分类号TP722.5 单位代码10642密级公开学号
学士学位论文
论文题目：基于单片机的转速测量系统设计
论文作者：
指导教师：
学科专业：电气工程与自动化
提交论文日期：2011年11月05日
论文答辩日期：2011年11月13日
学位授予单位：重庆文理学院
中国 重庆
2011年11月
Graduation Thesis of Chongqing University of Arts and sciences
Microcontroller-based Speed Measurement System
Design
Candidate:
Supervisor:
Major: Electrical Engineering and Automation
College of Electron & Electrical Engineering
Chongqing University of Arts and Sciences
November,2011
重庆文理学院本科生毕业论文(设计) 目录
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
1引言 (1)
1.1选题目的和意义 (1)
1.2国内外研究现状综述 (1)
2系统总体设计 (2)
2.1 系统设计要求 (2)
2.2 系统设计思想 (2)
2.3设计要完成的任务 (2)
3 设计方案论证与选择 (2)
3.1 传感器的选择 (2)
3.2单片机的选择 (3)
3.3 显示模块的选择 (3)
4各部分器件介绍 (3)
4.1 AT89C51单片机 (3)
4.1.1 主要特性： (4)
4.1.2 管脚说明 (5)
4.1.3振荡器特性 (6)
4.1.4芯片擦除 (6)
4.2霍尔元件 (7)
4.2.1霍尔传感器测量原理 (8)
4.2.2转速测量方法 (8)
4.3 LCD1602 (8)
4.3.1 LCD1602简介 (8)
4.3.2 LCD1602的基本参数及引脚功能 (9)
4.4蜂鸣器 (11)
5软件设计 (12)
5.1设计思想 (12)
5.2总体设计流程 (12)
6仿真与调试 (13)
6.1 Keil软件简介 (13)
6.2 Proteus软件简介 (13)
6.3应用Keil软件进行程序调试 (13)
6.4 Proteus软件仿真 (13)
7 软硬件联调 (14)
8结束语 (16)
参考文献： (17)
致谢 (18)
附录： (19)
摘要
在生产过程中，对电机转速进行精确的测量十分必要。本系统以A3144霍尔传感器进行转速信号的采集，AT89C51单片机作为主控制器进行转速的测量，采用液晶LCD1602进行实时显示，并通过按键进行转速的设置和调整。该系统具有频率响应快，抗干扰能力强，利用脉冲计数法实现了对转速的测量，通过LCD准确直观地显示电机的转速值。具有很好的应用价值。
关键词：单片机；霍尔传感器；转速测量
Abstract
In the production process, the motor speed is necessary for accurate measurements. This system to A3144 hall sensor for speed signal collection，AT89C51 microcontroller as the main controller for speed measurement，using real-time LCD1602 LCD display, and through the buttons to speed settings and adjustments . The system has a frequency response fast, anti-interference ability, the use of pulse counting method to achieve a measure of speed, through the LCD accurate and direct-viewing showing motor speed value. Has the very good application value.
Keywords: Single-chip microcomputer; Hall sensors;Speed measurement
重庆文理学院本科生毕业论文(设计)
1引言
在生产中，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，常需要测量和显示其转速。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、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，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，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构。1.1选题目的和意义
随着超大规模集成电路技术的提高，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，但这种测量技术已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和精度上，已不能满足大多数系统的应用。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。
本设计题目以单片机为核心设计的转速测量系统，在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。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诸多场合，如车辆的里程表、车速表等。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题！
1.2国内外研究现状综述
转速测量是能源设备与动力机械机械性能测速中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，例如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。
转速测量的方法很多，测量仪表的型式也多种多样，其使用条件和测量精度也各不相同。根据转速测量的工作方式可分为两大类：接触式转速测量仪表与非接触式转速测量仪表。前者在使用时必须与被测轴直接接触，如离心式转速表、磁性转速表与测速发电机等；后者在使用时不需要与被测转轴接触，如光电式转速表、电子数字式转速表、闪光测速仪等。测量发动机转速的传统方法是使用光电式转速测量表。用这种方法测量时，既要在发动机转动轴上粘贴光标纸，又要求测量人员把转速表与光标纸的距离控制在很近的范围，测量十分不方便。随着科学技术的迅速发展，转速测量仪表已步入现代化、电子化的行列。过去曾经使用过的接触式测量仪表，如离心式转速表、磁性转速表、微型发电机转速表及钟表式定时转速表，均已先后受到冷落；而利用已知频率的闪光与被测轴转速同步的方法来测速的闪光测速仪，虽属于非接触式仪表，目前仍有应用，但
基于单片机的转速测量系统设计
也退居次要地位。取而代之的是非接触式的电子与数字化的测速仪表。这类转速仪表大多具有体积小、重量轻、读数准确、使用方便等优点，容易实现电脑荧屏显示和打印输出，能够连续的反应转速变化，既能测定稳定情况下的平均转速，也能够用来在足够小的时间间隔这一特定条件下测定发动机的瞬时转速。
转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，但转速测量系统作为普遍的应用，在国民经济发展中，有重要的意义。
