MCS-51单片机电机转速控制及测
速显示系统
一、系统总体方案选择与说明
本课题要求设计一个单片机电机转速控制系统。给定信号经A/D转换输入到单片机(MCS-51)并显示，单片机根据给定从D/A 输出相应的信号控制直流电机的转速，并能对电机的转速进行测量。
1．设计要求
要求以MCS-51系列单片机为核心设计一个直流电机调速系统，该系统具有显示电动机转速、输入模拟量的功能。用6位LED 显示。前两位显示AD，后两位显示输入模拟量，最后两位显示电动机转速，单位为转/s, 电动机最大转速为5000转/min。其转速由D/A转换的模拟量控制。
2．设计思路
1）由地址琐存器74LS273芯片实现动态显示模块，74LS273输出端为段控，用于输出所显示的数值，P1.0-P1.5口位控，控制哪一位LED管亮，LED采用共阴极的接法；
2）选用89C51单片机，其部有4K的寄存器，无需扩展外部存储单元，还具有2个16位定时器/计数器，可以通过CPU部定时，进行数据采集；
3）.ADC0809可将模拟量转换为数字量，并将数字量送单片机；DAC0832可将从单片机输出的数字量转换为模拟量，并用模拟量控制直流电机；
4）用霍尔元件测电动机转速。转速的测量方法有两种：
①频率法：利用单片机部定时器定时（定时时间1秒），再用一计数器对被测脉冲计数，所测脉冲个数即转速值（转/S）
②周期法：测量脉冲的周期，即利用定时期累计在被测脉冲的一个周期机器周期的个数n。被测信号周期T=n*机器周期，被测信号频率f=1/T。
考虑到要用定时采样的方法，同时又要将两位转速显示出来，所以本设计中采用频率法。
一、系统结构框图与工作原理
1．系统结构框图
2．工作原理
通过调节可变电阻,将模拟量送入AD转换器,经AD转换后
通过P0口,将数字量送入单片机,单片机将数字量送I/O,并经74LS273锁存,送数码管显示,同时将数字量送给DA,DA将数字量转换为模拟量,用于控制直流电机的转速。通过霍尔元件将测的电动机转速脉冲信号接单片机的中断INT0, 用工作寄存器R6对脉冲数进行即测量转速值,又通过单片机将转速值数码管送显示。
三、各单元硬件设计及说明
1.A/D转换模块设计与说明
由于外界的模拟量不能直接被单片机8051直接识别，所以设置一个A/D转换电路，将外来的模拟信号转换成能被8051识别的数字信号进行处理。转换电路由模数转换器ADC0809来实现。
ADC0809是最常用的8位模数转换器，属于逐次逼近。
ADC0809采用单一+5V供电，片有带锁存功能的8路模拟开关，可对0~+5V、8路模拟信号分时进行转换，完成一次转换的时间约需100üs，数字输出信号具有TTL三态锁存器。
ADC0809功能简述如下：
1）IN0~IN7：8通道模拟量输入信号；
2）D0~D7：8位二进制数据输出端，三态输出；
3）A DDC、ADDB、ADDA：通道号选择信号。用于选择8路输入之一进行A/D转换。
4）S TART：启动A/D转换信号，正脉冲有效，当给出一个START 信号后，转换开始。脉冲宽度要求在200ns以上。
5）EOC：转换结束信号，START的上升沿使EOC变为低电平，
A/D转换完成，EOC变为高电平。
6）OE：输出使能信号，高电平有效，当此信号有效时，打开输出三态门，将转换后的结果送至数据总线。
图1.A/D转换模块接线图
2、89C51单片机芯片
89C51是一个40引脚的集成电路，引脚如图3：
1、主电源引脚VCC和VSS
VCC——（40脚）接+5V电压；
VSS——（20脚）接地。
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN 和EA/VPP
4、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
①P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
②P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。
③P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在设计时用到P2.0作查询口，检测AD转换是否结束。
④P3口（10脚至17脚）设计系统时用到的P3口线的第二功能定义如下：
P3.2 12 INT0（外部中断0）
P3.4 14 T0（定时器0外部输入）
P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲）
P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲）
图2.8051模块接线图
3、D/A转换模块设计与说明
DAC0832是CMOS工艺制造的8位单片模拟/数字（D/A）转换器.
DAC0832各引脚的功能如下：
DI0～DI7：数据输入线.
ILE ：数据允许锁存信号，高电平有效；
CS：输入寄存器选择信号，低电平有效.
XFER: 数据传送信号，低电平有效.
