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基于单片机的转速表设计

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课程结业论文基于单片机的转速表设计课程名称：电力拖动自动控制系统任课教师：李敏所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化班级：电气（2）班学生姓名：于鹏学号：20094073217中国·大庆2012 年 6 月摘要摘要随着现代科学技术的发展，计量技术相应地也得到迅速发展。

在这个领域中，数字仪表越来越现实它的优越性和生命力：精度高、速度快、便于记录、控制和传递，因而数字式仪表得到了广泛的应用。

在转速计量方面，数字转速表更是一种理想的测量仪器。

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，以单片机为核心的数字转速表更是得到了广泛应用。

本文便是运用AT89S52单片机控制的数字式转速表。

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参数。

数字式转速表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情况。

本设计主要用AT89S52作为控制核心，由霍尔传感器，LED数码显示管，施密特触发器等构成。

充分发挥单片机的性能。

本文重点是数字转速表的硬件电路和软件设计。

本设计优点是电路较简单、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：AT89S52转速表数字20AbstractAbstractWith the development of modern, measurement technology has been rapid development. In this area, the digital instrument is more realistic its superiority and vitality: high precision, fast, easy to record, easy to control and transmission, so the digital instrument has been used widely. In the measurement of motor speed, digital tachometer is an ideal measuring instruments.With the extensive application of micro-computer, especially the emergence of single-chip, high performance and low cost,making the digital tachometer has been widely applied as the microcontroller core.This article, we use the AT89S52microcontroller to control the digital tachometer. During operation, the motor needs to be monitoring, speed is an essential parameter. Digital tachometer to measure motor speed, and can communicate with a PC, display the motor speed, and observe the motor running.This design with AT89S52as control core, by the Hall sensor, LED digital display tube, the composition of the Schmitt trigger, and so on. Give full play to the performance of the microcontroller. This article focuses on the hardware and software design of the digital tachometer.The advantage of a simple hardware and software capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on.Keywords:AT89S52, Tachometer, Digital目录目录摘要 (1)1 转速表原理 (4)1.1转速表原理分析 (4)1.2转速计算及误差分析 (4)1.3转速测量 (6)2硬件电路设计 (7)2.1系统总体设计方案 (7)2.2系统各组成方案的选择与论证比较 (7)2.3单元模块电路设计 (9)3 软件设计 (10)3.1主程序框图 (10)3.2定时器TO中断服务子程序流程图 (11)3.3定时器TO中断服务子程序流程图 (12)3.4系统特点 (12)4 单片机介绍 (13)4.1单片机概述 (13)4.1.1单片机 (13)4.1.2单片机的发展过程 (13)4.1.3单片机的特点 (13)4.1.4单片机的应用领域 (13)4.2 A T89S52芯片简介 (14)4.2.1主要性能 (14)4.2.2 AT89S52的基本结构 (15)4.2.3 AT89S52单片机的封装 (16)4.3引脚说明 (17)结论 (1)参考文献： (2)附录一：元件清单 (1)附录二：主程序 (2)1 转速表原理1.1转速表原理分析目前常用的转速测量方法有M 法、T 法、M/T 法。

M 法（即测频法）是指在固定的时间内测出转速传感器输出的脉冲个数。

经分析得知，M 法在测高速时相对误差较小。

T 法（即测周期法）是指在转速传感器输出脉冲周期内对时钟信号进行计数，测出转速脉冲周期，进而计算出转速。

经分析得知，T 法在测低速时相对误差较小。

M/T 法是指在M 法基础上吸取了T 法之优点而形成的。

其测速过程是：在转速传感器输出脉冲是上升沿到来时启动定时（定时时间为Tc ）,同时计传感器输出脉冲个数和时钟脉冲个数，定时时间到，先停止对传感器输出脉冲的计数，待下一个传感器输出脉冲上升沿到来时在停止对时钟脉冲的计数，由记录的两脉冲m1和m2求出转速。