2系统总体设计
2.1 系统设计要求
⑴利用开关型霍尔传感器实现对转速的测量。
⑵利用AT89C51单片机来实现设计要求。
2.2 系统设计思想
以单片机AT89C5l为控制核心，用霍尔集成传感器作为测量转速的检测元件，最后用字符型液晶显示器LCD1602(HD44780控制)显示小型直流电动机的转速，系统总体构成如图1所示。
图1 系统框图
2.3设计要完成的任务
①根据设计要求，初步制定电路框图。
②利用proteus仿真软件画出电路原理图。
③编写程序。
④利用Keil51软件的uVision2集成环境对系统工作软件进行编译、调试和仿真。
⑤搭接硬件电路。
⑥软硬件联合调试。
3 设计方案论证与选择
3.1 传感器的选择
方案一：采用开关型霍尔传感器A3144以及磁钢，由它们来检测电机的转速。工作方式为：将磁钢安装在电机的转轴上，而霍尔传感器则放在转轴的旁边，霍尔传感器连接在电路中，当磁钢随转轴经过霍尔传感器时，由开关型霍尔传感器的工作原理知，此时将输出一个低电平信号；而当磁钢离开霍尔传感器后，又将输出一个高电平。这样通过高低电平的转换，将其送入单片机后就可以测量它的转速。
方案二：采用红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二
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极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。系统在光电传感器收发端间加入电动机，并在电动机的转轴上安装一转盘。在这个转盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当转盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平，即可算出轮子即时的转速。
两个方案的主体电路相同，只是传感的的选择不同。而选择开关型霍尔传感器则具有多种优点：①精度高：在工作温度区内精度优于1%。②过载能力强：当原边电流超负荷，模块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的20倍时，模块也不会损坏。③模块的高灵敏度，使之能够区分在“高分量”上的弱信号，例如：在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。④还可以通过使用多块磁钢来倍频，以增加测量的精度。
鉴于以上考虑，最终选定方案一。
3.2单片机的选择
方案一：采用型号为AT89C51的单片机作为主控制器。AT89C51是带4K字节闪烁可编程擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。它将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，为许多控制提供了灵活性高且价格低廉的方案。
方案二：采用单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。C8051F060系列单片机是美国CYGNAL公司推出的一种与51系列单片机内核兼容的单片机。C8051F060作为新一代8051单片机，具有功能强大、体积小、工作稳定等特点，适用于复杂控制系统。
故选择方案一。
3.3 显示模块的选择
方案一：采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,亮度高，显示数字合适,但是连接复杂，耗电流大，驱动电路复杂。
方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示简单文字比较适合,如果显示数字则浪费资源,而且价格也相对较高。
方案三：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,并且连接很方便。
故选择方案三。
4各部分器件介绍
4.1 AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，
基于单片机的转速测量系统设计
俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图2是常用的一种单片机，型号为AT89C51，它将计算机的功能都集成到这个芯片内部去了，就这么一个小小的芯片就能构成一台小型的电脑，因此叫做单片机[4]。
图2 AT89C51芯片图
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40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，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”。
4.1.1 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
●三级程序存储器锁定
●128*8位内部RAM
●32可编程I/O线
●两个16位定时器/计数器
●5个中断源
●可编程串行通道
●低功耗的闲置和掉电模式
●片内振荡器和时钟电路[4]
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4.1.2 管脚说明
图3 AT89C51管脚分布
●VCC：供电电压
●GND：接地。
●P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口
的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时,P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
●P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出
4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
●P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4
个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
●P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电
流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由
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于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。
表1 P3口管脚第二功能
编号符号引脚说明编号符号引脚说明
P3.0 RXD 串行输入口 P3.4 T0 定时器0外部输入
P3.1 TXD 串行输出口 P3.5 T1 定时器1外部输入
P3.2 INT0 外部中断0 P3.6 WR 外部数据存储器写选通
P3.3 INT1 外部中断1 P3.7 RD 外部数据存储器读选通
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
●RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
●ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字
节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
●PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期
两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
●EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管
是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP）。
●XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
●XTAL2：来自反向振荡器的输出[4]。
管脚如图3所示。
4.1.3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。石英晶体振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度[2]。
4.1.4芯片擦除
整个EPROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。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
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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[2]。
4.2霍尔元件
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器A3144是Allegro MicroS yste ms公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达-40℃～150℃。它由电压调整电路、反相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出极构成，通过使用上拉电阻可以将其输出接入CMOS逻辑电路。该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点，有两种封装形式，一种是3脚贴片微小型封装，后缀为“LH”；另一种是3脚直插式封装，后缀为“UA”。
A3144E系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。可应用于汽车工业和军事工程中。
霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图4所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。
图4霍尔传感器及其磁钢外形图
霍尔传感器的接线图如图5所示。
图5霍尔传感器的接线图
基于单片机的转速测量系统设计
4.2.1霍尔传感器测量原理
测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图6所示，当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。
图6霍尔器件测速原理
4.2.2转速测量方法
转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M 法(测频法)、T 法(测周期法)和MPT 法(频率周期法)，该系统采用了M 法(测频法)。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随侧轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系： n=PT
60 (1-1) 式中：n 为电机转速；P 为电机转一圈的脉冲数；T 为输出方波信号周期。根据式(1-1)即可计算出直流电机的转速。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B ，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小，无触点，动态特性好，使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
4.3 LCD1602
4.3.1 LCD1602简介
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD ，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线
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的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。一般LCD1602字符型液晶显示器实物如图7所示[4]。
图7 LCD1602实物图
4.3.2 LCD1602的基本参数及引脚功能
1. LCD1602类型
LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图8所示。
图8 1602带背光与不带背光差别图
2.LCD1602主要技术参数
●显示容量:16×2个字符
●芯片工作电压:4.5—5.5V
●工作电流:2.0mA(5.0V)
●模块最佳工作电压:5.0V
●字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
基于单片机的转速测量系统设计
3. LCD1602引脚功能
LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2。
表2 LCD1602引脚接口说明
编号符号引脚说明编号符号引脚说明
1 VSS 电源地9 D
2 数据
2 VDD 电源正极10 D
3 数据
3 VL 液晶显示偏压11 D
4 数据
4 RS 数据/命令选择12 D
5 数据
5 R/W 读/写选择13 D
6 数据
6 E 使能信号14 D
7 数据
7 D0 数据15 BLA 背光源正极
8 D1 数据16 BLK 背光源负极
第1脚：VSS为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极[10]。
4.与单片机的硬件连接
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图9 1602与单片机接线图
硬件连接图如图9所示。
4.4蜂鸣器
蜂鸣器如图10所示，是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
报警器的种类很多，比如：扬声器、蜂鸣器等，本设计中选用电磁式蜂鸣器作为报警器。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
图10蜂鸣器外形图
基于单片机的转速测量系统设计
5软件设计
5.1设计思想
本系统采用AT89C51中的0INT 中断对转速脉冲计数。定时器T0工作于定时方式， 工作于方式1。每到1s 读一次外部中断0INT 计数值，此值即为脉冲信号的频率，代表的即是电机的转速。
5.2总体设计流程
先进行初始化设置各定时/计数器初值，然后判断是否启动系统进行测量。如果是，就启动系统运行。如果不是就等待启动。启动系统后，霍尔传感器检测脉冲到来后，启动外部中断，每来一个脉冲中断一次，记录脉冲个数。同时启动T0定时器工作，每1秒定时中断一次，读取记录的脉冲个数，即电机转速。连续采样三次，取平均值记为一次转速值。再进行数值的判断，若数值高于14r/sec 则报警并返回初始化阶段，否则就进行正常速度液晶显示。图11程序框图所示.
