基于单片机转速测量显示装置的设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计
基于C51单片机直流电机测速仪设计摘要：电机的转速是各类电机运行过程中的一个重要监测量，测速装置在电机调速系统中占有非常重要的地位，特别是数字式测速仪在工业电机测速方面有独到的优势。
本文介绍了一种基于C51单片机的光电传感器转速测量系统的设计。
系统采用对射式光电传感器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51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LCD实时显示电机的转速值。
经过软硬件系统的搭建，分别通过Protues软件系统仿真实验和实际电路搭建检查实验。
仿真实验表明本系统满足设计要求，并且结构简单、实用。
整个直流电机测速系统在降低测速仪成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定的应用价值。
关键词：转速测量；光电传感器；单片机Based On C51 SCM Single DC Motor Speedometer DesignABSTRACT：Motor speed is all kinds of motor operation is an important process to monitor the amount of speed measuring device in the motor control system occupies a very important position, Especially the digital speedometer in the industrial motor speed has unique advantage. This paper describes a photoelectric sensor 51 SCM-based speed measurement system design. System uses a beam photoelectric sensor generates a pulse signal corresponding to the gear, the use of a sampling pulse signal AT89C51 SCM and calculating the pulse per minute, the number of signals that the speed of the motor corresponding to the value of the final system time through the LCD display the motor speed value.After a hardware and software system structures, respectively, through Protues software system to build the actual circuit simulation and experimental examination. Simulation results show that the system meets the design requirements, and the structure is simple and practical. DC Motor Speed entire system in reducing speedometer costs, improve reliability, speed stability and a certain application value.Keywords: Speed measurement; Photoelectric; Single chip micyoco目录1 绪论 (1)1.1 数字式转速测量系统的发展背景 (1)1.2 转速测量在国民经济中的应用 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4 设计的目的和意义 (2)2 转速测量系统的原理 (4)2.1 转速测量原理 (4)2.2 转速测量计算方法 (5)3转速测量系统设计方案 (7)3.1 直流电机转速测量方法 (7)3.2 设计任务及方案 (8)4 直流电机测速系统设计 (9)4.1 单片机AT89C51介绍 (9)4.2 转速信号采集 (14)4.2 转速信号处理电路设计 (16)4.4 最小系统的设计 (17)4.4.1复位电路 (17)4.4.2 晶振电路 (20)4.5 显示部分设计 (20)5 直流测速系统仿真 (24)5.1 直流测速系统仿真 (24)5.1.1单片机最小系统仿真 (25)5.1.2 数码管显示仿真 (25)5.2 主程序流程设计 (26)5.2.1 主程序流程设计 (26)5.2.2 定时器的初始化 (27)5.3 实际电路实验 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论1.1 数字式转速测量系统的发展背景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旋转设备，形形色色的电机在不同领域发挥着很重要的作用。