假定旋转体每转一周，转速传感器输出p 个脉冲，又设转速N ，时钟频率为f0，则()11T T T m T m 60/pN d c =+==()20T m 1/f d =012N (60f /)(/)p m m = (1-1)通过式（1-1）可方便地计算出转速，因为1m 不存在误差，2m 的最大误差为一个时钟，所以M/T 法测速时的相对误差为：21N /N 1/()m m =- (1-2)在式（1-2）中，由于m2通常较大，固相对误差较小，即该测量方法精度较高，在本转速表设计中，我采用的是M/T 法。

为了减少误差，在转速小于3600rpn 时采用T 法计算转速，而大于3600rpn 就进行M 法计算转速。

1.2转速计算及误差分析根据转速、周期、频率之间的关系可知60/Tn = （1-3）1/T f = （1-4） N T c T = （1-5）式中， n —被测转速，r/min ；T —转速信号周期，s ；f—转速信号频率，Hz ；c T —计算脉冲的周期，又称时基，本仪表Tc=4us ；将式（1-5）带入（1-3）得7n 60/NTc 1.510/N ==⨯ (1-6)用十六进制数表示为n (40)H /()HE EC N =式中N 已存入75H 、74H 、73H 单元。

利用除法子程序，即可求出转速。

下边计算该系统的相对误差。

分别对式（1-3）和式（1-5）求微分60/n T n fT == （1-7）T N T c= （1-8）将式（1-7）代入（1-8），得n f N Tcn∆=∆ （1-9）式中，△N-量化误差，△N=±1个计数脉冲，又已知时基Tc=4us ，故4n f usn∆=±⨯ (1 -10)由式（1-10）可知，相对误差与频率成正比，即相对误差随转速的升高而升高。

因此，为了提高测量精度，高转速时需要连续测量数个周期。

本设计中为4个周期，即测得的N 为4个周期内的总和，所以 T N T c /4= （1-11）4n 60/T 6010/N ==⨯ （1-12）用十六进制数表示，为()()H H n 3938700/N =对式（1-12）进行微分T N T c /4∆=∆因此可求出高速测量时的相对误差n /n T NTc /4f f ∆=∆=∆同样，代入Tc=4us ，△N=±1个脉冲，则414n N fs f sn μμ∆∆=⨯=±⨯ （1-13）将式（1-13）与（1-10）比较可知，采用多周期测量相对精度大大提高。

例如，当n=3000r/min 时，由式（1-10）可求出，其相对误差为6/504100.02%n n -∆=±⨯⨯=±当n=6000r/min 时，由式（1-12）计算出相对误差为6/100100.01%n n -∆=±⨯=±该仪表设置的临界转速为3662r/min ，其对应的每周期计数脉冲个数。

开机时，首先按低转速测量，然后判转速n 是高于还是低与3662r/min 。

若低于此临界值，则仍按低速测量，若高于它，便主动转入高转速测量，即连续测量4个周期。

1.3转速测量由式（1-6）和（1-12）可知，只要能够求出脉冲个数N，即可求出转速。

为了得到计数脉冲，可以采用门控方式的硬件技术方法，也可以采用中断方式的软件计数方法。

门控方式计数：由AT89S52定时器/计数器T0工作原理可知，当其工作在计数方式时，只要T0口上有负跳变，计数器就加1。

CPU在每个周期的S5P2状态时，采样T0，所以需要2个机器周期才能识别一个T0的负跳变，即T0的周期至少应等于2倍机器周期。

若晶振频率为6MHz，6分频后得到ALE信号，鼓ALE周期为1us，机器周期为2us。

由此可知，最低计数脉冲周期Tc为4us，可由ALE信号经74LS74中的两个D触发器4分频后取得。

中断方式计数：高转速时为了连续测量4个输入周期，可以采用中断方式计数。

在初始化或前一次测量结束时，单片机禁止“外部中断0”和“定时器0溢出中断”。

设置“外部中断0”为负跳沿触发方式，设定“计数器0”为非门控计数方式，然后等待中断。

外部中断负脉冲一到，立即启动“计数器0”工作，对T0的4us计数脉冲进行计数。

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基于单片机的步进电机转速计设计

基于单片机的步进电机转速计设计

基于单片机的步进电机转速计设计基于单片机的步进电机速度测量系统设计一、设计内容和要求本设计主要介绍了用单片机和八位共阴数码管相结合的方法来实现实时测速，以单片机AT89C51芯片为核心，辅以步进电机和LED数码管及必要的外围电路，构成了一个单片机数字温度计步进电机速度测量系统。