N
Y
N Y
Y
N
图11 程序框图 开始 初始化
是否启动？ 等待中断 3次中断完？
是否达到报警值？ 显示处理
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6仿真与调试
6.1 Keil软件简介
KeilC51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
6.2 Proteus软件简介
Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。
6.3应用Keil软件进行程序调试
软件的调试必须在开发系统的支持下进行。先分别调试通过各个模块程序,然后调试中断服务程序,最后调试主程序,将各部分连接进行调试。调试的范围可以由小到大,逐步增加,必要的中间信号可以先做设定。通常交叉使用单步运行,断点运行,连续运行等多种方式,每次执行完毕后,检查CPU执行现场,RAM的有关内容,I/O接口的状态等。发现一个问题,解决一个问题,直至全部通过。
首先新建一个工程项目文件;其次为工程选择目标器件;再次为工程项目设置软硬件调试环境；并创建源程序文件并输入程序代码，及保存创建的源程序项目文件；最后把源程序文件添加到项目中。
6.4 Proteus软件仿真
在Proteus软件中画出原理图,向单片机中加入需要调试的程序的.hex文件,便可以进行调试了。由于Proteus中没有霍尔传感器，因此，在电路图中运用信号发生器代替，其电路图如图12所示：
基于单片机的转速测量系统设计
图12 仿真电路图
启动proteus仿真后，LCD1602输出结果如图13所示。
图13 仿真结果显示
7 软硬件联调
使用Keil、Proteus软件进行调试仿真模拟，直到满足设计要求后，将程序烧到AT89C51片中进行软硬件联调。
1．用示波器测得霍尔传感器out端输出波形如图14所示：
存档号：学号： 石家庄铁路职业技术学院 毕业设计 分析水准测量的误差的来源及控制方法---以山西省某高速公路一期工程TJ4-4标段为例 系部: 测绘工程系 专业名称: 工程测量 指导教师Ⅰ: 姓名:
二0一二年十二月 诚信承诺 本人慎重承诺和声明： 我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 承诺人： 2012年 12 月 5
毕业设计（论文）评定表
毕业设计（论文）任务书
摘要 本次作业以山西省某高速公路一期工程TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量为实例，阐述了水准测量的基本原理及其水准测量的方法与水准路线。总结了在水准测量过程当中遇到的问题，并对山西省测量误差进行了详细的分析，指出了在测量过程中容易忽略的细节从而导致测量成果不符合要求的问题，进一步改进了在水准测量过程中发现的这些问题，最终得到满足要求的测量结果。 关键词：水准测量水准仪高程误差
目录 第1章绪论 (1) 1.1论文的背景和意义 (1) 1.2论文的主要内容 (1) 第2章水准测量的基本原理和方法 (2) 2.1 水准测量的基本原理 (2) 2.2 水准测量方法与水准路线 (3) 第3章勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法 (5) 3.1 水准测量的现状 (5) 3.2水准测量中出现的问题 (5) 3.3仪器误差（系统误差）及控制方法 (8) 3.3.1 视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法 (8) 3.3.2水准尺误差及控制方法 (9) 3.4观测误差(偶然误差)和控制方法 (9) 3.4.1符合水准管气泡居中误差及控制方法 (9) 3.4.2调焦误差和视差的影响及控制方法 (10) 3.4.3水准尺的倾斜误差及控制方法 (10) 3.5 外界条件（偶然误差）影响和控制方法 (11) 3.5.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法 (11) 3.5.2 仪器升降和水准尺下沉的影响 (12) 3.6水准测量时应注意的事项 (14) 第4章结论 (15) 参考文献 (16)
包头铁道职业技术学院 毕业论文 学生姓名：孙文磊 年级：2011 专业：工程测量技术 指导教师：高润喜 完成日期：2014年5月1日 第一章绪论 第二章工程测量的测量仪器 第三章隧洞地面和地下高程控制网略图 第四章隧洞地面和地下平面控制测量设计说明 4.1 确定遂洞地面和地下平面控制网的等级进行遂洞横向贯通误差的预计4.2 地面和地下平面控制测量等级的各种技术要求 4.2.1 地面控制测量的等级标志形状和尺寸的设计 4.2.2 平面控制测量所用的仪器
第五章隧洞地面和地下高程控制测量设计说明 5.1 地上高程控制测量误差引起的竖向贯通误差≤15mm 5.1.1 竖向贯通误差的预算 5.2 地面和地下高程控制测量的等级的各种技术要求 5.2.1 高程控制点的标志设计 5.2.2 确定所使用的仪器和工具 5.2.3 高程控制测量的外业观测方法、各项限差及内业计算的计算要求5.2.4 外业成果的整理与平差计算 第六章隧洞施工放样方法、精度的设计说明 6.1 洞外中心线的测设方法及要求的设计 6.2 隧洞中心控制桩外的设计 6.3 洞内施工导线、基本导线、主要导线的精度、测量方法设计6.4 隧洞内高程控制点测量方法、精度要求 6.5 隧洞进出口点的设计高程、个100 整数桩的设计高程 6.6 隧洞施工面的放样方法
6.7 纵、横和竖向贯通误差的测定方法 第七章总结 第一章 东山隧洞施工测量工程位于维州市东山镇西南方向，其东南方向是东山小学，离东山镇约2km ，离东山小学约1.5km ，距其不远有一条穿过东山镇的南北公路。公路对隧洞的施工提供了比较方便的交通路线。 隧洞全长为3156m ，穿过东山山头，东山山头的高程H=198.236m 。隧洞进口的设计高程HA=78.000m ，隧洞的设计坡降为0.3% 。 第二章本工程测量单位所拥有的测量仪器为 （1）全站仪，测程3km ，测距精度：±（2mm +2ppm · D ） 测角精度：± 2 ″ （2）DS3 水准仪 （3）30m 钢尺 根据所拥有的仪器及遂洞的地形图采用光电测距导线网作为平面控制网。由东山地形图可知道该地形比较陡，通视条件差，不宜布设多边形的平面控制网，测角网测量的角数比较多降低测量的速度，随着全站仪测距精度的提高，采用边角网的平面控制网可以提高测量的速度同时也可以保证测量的精度。由表 2.1.1 可知道平面控制网的等级可能为三等或四等，而且三、四、五等平面控制网，可以用相应等级的导线网来代替。所以本工程的控制网采用了光电测距导线网。平面控制网见东山地形图。 表 2.1.1 洞外控制网等级选择