VREF ：基准电源输入引脚 .
Rfb ：反馈信号输入引脚，反馈电阻在芯片部.
IOUT1、IOUT2 ：电流输出引脚.电流IOUT1、IOUT2 的和为常数，IOUT1、IOUT2 随DAC寄存器的容线性变化.
VCC：电源输入引脚.
AGND：模拟信号地.
DGND：数字地.
图3. D/A转换模块接线图4、LED数码管动态显示模块
LED数码管动态显示器是1种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件.它使用了8个LED发光二极管,其中7个用于显示字符,1个用于显示小数点,故通常称之为7段(也有称作8段)发光二极管数码显示器.
LED数码显示器有两种连接方法：
(1)共阳极接法：
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连.
(2)共阴极接法：
把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地.每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连.
图4. LED数码管动态显示模块接线图
5、电机转速测定模块
用霍尔元件测电动机转速：霍尔元件工作原理是磁感应原理即电动机每转一圈，霍尔元件检测到一个磁感应信号，同时对外输出一个负脉冲.将此负脉冲送单片机,采用定时采样法,对负脉冲进行计数，所得的计数值即电机每秒的转速。
图5. 反馈模块模块接线图
6．实验平台硬件总体接线：
1）.74LS273的O0～O7接LED-A～LED-DP，P1～P5接LED6 ～LED1，74LS273的片选端CS273接CS2。
2).ADC0809的片选端接CS0，AD转换结束信号端EOC接P2.0，
输入端IN0接可变电阻。
3).DAC0832的的片选端接CS1，输出端DAOUT接DRU，转速脉冲信号端SINGAL接INT0端。
四、软件设计与说明（包括流程图）
1.程序流程图
1).A/D转换及D/A转换部分
A/D转换有两种方法；中断法和查询法。在设计中采用了查询
法，但查询法会占用CUP的运行时间，只要在不影响动态显示的情况下，也可以用查询法。
D/A转换有三种工作方式：单缓冲、双缓冲、直通方式。在设计中采用了双缓冲方式，因为双缓冲方式对数据接收和启动转换可以异步进行，即在对某数据转换的同时，能进行下一数据的接收，以提高转换速率。
2).转速的测量部分
转速测量的方法有两种：
①频率法：利用单片机部定时器定时（定时时间1秒），再用一计数器对被测脉冲计数，所测脉冲个数即转速值（转/S）
②周期法：测量脉冲的周期，即利用定时期累计在被测脉冲的一个周期机器周期的个数n。
在设计中采用了频率法，即定时采样法。因为在设计过程中先用了周期法，但周期法是对负脉冲进行查询，占用了CPU的运行时间，影响了动态显示。所以改用定时采样法，此方法是采用CPU部定时，不占用CPU运行时间，在定时时间到时，对转速进行采集。
注：①.定时器的计算定时器要求定时1秒，晶振频率12MHz。晶振的一个工作周期12/12MHz=1us。启用工作方式为1（16位的方式）。最大计数216＝65536。所有最大计数65.5ms。我们就取整数50ms。②.定时1S的计算：50000＝0C350H，所以0FFFFH －0C350H＋0001H＝3CB0H。即TH0=3CH，TL0=0B0H。定时器TMOD =00000001（01H），即选择T0的1方式。
3).动态显示部分
采用了74LS273芯片，因为参考书上有采用了74LS273进行动态显示的容。
2.源程序各部分清单：
;**********************
;*主程序和中断程序入口*
;**********************
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP INT0S
ORG 000BH
JMP DVT0
ORG 0030H
;*********************************
;*初始化程序中的各变量，及定时初值*
;*********************************
MAIN:SETB EX0 ;开INT0中断
SETB ET0 ;开T0中断
SETB EA ;开放CPU总中断
SETB TR0 ;启动T0
SETB IT0 ;INTO为边沿触发方式
MOV R6,#00H ;记数清零
MOV R2,#20 ;软件计数器,减法计数
DINGSHI:MOV TMOD,#01H ;定时器T0工作于方式1,定时50ms
MOV TH0,#3CH ;写入计数初值
MOV TL0,#0B0H
;**********************
;* AD转换*
;**********************
LOOP:MOV DPTR,#0CFA0H ;ADC0809的入口地址MOV A,#00H ;启动AD
