电隔离器后成为输出幅度为5v的转数计数器的计数脉冲。控制定时器计数时间，即可实现对电扇转速的测量。在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行调试。仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。 关键字：风扇转速测量；光电传感器；单片机；LCD
Abstract:In engineering practice, often meet various needs of occasions measuring the rotation speed, speed measurement method for analog and digital two. Analog tachometer generator for the detection element, the signal is analog quantity. Digital usually adopts the photoelectric encoder, photo electricity and other components for detecting element, the signal is a pulse signal. With the wide application of computer, especially the high performance price compared to the appearance of single chip microcomputer, measuring speed is generally used to MCU as the core of digital measuring method. This paper is to use AT89C51 SCM intelligent rotational speed measuring instrument. The motor in the operation process, needs to carry on the control, speed is an essential one parameter. This system is the simulation of motor for fan speed measurement, display fan speed. And introduced the photo electricity sensor measuring principle, design based on single chip computer AT89C51fan speed measurement system. Completion of the fan speed measurement system hardware circuit design, the photo electricity sensor measuring circuit design, circuit design. Measurement of rotational speed sensor and coaxingly connected photo electricity fan, fan one week per revolution, resulting in a certain amount of pulse number, by photo electricity device circuit portion of the output amplitude of 12V pulse. The photoelectric insulator after becoming an output amplitude of5V revolution counter for counting pulses. Control timer counting time, can realize the fan rotation speed measurement. In the design of display circuit, by1602the realization of the LCD to visually display the motor speed value. And the motor speed measurement system hardware circuit, the display circuit debugging. Simulation experiments show that the designed hardware circuit and software program are correct, and meet the design requirements. Key words: fan speed measurement; photo electricity sensor; SCM;LCD
一、概述 该课程设计是关于直流电动机转速的测量。转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min 表示。本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min ，测量的相对误差 1%，并用5位LED 数码管显示出相应的电机转速。 本次课设需满足以下设计要求： 1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数； 2.用5位LED 数码管显示出相应的电机转速； 3.画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。 二、方案论证 本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。原理方框图如图1所示： 在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路， 光电转换电路 整 形 电 路 闸 门 电 路 计数、译码、驱动、显示 电路 输入 信号 晶体振荡器 电路 分 频 电 路 控 制 电 路 图1 电机转速测量系统原理框图