. 传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计 姓名小波学号8888888888 院（系）电子电气工程学院 班级清华大学——电子信息 指导教师牛人职称博士后 二O一一年七月十二日
摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。 关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理
Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement. Key words:rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing
传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计 姓名小波学号8888888888 院（系）电子电气工程学院 班级清华大学——电子信息 指导教师牛人职称博士后 二O一一年七月十二日
摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。 关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理
Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement. Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing
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
工程测量毕业论文范文2篇 工程测量毕业论文范文一：建筑工程测量错误与对策 目前，我国建筑工程建设中存在一些问题，严重影响了工程建设和企业效益。其中建筑工程测量工作是工程建设中的重要基础工作，对工程建设具有重要意义。 1建筑工程测量工作中常见的错误 1.1轴线定位错误 轴线定位出现错误将会产生严重的后果，整体建筑物的定位会随之出现偏差，相应的规划布局和前期的设计工作都失去意义，会给建设单位造成巨大的经济损失。 1.2单根桩定位错误 由于桩基础测量定位的过程繁琐，实践当中有很多因素都能够对单根桩定位造成影响，进而产生错误。在施工中经常发生这种错误，对于基础开挖前的单根桩位定位错误通常可以采取补救措施，对于基础开挖后发生的单根桩位定位措施很难补救和处理。 1.3测量放样错误 有很多原因都能够造成测量放样错误，主要包括: (1)没有复核或正确理解红线交点和设计图纸尺寸。没有依据图纸上的建筑尺寸复核所交的红线点，因需根据设计图纸的相关坐标定位红线放样，所以在这个过程中经常出现此类错误。 (2)没有正确理解图纸。连体大型基础工程和建筑物相连接的
工程经常出现图纸理解错误问题。一般建筑设计通常分成几张图纸出图，局部和整体的关系错误经常出现在测量放样的过程中。 (3)标错施工桩位表编号图中的尺寸。设计基础平民图桩位的出图通常有桩基础施工单位编号进行，在当前的cad绘图中经常出现编号图尺寸标错，如果改正不及时施工测量也会发生错误。 (4)现场放样的过程中计算出现错误及尺寸拉错。天气、场地、其他因素都会对桩基基础施工造成影响，因此经常在施工前才开始实时测量定位所定位的桩位，计算错误、尺寸拉错、计算书写错误经常出现。 (5)因计算器、仪器等测量设备造成的错误。实践中一些单位使用的仪器经常存在有误差或者不准的情况，进而造成测量错误。还有一些测量错误是由于计算器没有进行校核、功能设置不当等原因造成的。 2基础工程测量的有效措施 2.1建筑物定位测量 根据设计所给定的条件，在地面上测设建筑物四周外廓主轴线交点，建筑物桩位轴线的据此进行测量，是建筑物定位测量的主要过程。 2.2编制桩位测量放线图和说明书 为了促进桩基础施工测量的顺利进行，工程人员应当根据工程资料在作业前对桩位测量放线图和说明书进行编制。 (1)对定位轴线进行确定。通常将外形整齐、平面呈矩形的建筑物的外廓墙体中心线作为建筑物定位主轴线，这样便于工程人员进行实测操作;外形不规则、平面呈弧形的复杂建筑物的定位主
传感器与测控电路课程设计报告学生姓名：禹振榜 指导老师：杨书仪余以道 专业班级：12级测控二班 所在学院：机电工程学院 学号1203030214 课题基于单片机的霍尔测速报警系统
基于单片机的霍尔测速报警系统的设计 摘要 在生产中，电机应用十分广泛，比如汽车速度显示，设备工作时的档位，都需要我们了解电机或者机器的转速。转速作为工程中应用的一个非常广泛的参数，它的测量方法有很多，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，越来越方便。 本设计属于码盘转速测量系统，实现转速的实时测量和显示。本系统以STC90C51单片机为核心，旋转编码器通过用传感器测量非电量，转变成模拟电量，再通过一系列测控电路。获得数字信号，实现实时轴转速测量，同时用四位段码式LED数码管显示模块显示电机转速，并且加入了报警模块。详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。 关键词：转速测量,，单片机, LED显示模块，霍尔传感器。
目录 第一部分绪论 1.1 设计的任务与要求————————————————1 第二部分功能分析与设计要求 2.1 测控系统功能的概述———————————————1 2.2系统模块的确定————————————————— 2 2.3各模块的选择—————————————————— 2 2.1.1传感器模块的论证与选择——————————————2 2.1.2报警模块的论证与选择———————————————3 2.1.3显示模块的论证与选择———————————————3 2.1.2单片机模块的论证与选择——————————————3 2.4 小结——————————————————————3 第三部分测控系统的总体设计 3.1 测控系统的总体设计———————————————4 3.1.1 硬件原理图———————————————————4 3.1.2 硬件电路设计总图————————————————5 3.2 测控系统子模块简介———————————————5 3.2.1传感器原理及分电路析—————————————— 5 3.2.2 报警模块————————————————————7 3.2.3 LED数码管———————————————————8
电子技术课程设计 题目：智能电机转速控制显示系统设计 学院计算机与通信工程学院 专业 学号 姓名Lei Ke 指导老师leike