MOVX DPTR,A
WAIT:JNB P2.0,INT1S ;P2.0=0则转INT1S
JMP WAIT
INT1S:MOVX A,DPTR ;读取AD转换值
MOV R3,A ;将AD转换值存入R3
;**********************
;* DA转换*
;**********************
DACH:MOV DPTR,#0CFA8H ;写入DA的入口地址MOVX DPTR,A ;向0832输出数据并开始转换INC DPTR ;开启二级缓冲
MOVX DPTR,A ;启动DA
ACALL DEL
;**********************
;* 显示部分的程序*
;**********************
XS:MOV DPTR,#0CFB0H ;CS273的入口地址MOV R1,#60H
MOV R4,#06H ;六个数码管
MOV R5,#0FEH ;显示数码管位
MOV P1,#0FFH ;初始数码管全灭MOV 64H,#0DH ;写入AD
MOV 65H,#0AH
CR: MOV A,R0 ;取转速值低位ANL A,#0FH ;清高四位
MOV 60H,A
MOV A,R0 ;取转速值高位
ANL A,#0F0H
SWAP A ;交换高低四位
MOV 61H,A
MOV A,R3 ;AD转换值低位ANL A,#0FH ;清高四位
MOV 62H,A
MOV A,R3 ;AD转换值高位ANL A,#0F0H
SWAP A ;交换高低四位
MOV 63H,A
MOV R1,#65H
LP:MOV A,R1 ;偏移地址
MOV DPTR,#TAB ;TAB的首地址
MOVC A,A+DPTR
MOV DPTR,#0CFB0H ;选通74LS273 MOVX DPTR,A ;送出段码
MOV A,R5
MOV P1,A
JNB ACC.5,LOOP ;ACC.5=0则转
NEXT:RL A ;A逐位左循环一位MOV P1,#0FFH
MOV R5,A
DEC R1
DJNZ R4,LP ;不等R4则转到LP
LJMP LOOP
;**********************
;* T0的中断服务程序*
;**********************
DVT0:MOV TH0,#3CH ;重装初值
MOV TL0,#0B0H
DJNZ R2,RTN ;判断是否完成一秒定时
MOV R2,#20
MOV A,R6 ;取测得的转速值
MOV R0,A ;将转速值保存
MOV R6,#00H
RTN: RETI
;**********************
;*INT0的中断服务程序*
;**********************
INT0S:INC R6
RETI
;**********************
;* 定义TAB的数表*
;**********************
TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H,40H
;**********************
;* 延时子程序*
;**********************
DEL:MOV R7,#06H
DEL1:DJNZ R7,DEL1
RET1.
五、调试步骤与结果说明
1.在整个调试过程中，我们将整个系统分模块分别调试。
1).A/D转换，及转换值的显示：
①按设计方法接好接口电路线
②启动伟福硬件仿真器，装载程序
③单步执行模/数转换测量程序
④观察CPU、数据和输入输出窗口
⑤按设计方法接好接口电路线
⑥调节可变电阻，判断AD转换量的显示结果是否有变化
⑦单步执行显示程序
⑧判断显示是否正确
⑨能正确显示A/D转换值，即此部分运行正确。
2).D/A转换，及将转换值用于控制直流电机：
①按设计方法接好接口电路线
②启动伟富硬件仿真器，装载程序
③单步执行数/模转换测量程序
④观察CPU、数据和输入输出窗口
⑤按设计方法接好接口电路线
⑥调节可变电阻，判断DA转换量的结果是否有变化
⑦同时观察被控电机是否运转
⑧能正确控制电机，即此部分运行正确
3).霍尔元件测转速，及将转速显用于显示：
①按设计方法接好接口电路线
②启动伟富硬件仿真器，装载程序
③单步执行定时采用程序
④观察CPU、数据和输入输出窗口
⑤按设计方法接好接口电路线
⑥单步执行显示程序
⑦判断显示是否正确
⑧改变电机转速，判断显示的转速是否改变
⑨如果能正确改变显示转速，说明测速程序正确，即此部分运
行也正确
2.结果说明：
将整体硬件接线接好，启动伟富硬件仿真器，装载程序。数码管显示前两位为AD，后四位分别为两位AD转换值和转速值，调节可变电阻，显示的两位AD转换值发生变化，同时转速值也随之发生变化。
六、总结
单片微型计算机即单片微机，是现代控制系统的核心器件之一，20多年来一直应用在各种自动化、智能化、机电一体化以及光机电一体化仪器设备上，已成为当代机械电子工程、自动控制等相关专业知识结构中必不可少的一部分.