基于单片机系统的电机转速测量电路设计
2021.02科学技术创新基于单片机系统的电机转速测量电路设计杨扬（徐州工程机械技师学院，江苏徐州221000）1转速测量方法本电路设计转速测量是用增量式编码器结合单片机，采用M/T 法，完成测速工作并显示。
增量式编码器与电机相连，输出信号接入本设计电路,即可实现转速测量及显示。
1.1增量式轴编码器光电轴角编码器,又称轴编码器或光电角位置传感器，是通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，并与单片机、计算机等控制器及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示。
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，轴编码器主要分为增量式、绝对式与混合式3种,其中增量式轴编码器主要用于测量转子速度,绝对式轴编码器主要用于测量转子的空间位置,混合式轴编码器是增量式轴编码器与绝对式轴编码器的组合后端加入处理芯片之后,3种轴编码器都具有测量转子速度与空间位置的功能。
增量式轴编码器的结构如图1。
图1增量式轴码器的结构1.2M/T 法测转速常用的采用旋转编码器的数字测速方法有三种：M 法、T 法、M/T 法。
检测T C 时间内旋转编码器输出的脉冲个数M 1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M 2，用来计算转速的方法，称作M/T 法测速。
高频脉冲的频率为f 0，则准确的测速时间为Tt ＝M 2/f 0,电机的转速为：采用M/T 法测速时，应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器计数器同时开启与关闭，以减少误差。
只有捕捉到编码器脉冲前沿时，两个计数器才同时开启与停止计数。
图2M/T 法测速2硬件电路设计单片机测量转速基本原理框图如图3所示，本模块的设计思路是：引入编码器信号，对编码器信号进行简单的整形后，送入光耦将信号隔离，经光耦隔离后信号送入CPLD 进行预处理（辨向、倍频），然后送入单片机计算转速，送入LED 数码管显示。
测速模块由整形电路、cpld 、单片机、LED 显示电路组成。
图3硬件电路设计框图2.1传感器部分主要分为两个部分，第一部分是光电编码器，将电机的转速信号转换为脉冲信号。
基于单片机的直流电机调速系统设计
直流电机转速 :
根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式 U=Ea+Ia（Ra+Rc）……………式1
式1中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷 接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻
由此可得到直流电机的转速公式为:
n=(Ua-IR)/CeΦ ………………………式2
式2中, Ce为电动势常数, Φ是磁通量。 由1式和2式得
n=Ea/CeΦ ……………………………式3
由式3中可以看出, 对于一个已经制造好的电机, 当励磁电压和 负载转矩恒定时, 它的转速由回在电枢两端的电压Ea决定, 电 枢电压越高, 电机转速就越快, 电枢电压降低到0V时, 电机就 停止转动；改变电枢电压的极性, 电机就反转。
PWM脉宽调速
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的 直流电源开关频率, 改变负载两端的电压, 从 而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM 驱动控制的调整系统中, 按一个固定的频率 来接通和断开电源, 并且根据需要改变一个 周期内“接通”和“断开”时间的长短。通 过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来 达到改变平均电压大小的目的, 从而来控制 电动机的转速。也正因为如此, PWM又被称为 “开关驱动装置”。