其主要研究内容包括两方面，一是对系统硬件部分的设计，包括速度采集电路和显示电路;二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现速度的采集与显示。

通过利用步进电机进行设计，能够满足实时检测温度的要求，同时通过LED数码管的显示功能，可以实现不间断的速度显示，并带有复位功能。

本次设计的主要思路是利用51系列单片机，步进电机和LED数码显示器，构成实速度检测与显示的单片机控制系统，即转速计。

通过对单片机编写相应的程序，达到能够实时检测实时速度的目的。

通过对本课题的设计能够熟悉转速计的工作原理及过程，了解各功能器件(单片机、步进电机、LED)的基本原理与应用，掌握各部分电路的硬件连线与程序编写，最终完成对转速计的总体设计。

本次设计的主要要求:(1)根据设计需要，选用AT89C51单片机为核心器件;(2)转速器件采用摩尔传感器，利用单总线式连接方式与单片机的串行接口P0.0引脚相连;(3)显示电路采用8个LED数码管显示器接P1口并行显示温度值，数码管由P2口(P2.2~P2.3)选通，动态显示。

(4)给出全部电路和源程序。

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。

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。

基于单片机的转速测量系统设计讲解

基于单片机的转速测量系统设计讲解

基于单片机的霍尔测速报警系统的设计摘要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，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围以及测量精度上，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迅速发展，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，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。

本设计属于码盘转速测量系统，用来测量来自于外部的不同的转速值。

实现转速的实时测量和显示。

本系统以AT89C51单片机为核心，旋转编码器实时轴转速测量，同时用八位串行段码式LCD数码管显示模块显示。

旋转编码器输出电压为4.25V，8位二进制自然码送入单片机处理后经过计算处理，再查表转换为10进制数，送LCD模块显示。

本文从转速测量原理入手，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, 旋转编码器，单片机, LCD显示模块ABSTRACTSpeed is a very wide range of engineering applications one parameter , the measurement method more, and collection and processing of analog simulation has been the main method of speed measurement , this measurement method can not meet the requirements of modern technology , the measurement range and the measurement accuracy, can not meet with most systems. With the scale and development of VLSI technology, digital systems have been widely used to measure , especially for single-chip digital signal processing power pulse , so that the increasing popularity of digital measuring system , the speed measurement system can also be used the whole digital processing .The design for the code wheel speed measurement system for measuring the speed of different value from the outside. Achieve real-time measurement speed display . Specific applications AT80C51 microcontroller as the core , rotary encoder shaft speed real-time measurement , while eight serial code segment LCD display module displays . Rotary encoder output 4.25V, 8 -bit binary code into the microcontroller processing natural treatment has been calculated , and then converted to a decimal number look-up table , sending the LCD module .In this paper, starting from the speed measurement principle , elaborated on the work process speed measurement systems, and hardware design , display effect. This article has absorbed the idea of hardware and software to achieve the requirements of the subject function.Keywords: speed measurement, rotary encoder, microcontroller, LCD display module1绪论1.1转速测量技术简介转速测量是利用相关精密仪器测量运动物体的角位移的一种测量方法，常用的测量仪器为测量角位移的数字编码器和光电轴编码器，因其具有分辨率强、测量精度高和工作可靠等特点，被广泛用于测速系统中。

基于单片机的转速表设计讲解

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中北大学信息商务学院2015届毕业设计说明书基于单片机的转速表设计与实现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。