摘要 当今社会，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了广泛的应用。我希望通过对电子电路设计及制作课程设计等环节，力求达到以下作用和目的：即进一步掌握模拟数字电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高对电子电路的设计和实验能力；熟悉并学会使用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定基础。 以下设计是以单片机为核心设计一个电动机转速测定以及数据显示系统，要求对转速范围在0—166r/min的直流调速电动机进行测量并显示，转速数据显示精度要达到转速个位数和加速、减速、定速、电机正转和反转的实时控制。本设计使用12V直流电机，将直流电机测速装置产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算出每秒的转速。调用显示程序在数码管上，其主要内容是单片机部分主要完成转速的测量，数码管显示部分主要把转速显示出来，显示范围在0—166r/min之间。 关键词：直流电机单片机转速控制数据显示
目录 摘要 (2) 目录 (3) 1.引言 (4) 2总体设计 (5) 2.1基本原理 (5) 2.2系统总体框图及设计思路 (6) 3.详细设计 (6) 3.1 硬件设计 (7) 3.2 软件设计. (8) 3.2.1程序设计思路 (8) 3.2.2 程序流程图 (9) 3.2.3 程序代码 (11)
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：
电机课程设计 题目：电机转速测量系统 院（系）：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：蒋明波 学号： 0500120308 指导教师：高鹏 职称：副教授 2008年7 月4 日
目录： 1、摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2、系统结构----------------------------------------------------------------------------------------------3 3、获取脉冲信号的方法----------------------------------------------------------------------------4 3、1霍尔传感器-------------------------------------------------------------4 3、2 光电传感器-------------------------------------------------------------5 3．3光电编码器-------------------------------------------------------------6 4、硬件连接图及原理------------------------------------------------------------------------------6 5、实验程序及分析-----------------------------------------------------------------------------------8 6．仿真-----------------------------------------------------------------15 7、PROTEL DXP原理图-------------------------------------------------------------------16 8、PCB图-------------------------------------------------------------------------------------------------16 9、硬件调试结果与分析-------------------------------------------------------------------------17 10、谢词---------------------------------------------------------------------------------------------------17 11、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------18
摘要 在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 系统主要功能是：AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示，外部装有蜂鸣器电路，在超速或低俗过低都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示，从实用角度看，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。 本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统，要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示，转速数据显示精度要达到转速个位数，有转速高、低限报警提示。本设计使用6V直流电机。将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算出转速，调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量，LED显示部分主要是把转速显示出来，显示范围在0-3000r/min之间。 本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，效率高，电路简单，使用也比较广泛，测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 关键词：单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图 A/D 和D/A转换器
目录 摘要 (2) 第一章：引言 (5) 第二章：系统功能分析 (7) 2.1 系统功能概述 (7) 2.2 系统要求及主要内容 (7) 2.3 系统技术指标 (7) 第三章：系统总体设计 (8) 3.1 硬件电路设计思路 (8) 3.2 软件设计思路 (9) 第四章：硬件电路设计 (8) 4.1 单片机描述 (12) 4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12) 4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13) 4.2 外围电路设计 (14) 4.2.1时钟电路 (14) 4.2.2复位电路 (14) 4.2.3测速电路 (15) 4.2.4报警电路 (16) 4.2.5显示电路 (16) 4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18) 第五章：软件电路设计 (20)