, 软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线, 在 按键数量较多时, 需要较多的输入口线且电路结构复杂, 故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
数码管显示部分 本设计使用的是一种比较常用的是四位数码 管, 内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线, 为使用提供了方便, 因为里面有4个数码管, 所以它有4个公共端, 加上a~dp, 共有12个引 脚, 下面便是一个共阴的四位数码管的内部 结构图（共阳的与之相反）
基于单片机的电机转速测量系统设计_(附图及源程序)
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)6.4 故障分析与解决方案 (33)6.5 结论与经验 (34)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)附录1 电路原理图 (38)附录2 元器件清单 (39)1 序言智能化转速测量可以对电机的转速进行测量，电机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，适时对转速的测量有效地可以反映电机的状况。
基于单片机智能汽车监测系统的设计(有实物)简版(优秀)
基于单片机智能汽车监测系统的设计目录摘要Abstract第1章前言 (1)第2章系统总体设计思路 (2)2.1系统简介 (2)2.2系统总体设计构图 (2)第3章系统方案选择与论证 (3)3.1方案的选择 (3)3.2系统总体方案的确定 (4)第4章系统硬件电路模块设计 (6)4.1单片机最小系统的设计 (6)4.2霍尔传感器电路设计 (8)4.3超声波传感器电路的设计 (9)4.4显示电路的设计 (10)4.5语音报警电路的设计 (12)4.6温度传感器电路的设计 (13)4.7电源电路的设计 (13)4.8系统原理图 (14)第5章系统软件设计 (15)5.1系统软件设计思路 (15)5.2系统软件设计流程图 (15)5.3测速模块设计程序 (16)5.4超声波测距模块设计程序 (18)5.5测温模块设计程序 (20)第6章系统调试 (23)6.1调试方案 (23)6.2调试仪器 (23)6.3调试数据 (23)6.4调试分析 (24)6.5调试结论 (24)6.6实物展示 (25)第7章结束语 (26)参考文献答谢辞第1章前言如今社会经济的发展，使公路交通运输量日益增大，加之汽车的增加，导致交通状况变得严重，交通事故也在时刻发生。
为此，汽车安全监测装置的研制非常重要。
如今的汽车不但提供了给人们不同的品味，而且汽车的行驶速也越来越快。
在很多的交通事故中，都是因为驾驶人员的超速应发了严重的后果，交通部门也在道路上设置了不同的限速装置以及标示牌，但这并不能完全限制住超速，真正要把事故率降至最低还是要靠每位驾驶人员时刻有这种限速的意识，这就需要能够在超速或者在前后车距离较近的时候不断地提醒我们达到安全的状态。
目前驾驶人员的安全而设计监测系统在一些发达国家取得了很多的成果，并且大规模的使用。
在每辆汽车上面安装这样的监测系统，能够保证行驶过程当中安全。
第2章系统总体设计思路2.1 系统简介2.1.1 设计目的设计并制作智能汽车监测系统，使之能够实现汽车速度、前后车距、车内温度的监测以及超速的情况下语音报警功能。
单片机与接口技术课程设计题目(1)
心之所向，所向披靡单片机与接口技术课程设计题目1、基于单片机的电子秒表本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。
要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。
2、智能电动百叶窗本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。
设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。
按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0.单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量；当P>S2时，控制M反转以减少进光量；当S1<P<=S2时，M停转。
3、智能温控器本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个控制温度设定按键（增大 / 减小），四位数码管分别显示设定温度和实际温度，量程为0～99度，打开电源开关后设定温度值初始化为26度。