本文便是运用AT89C51单片机控制的转速表设计。

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参数。

数字式转速表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情况。

本设计主要是运用了AT89C51作为控制核心，由霍尔传感器，LED数码显示管，施密特触发器等构成。

充分发挥单片机的性能。

本设计优点是电路较简单、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：AT89C51单片机转速测量霍尔传感器AbstractSingle-chip, also known as single-chip microcontroller (MCU), it is a computer system integrated into a chip. It’s small size, light weight, cheap, for the learning, application and development of facilities provided.This article, we use the AT89C51 microcontroller to control the digital tachometer. During operation, the motor needs to be monitoring, speed is an essential parameter. Digital tachometer to measure motor speed, and can communicate with a PC, display the motor speed, and observe the motor running.This design with AT89C51 as control core, by the Hall sensor, LED digital display tube, the composition of the Schmitt trigger,and so on. Give full play to the performance of the microcontroller.The advantage of a simple hardware and software capabilities improve, measuring speed, high precision and control system reliable, cost-effective and so on.Keywords:AT89C51 Tachometer Digital；speeds measure; Hall element目录1 引言 (1)1.1本课题研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本课题研究的目的 (2)2 转速表原理 (3)2.1 转速表基本原理 (3)2.2 转速计算及误差分析 (4)2.3 转速测量 (6)3 硬件电路 (7)3.1 单片机概述 (7)3.2 复位电路 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 报警电路 (18)4 软件设计 (20)4.1 主程序框图 (20)4.2 按键程序框图 (21)4.3 显示程序框图 (23)4.4 报警子程序框图 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录一：系统总图 (28)附录二仿真图 (29)附录三：PCB图 (30)附录四：主程序 (31)1 引言1.1本课题研究意义随着现代科学技术特别是微型计算机的高速发展，计量技术相应地也得到迅速发展，单片微机技术也得到了飞速发展。

基于单片机的转速测量系统设计讲解

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基于单片机的霍尔测速报警系统的设计摘要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，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围以及测量精度上，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迅速发展，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，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。

本设计属于码盘转速测量系统，用来测量来自于外部的不同的转速值。

实现转速的实时测量和显示。

本系统以AT89C51单片机为核心，旋转编码器实时轴转速测量，同时用八位串行段码式LCD数码管显示模块显示。

旋转编码器输出电压为4.25V，8位二进制自然码送入单片机处理后经过计算处理，再查表转换为10进制数，送LCD模块显示。

本文从转速测量原理入手，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, 旋转编码器，单片机, LCD显示模块ABSTRACTSpeed is a very wide range of engineering applications one parameter , the measurement method more, and collection and processing of analog simulation has been the main method of speed measurement , this measurement method can not meet the requirements of modern technology , the measurement range and the measurement accuracy, can not meet with most systems. With the scale and development of VLSI technology, digital systems have been widely used to measure , especially for single-chip digital signal processing power pulse , so that the increasing popularity of digital measuring system , the speed measurement system can also be used the whole digital processing .The design for the code wheel speed measurement system for measuring the speed of different value from the outside. Achieve real-time measurement speed display . Specific applications AT80C51 microcontroller as the core , rotary encoder shaft speed real-time measurement , while eight serial code segment LCD display module displays . Rotary encoder output 4.25V, 8 -bit binary code into the microcontroller processing natural treatment has been calculated , and then converted to a decimal number look-up table , sending the LCD module .In this paper, starting from the speed measurement principle , elaborated on the work process speed measurement systems, and hardware design , display effect. This article has absorbed the idea of hardware and software to achieve the requirements of the subject function.Keywords: speed measurement, rotary encoder, microcontroller, LCD display module1绪论1.1转速测量技术简介转速测量是利用相关精密仪器测量运动物体的角位移的一种测量方法，常用的测量仪器为测量角位移的数字编码器和光电轴编码器，因其具有分辨率强、测量精度高和工作可靠等特点，被广泛用于测速系统中。