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#include
{ while(--i); } /****************************************** 此延时函数针对的是12Mhz的晶振 delay(0):延时518us 误差:518-2*256=6 delay(1):延时7us （原帖写"5us"是错的）delay(10):延时25us 误差:25-20=5 delay(20):延时45us 误差:45-40=5 delay(100):延时205us 误差:205-200=5 delay(200):延时405us 误差:405-400=5*/ voidshuma(uchar temp) { shi=temp/100; ge=temp%100/10; xiaoshu=temp%10; dula=1; P0=list[shi]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe;
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。
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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
引言 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器DS18B20的数据采集过程，并介绍了利用C语言编程对DS18B20的访问，该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量。数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。 .
一、设计要求 通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，C语言的设计；并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。 以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5摄氏度。温度显示采用3位LED数码管显示，两位整数，一位小数。具有键盘输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。 二、基本原理 原理简述：数字温度传感器DS1820把温度信息转换为数字格式；通过“1－线协议”，单片机获取指定传感器的数字温度信息，并显示到显示设备上。通过键盘，单片机可根据程序指令实现更灵活的功能，如单点检测、轮转检测、越数字温度传感器的温度检测及显示的系统原理图如图DS1820限检测等。基于 图 2.1 基于DS1820的温度检测系统框图 三：主要器件介绍（时序图及各命令序列，温度如何计算等） 系统总体设计框图 由于DS18B20数字温度传感器具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠，所以在该设计中采用DS18B20数字温度传感器测量温度。 测温电路设计总体设计框图如图所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警采用蜂鸣器、LED灯实现，键盘用来设定报警上下限温度。 .. . 测温电路设计总体设计框图图3.11.控制模块 AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
目录 1 绪论 (2) 1.1 题目背景及目的 (2) 1.2 题目研究方法 (2) 2 系统设计基础知识 (3) 2.1 直流电机的基本知识 (3) 2.2 51单片机的基础知识 (7) 2.3 LED显示管 (10) 2.4 传感器 (10) 3 系统总体方案设计 (14) 3.1 系统分析 (14) 3.2 设计思路和方案 (16) 3.3 系统构成 (17) 4 硬件电路设计 (19) 4.1 电源电路 (19) 4.2 转速测量电路 (19) 4.3 LED显示模块 (21) 4.4 系统硬件设计 (21) 5 系统软件设计 (23) 5.1 计时方案的选择 (23) 5.2 软件结构划分 (24) 6设计心得与体会 (26)
7参考文献 (26)
摘要 单片机又称单片微控制器（MCU），它把一个计算机系统集成到一个芯片上。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。随着电子技术的迅猛发展，单片机技术也有了长足的发展，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 各种电机在工业得到广泛应用，为了能方便的对电机进行控制、监视、调速，有必要对电机的转速进行测量，从而提高自动化程度。转速是工程上一个常用参数。转速测量的方法很多，采用光电开关管测量转速是较为常用的测量方法。 在本系统设计中，我们以51单片机为核心控制单元，以红外对管（或称光/电，电/光二极管）为传感器，通过光电传感器实时采集电机转速并进行处理与显示，设计出一个电动机转速测量系统,并研究其测量精度、测量围及响应速度.程序设计部分分为初始化模块、脉冲计数模块、计时模块、参数调整模块和显示模块.最后通过试验测试,得到了相应的技术参数,并对转速测量系统的误差进行了分析.要求设计的系统稳定可靠、抗干扰能力强、成本低，使用方便。
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AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)
3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。
1.摘要 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。 要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，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。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 2.系统结构 本文主要针对电机的转速进行测量，然后用数码管把电机的转速显示出来！ 本装置主要有两部分构成。1光电测速部分。2测得的脉冲处理处理和显示部分！ 光电测速部分主要由光电传感器构成！脉冲处理部分主要经施密特触发器对接收到的脉冲进行波形校正，由单片机的T1口输入，经80C51处理后显示输出电机的转速 下面我们来了解一下光电测速部分！ 。
3、脉冲信号的获得 可以有多种方式来获得脉冲信号，这些方法有各自的应用场合。下面逐一进行分析。 3．1霍尔传感器 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。 此主题相关图片如下：1.jpg 图1 CS3020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在