按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1.采用铂电阻（Pt100）温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809.单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路；当P>S+1时，控制R断开电加热回路；当S-1<P<=S+1时，R保持原状态不变。
基于单片机的电机转速测量系统的设计
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎ ｔｕ ｎ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
２ １ ０１
第 ８期
Ｎｏ ８ ．
基 于单 片机 的 电机 转 速测 量 系统 的设 计
王文成 李 ，
（． １ 潍坊学院信息与控制工程 系， 山东潍坊
霍尔元件作为 一种转 速测量 系统 的传 感器 ， 有体 积小 、 它 重量轻 、 安装方便 等优点 ， 该传 感器 是利用 霍尔效 应 原理 工作
式 中： 电机 的转 速 ； ｎ为 Ｐ为 电机转 一 圈 的脉 冲数 ； Ｔ为输 出方 波信号 的周期 。
２ 系 统 硬 件 设 计
收稿 日期 ：０ ０—１ ２１ ２—２ 收修改稿 日期 ：０ １ ３—１ ７ ２ １ 一ｏ ３
率， 根据式 （ ） １ 可计算 出 电机 的转速 。转 速检 测装 置的 软件 系 统主要包括 ： 测速 主程序 、 据处 理子程 序 和显示 子程 序 。主 数
２ ２ 电 源 电路 ．
图 ５ 电 机 测 速 电 路
３ 软 件 设 计
系统 采用单片机 中的 Ｉ Ｔ Ｎ ０中断对转速 脉 冲进 行计数 。定
罩
时器 Ｔ 工作 于外部 事件 计数方式 ， １ 对转速脉 冲计数 ； Ｔ Ｏ工作 于 定时器方式 。每到 １ 读 １ ８ 次计数 值 ， 此值 即为脉 冲信 号的频
式 中 ： 为霍尔器件 的灵敏度 系数 ； 为控制 电流 ； ， Ｂ为磁 感应
强度 。
等 Ｉ 。他们各 有优 点和缺点 ， ３ 直流测速 发 电机 是应用 范 围较 广 的测速元件 ， 它的主要优点是 灵敏度 、 高线性误 差小 ， 由于 但 它具有 电刷和换 向接触装置 ， 因而可靠性 较差 ， 应用 范 围有限 ； 普通光 电编码器 虽然精 度较 高 ， 体积 大 ， 但 成本 高。霍尔 元件 具有尺寸小 、 外围电路 简单 、 使用 寿命 长、 调试 方便等 特点用它
基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计-课设报告
北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。
通过实验得到结果并进行了数据分析。
本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。
关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，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。
目前国内外测量电机转速的方法有很多，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。
基于单片机的柴油机转速测量模块设计
③ 多周 期 测 频 法 ：在 被 测信 号 ｍ 个 周期 内 ， 计 数 时 钟 脉冲 数 ｍ ， 从 而得 到 被 测 信 号 频 率 ｆ ， ２ Ｘ
则 可 以表 示 为 ： ＝ｍ ｍ２ ｍＪ 』 ， 由测 量 准确 度 确定 。
船 电技 术 ｌ 应用研究
基 于单 片机 的柴 油机 转速测 量模 块 设计
笪 月 君
（ 镇江 四洋 电气工 程有 限公司 ，江 苏镇江 ２ ２ ０ ） １０ ３
摘 要 ：基于 Ａ ８ Ｃ １单片机 平 台，本文 设计 了一种 采用光 电传 感器 的柴 油机转速 测量 方法 ，介 绍 了该测 Ｔ ９５ 速 法 的基本 原理 、实 现步骤 和 软硬件 设计 方 案 。硬 件系 统包 括脉 冲信 号产 生 、脉冲 信号 处理 和显 示模 块 ；