沈阳航空工业学院 课程设计 (说明书) 周期测量电路的设计 班级 / 学号 84010101 学生姓名王冉 指导教师张晓新
一、概述 要求设计一个周期测量电路，要求计数器的最大值为200，时钟电路的周期为 1ms ，测量结果用LED 数码管显示。 测量周期的基本思路是，若已知时钟信号周期为t ，在被测信号的一个周期T 里， 记录时钟信号的个数n ，则被测信号的周期为T = nt 。如图1所示。 由于要求计数器的最大值为200，时钟电路的周期为1ms ，所以测量范围是 1ms~200ms 。为了扩大测量范围，可以为电路设置几个档位。 图1 测量周期的基本思路 二、方案论证 该电路由脉冲整形电路、时钟产生电路、计数器、分频器和显示电路组成，其原 理框图如图2所示。 图2 周期测量电路的原理框图 时钟产生电路可以产生一个周期为1ms 的方波。 将这个波送入分频器可以将时钟信号的周期放大，这样就可以扩大周期测量范围。 脉冲整形电路可以将被测信号整形为方波，并且保持其周期不变，同时需要从被 测信号中分离出一个周期，将它变为计数器的有效电平送入计数器中。 计数器在被测信号一个周期的时间里，记录下被放大后的时钟信号的个数。 最后将时钟信号的个数显示在显示电路上，将显示的数字乘以时钟信号的放大倍 数就可得到被测信号的周期了。 周期 T 时钟信号
三、电路设计 1.时钟产生电路 时钟产生电路是由555计时器连接而成的多谐振荡电路。它可以产生周期为1ms 的方波。根据公式 ()2ln 221C R R T +=，其中1R 取443Ω，2R 取500Ω，则电容取1μF 。 电路如图3所示。 图3 时钟产生电路 2.分频器 分频器是由3个十进制同步加法器4518连接而成，电路如图4所示。
专业课程设计 题目 光电传感器的转速测量设计 院系：自动化学院 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：2012年10月8---2012年10月19
一．课程设计描述 采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。 二．课程设计具体要求 1、通过按键选择速度； 2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。 3、检测并显示各档速度。 三．主要元器件 实验板（中号） 1个步进电机 1个 STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个 数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个 小按键 4个 ULN2003 1个 电阻若干发光二极管 1个 三极管（NPN） 4个排阻 1个 四．原理阐述 4.1系统简述 按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案： 用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。 在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。 设计思路： （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）对光电开关信号整流放大。 （3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。 （4）显示电路采用单片机动态显示。
4.2转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N （r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 4.3转速测量系统组成框图 系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；设计中转速显示部分采用价格低廉且使用方便的LED模块，通过相关计算方法计算得到的转速通过I2C总线放到E2PROM存储，既节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。系统的原理框图如图2.1所示。 图2.1 系统的原理框图 五．系统硬件电路的设计 系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。在硬件搭建前，先通过Proteus Pro 7.5进行硬件仿真实现。 5.1脉冲产生电路设计
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。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。 关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器
目录 摘要 (1) Abstract ................................... 错误！未定义书签。 1 序言 (1) 2 系统功能分析 (2) 2.1 系统功能概述 (2) 2.2 系统要求及主要内容 (3) 3 系统总体设计 (4) 3.1 硬件电路设计思路 (4) 3.2 软件设计思路 (4) 4 硬件电路设计 (6) 4.1 单片机模块 (6) 4.1.1 处理执行元件 (6) 4.1.2 时钟电路 (10) 4.1.3 复位电路 (11) 4.1.4 显示电路 (12) 4.2 霍尔传感器简介 (15) 4.2.1 霍尔器件概述 (15) 4.2.2 霍尔传感器的应用 (16) 4.2.3 AH41霍尔开关 (17) 4.3 发送模块 (18) 5 软件设计 (22) 5.1 单片机转速程序设计思路及过程 (22) 5.1.1 单片机程序设计思路 (22) 5.1.2 单片机转速计算程序 (23) 5.1.3 二-十进制转换程序 (24) 5.2 程序设计 (27) 6 系统调试 (29) 6.1 硬件调试 (29) 6.2 软件调试 (30) 6.3 综合调试 (32)
毕业设计论文_基于单片机肺活量测量仪