收稿日期:2005209202 作者简介:于炳亮(1964-),男,研究员,从事海洋仪器表研究。 文章编号:100224026(2005)0520041202电机转速测量方法研究 于炳亮 (山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001) 摘要:介绍了几种基本的电机转速的数字测量方法,并以一种利用Intel 的8089单片机和旋转式光电编码器构 成的数字实时转速检测系统为例,详细阐述了如何选择和综合应用几种转速测量方法,来实验最佳的转速测 量。 关键词:电机;转速;测量 中图分类号:TH86 文献标识码:A 1 概述 转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。 在电机的转速测量中,影响测量精度的主要因素有两个:一是采样点的多少,采样点越多,速度测量结果越精确,尤其是对于低转速的测量。二是采样频率,采样频率越高,采样的数据就越准确。 2 常用的数字测量方法 电机转动速度的数字检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理[1],根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。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M ΠT 法(频率Π周期法)。 2.1 M 法(测频法) 在规定的检测时间内,检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M 法测量转速在极端情况下会产生士1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时,才有较高的测量精度,因此M 法适合于高速测量。 2.2 T 法(测周期法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生士1个高频脉冲周期,因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时,才有较高的测量精度,所以T 法适合于低速测量。 第18卷 第5期 2005年12月 山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol 118 N o 15Dec 12005
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
基于51单片机的温度测量系统 原作者:飓风添加时间:2008-04-03 原文发表:2008-04-03 人气:128 来源：赵 娜赵刚于珍珠郭守清 本文章共3366字，分3页，当前第1 摘要: 单片机在检测和控制系统中得到广泛应用, 温度则是系统常需要测量、控制和保持一个量。本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机 温度控制系统设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁描述。 关键词: 单片机AT89C2051;温度传感器DS18B20;温度;测量 引言 单片机在电子产品中应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用 到温度检测和温度控制。为此在本文中作者设计了基于atmel公司AT89C2051 温度测量系统。这是一种低成本利用单片机多余I/O口实现温度检测电路, 该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型单片机。 一.系统硬件设计 系统硬件结构如图1所示。 https://www.doczj.com/doc/e314287056.html,提示请看下图: 1.1 数据采集 数据采集电路如图2所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象实时温度, 提供给AT89C2051P3.2口作为数据输入。在本次设计中我们所控对象为所处 室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。 DS18B20是DALLAS公司生产一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小 体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展16位数字量方 式串行输出，支持3V～5.5V电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电
基于51单片机的直流电机转速测量与控制
单片机原理与应用 课程设计 院系信息工程学院 班级自动化121 学生姓名张晓峰 学号 121404010432 日期 2015/7/9
任务要求 基于51单片机的直流电机转速测量与控制 一、设计目的 1.通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用有进一步的了解。 2.掌握定时器、终端的设置和变成原理。 3.掌握单片机原理、结构、指令、接口及应用。 4.通过此次课程设计能够将单片机硬件结合起来，获得单片机应用系统设计的基本理论，基本只是和基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法。 二、基本要求 1.,以80C51的基本知识和方法为基础，通过系统扩展达到应用单片机的目的。 2.根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩展系统的硬件设计的基本过程，正确合理选择期间，绘制应用系统原理图。 3.根据设计任务和要求，画出程序整体流程图，然后进行各程序模块的设计，编写控制程序。 4.掌握如何应用单片机仿真器或编程器来开发应用及仿真调试的过程，反复修改测试直至完成任务。 三、设计内容 设计并调试一个程序使其实现如下功能： 1.在实验平台上通过键盘输入一个转速的设定值（例如25rpm），并在数码管上显示； 2.采用比例调节方法，使电机转速稳定在设定值； 3.测量电机的转速，并在实验平台数码管上显示； 4.转速稳定后，可随时修改转速设定值； 5.优化比例调节系统，使电机转速的调节时间较短，并尝试加入积分、微分环节，改善转速的静态和动态特性。电机转速不允许出现振荡。
基于51单片机的直流电机转速测量与控制 摘要：本设计主要完成以AT89C51单片机为核心的直流电机的测速系统，通过矩阵键盘给定转速，并在数码管上显示设定值。采用霍尔传感器进行速度测量，利用PID 控制和DAC0832进行模数转换使直流电机转速稳定在设定值。动态显示实际转速。电机可以快速的达到设定值，且不会出现震荡现象。 关键词：直流电机，STC89C51，矩阵键盘，设定值，霍尔传感器，DAC0832，PID 正文 1. 系统设计 本设计主要完成以STC89C51单片机为核心的直流电机的测速系统，通过矩阵键盘给定转速，并在数码管上显示设定值。采用霍尔传感器进行速度测量，利用PID 控制和DAC0832进行模数转换使直流电机转速稳定在设定值。动态显示实际转速。系统结构图如下图所示 图1 系统结构图 STC89矩阵 数码管直流霍尔 PID 控 DAC08
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