ｅ ｇ ｎ ｓ ｄ ｓｇ ｅ Ｙ ｕ ｉ ｇ ｐｈ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｅ Ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｂ ｓ ｃｐｒｎ ｉ ｅ ｅ ｌ ａ ｉ ｎ ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｎ ｉ ｅ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ｂ ｓｎ ｏ ｏ ｌ ｃ ｒｃ ｓ ｎ ｏ ｔｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｉ ｃｐｌ，ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｅ ｓ ａ ｄ ｚ ｏ
ｓａｂｉｉ ． ｔ ｌｔ ｙ Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ ｏ ａｔｏ ｒ ：ｒ ｔ ｉ ｎａｌ ｐｅ ｄ ａｓ ｅ ｎｔ ｉｇｌ — ｈｉ ｐｈ ｏｅ ｅ ｔ ｉ ｅ ｓ ；ｄ ｅ ｅ ｎ ｎｅ＂ ｌ ｅｓｇｎａ ｅ ｍｅ ｕｒ ｍｅ ；ｓｎ ｅ ｃ ｐ； ｏｔ ｌ ｃ ｒ ｃｓ ｎ ｏｒ ｉ ｓ ｌｅ ｇｉ ， ｓ ｐｕ ｓ ｉ ｌ
电子 式 定 时计 数 法 测 量 频 率 时 ，其 测 量准 确
基于单片机的无线转速测量仪设计
４ ３ 无线数据 收发模块 ．
无线数据 收发模块 采用 ＤＦ数据发射模 块和 ＤＦ超 再生 接收模 块作 为无线数 据传输模 块 ， 数据 发送 接 ＤＦ 收模块 的工作频率为 ３ ＭＨｚ 采用调 幅通讯 方式 ， １ ５ ， 传输
３ 系统 总体 框 架
系统 主要 由转盘 脉冲检测 电路 、信号 处理 电路 、数
据 收发模 块 、液晶显示 模块 等组成 ， 系统总 体结构如 图
３所 示 。传 感器检 测到的信 号经脉 冲整形 电路处理 后送 往单 片机 处理 ， 片机把处 理好 的数据信 号通过 无线 发 单 送模 块 发送 出去 ， 在接 收端 ， 片机把 无 线接收模 块 接 单 收 的数 据进 行存 储 并送 往 液 晶显示 器显 示 。
连【 单片机直 接控制数据 的发送和接 收 。 引，
５ ２ 发送 模块 。
发 送 端 主程 序 流 程 图如 图 ７所 示 ，首 先 对 串 口 、
Ｐ Ａ 捕获等进行初始 化。在完成初始化工 作后 ， 入循 Ｃ 进
环 等待状态 ， 当发送标志 位为 “ ” 时 ， 用数据 发送子 １ 调 程 序发送 数据并 清零发送 标志位 。发送 标志位 由 ＰＣＡ 溢 出中断定 时置 “ ” ｌ。
为 了减少对 单 片机 Ｉ ／Ｏ 口的 占用 ， 使用 单片 机 的
Ｓ Ｉ 口通过 串入 并出移 位寄存器 ７ Ｌ １ ４ Ｐ接 ４ Ｓ ６ 对液晶模块
进行数据写入 ， 电路原理 图如 图 ６ 示。单片机 Ｐ１ ７口 所 ． 是ＳＩ Ｐ 的串行时钟信号与 ７ Ｌ １４的 Ｃ Ｋ相连 ， １ ５ ４ Ｓ６ Ｌ Ｐ ． 是 单 片机 的串行数据输 出口与 ７ Ｌ １ ４的 ＡＢ相连 ， ４Ｓ６ 电位 器 Ｒ１用 于调节液 晶屏 幕的对 比度 。
单片机转速测量程序
fre=0; if(speed==9999)//最大转速，单位 0.1r/min
speed=0; if(display<2)//滤除第一次 {
play(1,0);
delay(3); play(2,0); delay(3); play(3,0); P0|=0x80;//打印小数点 delay(3); play(4,0); delay(3); } else//滤除后进行显示 { swiБайду номын сангаасch(chose) {
TH1=0x30;TL1=0xB0;//设置定时器 1 时间 50MS 初值,按照理论计算值为 D8F0,已经进行修正处理
ET1=1;//允许定时器 1 中断 EA=1;//允许所有中断 TR1=1;//开启定时器 1 计数 } void main(void) { init(); while(1) {
数值，然后退出 case 2:{P2=~0x40;P0=~smg[num]; break;} case 3:{P2=~0x20;P0=~smg[num]; break;} case 4:{P2=~0x10;P0=~smg[num]; break;} default : break; }
} /*延时 ms 函数，入口为 ms 延时时间*/ void delay(unsigned char ms) {