目录 引言 (1) 1. 绪论 (2) 1.1 本课题的研究意义 (2) 1.2 本课题的发展现状 (2) 1.2.1电子类肺活量测量仪 (2) 1.2.2非电子类肺活量测量仪 (2) 1.3 本课题的发展趋势 (2) 1.4 智能肺活量测量仪研究目的及其可行性 (2) 1.5 课题的主要研究工作和各章内容安排 (3) 2. 相关技术和基础理论介绍 (3) 2.1 肺活量测量相关概述 (3) 2.1.1肺活量 (3) 2.1.2气压传感器 (3) 2.2 通过气压传感器测量肺活量的原理 (4) 2.3 数据采集 (4) 2.3.1A/D转换器 (4) 2.3.2A/D转换的基本原理 (5) 2.4 串口通信 (6) 2.5 主要器件功能说明 (10) 2.5.1 AT89S5单片机 (10) 2.5.2 MAX232串行通信芯片 (12) 2.5.3 AD620 (12) 2.5.4 气体压力传感器ATP015G (13) 3. 系统设计方案及原理 (15) 3.1 总体方案 (15) 3.2 系统原理 (15) 4. 硬件原理与设计 (16) 4.1 输入部分电路 (16) 4.2 A/D转换部分电路 (17) 4.3 液晶显示电路 (17) 4.4 串口通信部分电路 (18)
4.5 电源部分电路 (18) 4.6 电路布线，调试及故障分析 (19) 4.6.1 PCB设计一般步骤 (20) 4.6.2 PCB布线工艺要求 (21) 4.6.3 电路的故障及调试分析 (22) 5.软件设计 (23) 5.1 下位机程序流程图 (23) 5.2 A/D转换程序及TLC549工作时序 (24) 5.3 上位机显示界面 (25) 6. 误差与干扰分析 (26) 6.1 测量仪器的影响 (26) 6.2 测量的随机性 (26) 7. 实现功能与结论 (26) 8. 总结 (28) 谢辞 (28) 参考文献 (29) 附录 (30) 附录1：系统PCB图 (30) 附录2：系统源程序 (31)
工程测量毕业论文The final revision was on November 23, 2020
一、绪论 随着科技的不断进步，测绘仪器设备迅速发展，新仪器不断出现。在全站仪方面的重要发展是长距离棱镜全站仪的出现，免棱镜全站仪的免棱镜视距由初期几十米发展到当前的一千米以上。 地形测量指的是测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。 地形测量包括控制测量和碎部测量。①控制测量是测定一定数量的平面和高程控制点，为地形测图的依据。平板仪测图的控制测量通常分首级控制测量和图根控制测量。首级控制以大地控制点为基础，用三角测量或导线测量方法在整个测区内测定一些精度较高、分布均匀的控制点。图根控制测量是在首级控制下，用小三角测量、交会定点方法等加密满足测图需要的控制点。图根控制点的高程通常用三角高程测量或水准测量方法测定。②碎部测量是测绘地物地形的作业。地物特征点、地形特征点统称为碎部点。碎部点的平面位置常用极坐标法测定，碎部点的高程通常用视距测量法测定。按所用仪器不同，有平板仪测图法、经纬仪和小平板仪联合测图法、经纬仪（配合轻便展点工具）测图法等。它们的作业过程基本相同。测图前将绘图纸或聚酯薄膜固定在测图板上，在图纸上绘出坐标格网，展绘出图廓点和所有控制点，经检核确认点位正确后进行测图。测图时，用测图板上已展绘的控制点或临时测定的点作为测站，在测站上安置整平平板仪 并定向，然后用望远镜照准碎部点，通过测站点的直尺边即为指向碎部点的方向线，再用视距测量方法测定测站至碎部点的水平距离和高程，按测图比例尺沿直尺边沿自测站截取相应长，即碎部点在图上的平面位置，并在点旁注记高程。这样逐站边测边绘，即可测绘出地形图。传统的平板仪测图和经纬仪（或测距经纬仪）测图通称白纸测图，它
课程设计报告 题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：
目录 1引言 (1) 2系统组成及工作原理 (1) 2.1转速测量原理 (1) 2.2转速测量的一般方法 (3) 2.3转速测量系统组成框图 (3) 3系统硬件电路的设计 (3) 3.1脉冲产生电路设计 (3) 3.2光电转换及信号调理电路设计 (4) 3.2.1光电传感器简介 (4) 3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5) 3.3测量系统主机部分设计 (7) 3.3.1单片机 (7) 3.3.2键盘显示模块设计 (9) 3.3.3串行通信模块设计 (11) 3.3.4电源模块设计 (12) 4系统软件设计 (13) 4.1程序模块设计 (13) 4.2数据处理过程 (15) 4.3浮点数学运算程序 (16) 5制作调试 (16) 6结果分析 (18) 7参考文献 (18)
1、引言 随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。 2 、系统组成及工作原理 2.1 转速测量原理 在此采用频率测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]： N=60m/pTc (r/min) （1） 2.2 转速测量的一般方法 一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。 图2-1 转速测量框图 1．转速信号拾取 转速信号拾取是整个系统的前端通道，目的是将外界的非电参量，通过一定方式转换
毕业设计（论文）题目：脉搏测量仪设计
摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 单片机最小系统是在以STC89C52RC单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中。本设计主要在单片机上扩展I/O口，复位电路，晶振电路，LED显示电路并写好底层程序，做出能应用于循环彩灯的最小系统。 关键词：最小系统，STC89C52RC, 循环彩灯灯
Abstract: With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and direct against and use the software of target’s characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. The smallest system one chip computer is in expands at the base of STC89C52RC one chip computer，make it used more convient in the test system. This design mainly expands I/O in the take on chip computer, reset circuit, crystals circuit, the LED display circuitand writes the first floor procedure.Make for scrolling minimum system. Keyword：minimum system, STC89C52RC, scrolling