产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来 三、电路设计 1.光电转换电路 在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。光电转换电路原理如图2所示： 图2 光电转换电路原理图 图中R1和R2为两个为350Ω限流电阻，LED持续发出的光被带孔圆盘间歇性阻断，变成间断的光信号，而光敏三极管将接收到的光信号转化成电信号，作用于之后的系统。 2.整形电路 整形电路用555定时器构成施密特触发器，利用施密特触发器，将输入的信号进行整形，输出为方波。2和6管脚连在一起接输入信号，从3管脚输出，输入信号与 输出信号反相，在5管脚接入10nF的滤波电容，当输入电压v i ﹤1/3Vcc时，v o 输出 为高电平，当输入电压v i ﹥2/3Vcc时，v o 输出为低电平。整形电路接法及输出波形如 图3和图4所示：
基于MCS51单片机的压力测量 系统的设计与实现 班级； 学号： 姓名： 指导老师：
摘要 以STC-51单片机为核心，应用变阻式应变片测量压力并通过ADC0809的转换，经过单片机处理后在数码管模块显示的智能压力测量系统。是变阻式应变片和51单片机相结合的一个很典型的应用，本系统包括信号采集及转换电路、单片机最小系统、显示模块三个最基本的核心模块。外围扩展了键盘模块、蜂鸣器报警模块，用以调节系统的测量和显示范围。 经试验证明，系统能正常工作且误差在允许误差范围内，符合所有技术指标。 1.方案设计 通过应变片，将机械形变变为电压信号，再通过三级集成放大电路把信号放大，之后，ADC0809把模拟信号转化为数字信号，输入到单片机中，通过按键的控制，将电压的信号输出以数码管的形式显示出来，如果电压信号超出报警上线，蜂鸣
器就发出报警信号。 2.硬件系统设计与分析 （1）应变片与信号放大器的电路分析 应变片运用的是电阻式应变片，原理是吸附在基体材料上的应变电阻随机械性形变而产生电阻变化的现象，即它可以将被测件上的应变变化转化成一种电信号。桥式电路的输入信号是0~10v，经过电路后，输出的电压经过集成运放电路放大后，输入到A/D的In0口，完成信号的输入与传 (2)AD转换分析 A/D转换器是将模拟信号转化为数字信号，start与ale信号接到51到单片机的的p2.6接口，完成信号的输出，而clock接口接到74ls74d的2q接口, D0~D7接到单片机的p1.0~p1.7接口. （3）单片机最小系统分析
单片机的RST是复位接口，刚开始时是低电平，闭合s1开关，接通电源，获得高电平，完成复位。Xtal1与xtal2是晶振电路，为单片机提供工作频率，为12m。P0.0~p0.7接到74hc573的段锁存器，完成数码管的段选择，p2.4~p2,7接到位锁存器，完成数码管的位选择。 （4）按键分析 （5）数码管分析
专业技能实训报告 题目基于单片机的汽车速度测量系统设计 学院信息科学与工程学院 专业通信工程 班级通信0902 学生彭元 学号 20091221 指导教师 二〇一二年一月三日
目录 1前言 (2) 2 总体设计 (3) 2.1 设计方案 (3) 2.2 主要容 (3) 3 单片机速度测量系统 (4) 3.1 单片机速度测量原理 (4) 3.2 单片机速度测量系统结构框图 (4) 4 系统硬件设计 (5) 4.1 传感器的选用 (5) 4.1.1 霍尔传感器的基本工作原理 (5) 4.1.2 CS3020霍尔传感器 (6) 4.1.3 霍尔传感器的硬件连接 (7) 4.2 MCU 控制系统设计 (8) 4.2.1 CPU的选用 (8) 4.2.2 AT89S51 主要特性和引脚说明 (8) 4.2.3 MCU 最小系统设计 (10) 4.3 LED 数码管显示器 (11) 4.4 单片机测速系统总原理图 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 程序流程图 (12) 5.2 程序功能 (14) 结语 (15) 参考文献 (16) 附录 (16)
1 前言 随着信息技术的不断发展，单片机在测量系统中得到了广泛的应用。速度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量。速度的测量方法有许多种，但在不同的应用环境下，相应的测量方法有它自己的特点和误差。因此对单片机速度测量系统的研究有着重要的目的和意义。本设计采用 AT89S51 单片机作为主要控制核心，应用霍尔传感感器采集信号，经过单片机定时计数并运用一个算法测量出汽车行驶速度，最终用4位位的在以上建的系统的基础上LED数码管显示其测量结果,具有较高的实用价值。
目录 1、概述 1.1 相关背景和应用简介 1.2 总体设计方案........................................................................................... .. (2) 1、各模块的功能介绍 (2) 2、总体设计框图 (3) 2、硬件电路的设计 2.1 传感器的选型及电路接口设计 (4) 2.2 单片机最小系统设计 (6) 一、复位电路 (6) 二、晶振电路 (8) 2.3 显示电路设计 (9) 2.4 脉冲电路设计 (11) 3、软件部分的设计 3.1 总体流程图及子程序流程图 (12) 3.2 主要程序 (13) 4、仿真及结果 4.1 数据分析表 (16) 4.2 仿真界面图 (16) 5、小结 课程设计小结 (17) 6、参考文献
参考文献 (18) 1、概述 1.1相关背景和应用简介 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 总体设计方案 1、各模块的功能介绍 图1.1 系统原理图