display=2; temp++;//转动圈数加 1 TR1=0;//关闭定时器 1 计数 time=TH1;//读取定时器 1 的数值 time=time<<8; time=time|TL1;//把数值装载为 16 位 freq fre=(unsigned int)irq*50+time/1000;//时间从定时器和缓冲中 提取出来 time=0x0000;//清零计数 irq=0x00;//清零中断进入个数 speed=(60*1000)/(fre/10);// 转速测量，1/(fre/1000)*60,放大 10 倍数，精度为 0.1 TH1=0x30;TL1=0xB0;//设置计数器 0 初值 TR1=1;//开启计数器 0 计数 } } else if(LED==1) { flag=0x01; } } /*定时器 1 初始化函数*/ void init(void) { TMOD=0x10;//设置 T1=定时器 TCON=0x00; /*T1=定时器*/
基于单片机的转速测量系统设计
由于 电机在 运 行 的 过程 中 ，转 速 的平 稳 性 很 重 要 ，而且 电机 在生 产 过程 中要 进行 检验 ，其 中转 速就 是个 非 常重要 的参数 ，所 以要 适 时对 电机 的转 速 进 行测 量 ，来检 测 电机 的工作 情 况 ，以及 电机 的质 量 问 题 ，有 效 地反 映 电机 的状况 ，因此转 速测 量是 非 常重 要 的一个 环节 ，具 有 非 常 大 的现 实 意 义 。 因为 现 在 单 片机 的应用 为转 速测 量 提供 了方 便有 效 的解决 方 案 ，所 以智能化 的 电机 转速 测量 应用 非 常广泛 … 。
图 ３ （ａ）转 速信 号处 理 前 Ｕｉ波 形 （ｂ）转 速 信 号 处 理 后 ｕｏ波 形
２．３ 转 速的计 算 电路 转速 的计 算是 由单 片机 完 成 的 ，主 要 用 到单 片
机 的定 时器 和计数 器 。５ １单 片机 的定 时计数 器有 ４ 钟 工作方 式 ，不 同 的 工 作 方 式 有 不 同 的 工 作 特 点 。 本 次设 计 采 用 方 式 １，即 计 数 寄 存 器 的位 数 是 １６ 位 ，由 ＴＨｘ和 ＴＬｘ寄存 器 各提 供 ８位 计 数初 值 。方
图 １ 转 速 测 量 框 图
２ 转速测量 系统的硬件 电路设计
硬件 设计 的任 务 是 根 据 总 体 设 计 要 求 ，在 选 择 的机 型 的基 础上 ，具 体 确 定 系统 中所 要 使 用 的 元 器 件 ，设 计 出 系统 的电路 原理 图 。该 系统包 括传 感器 ， 处理 电路 ，计 数器 ，和显 示 四部 分 。
第 ３１卷 第 ３期 ２０１２年 ９月
延安大学学 报（自然科学版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
基于凌阳单片机的PZ-1型传动实验台转速测量系统开发
ｌ 回 遗 ｌ
图２转速 测量程序 流程 图 对 于上 位 机 程 序设 计 ，在 Ｖ ｓａ ａｉ ６０ ｉ ｌ ｓ ．环境 下 ，运 用 图 形 ｕ Ｂ ｃ 控 件 能 够 显示 一 连 串 的 图像 所 实 现 的动 画效 果 ，使 图形 方 法 能 够
［】 殿有 ． 片机 Ｃ 言 程序 设计 （ 科 ） ． ： 民邮 电 出版 社，００ １ 侯 单 语 本 【 北京 人 Ｍ］ ２ １．
理 、存储 、演示等操作的转速测量 系统。具有硬件 结构 简单，测量速度快 ，精度 高，运行 可靠等优点。
关键词 带传动 实验台 ；凌阳单片机 ；数据 采集；串行通信 中圈分类号 Ｔ ３８ 文献标识码 Ａ 文章编号 １７ — ６ １ （ １） １ ０３ — ２ Ｐ６ ６３ ９ ７ 一２ ２ ６ — ２ ２ ０ ０ ０
［］ 云． 于 光 电传感 器 的转 速检 测 装 置ｆ ＿ 感器 世界 ，０４１： — １ ２汪 基 Ｊ传 １ ２０ ，１ ９ ３ ． ３
工作 的更好。每一种图形方法都是绘制输 出到窗体上、图片框 内 或 者 是 Ｐｉｔｒ 象 ，为 了指 示 画 出 的位 置 ，要 给 图形 方 法 加 上 窗 ｒ ｅ对 ｎ 体 或 图片 框 控件 的名 字 。每 一 个绘 图 区都 有 自己的 坐标 系 ，决 定
性强。
计 ，使得 系统在 检 测 电机 转 速 的同 时 ，也 能 获取 到 跟多 的信 息 ， 例 如 转速 的实 时变 化 曲线 图 等 ；再 对操 作 窗体 进 行 一定 的优 化 设 计 ，使 其更 美观 ，并且 能从 中得 到更 多相 关信 息 。 软 件设 计部 分需 要解 决 的 问题包 括 ：定 时器 ０ 的记 数 和外部 中
所示 。
基于单片机的电机转速测量仪设计
摘要本文讨论了以STC89C51单片机为核心的电机转速测量的硬件设计和软件设计，硬件主要由光电传感器、信号整形、LED数码管显示几局部组成。
详细介绍了利用光电传感器技术在电机转速测量中的实现及应用，以及对电机转速进展测量，并由数码管显示转速。
随着汽车及电子技术的开展，转速测量技术也在不断创新，各种转速测量仪在工业得到广泛应用，对电机的转速进展测量极大的提高了自动化程度。
关键字：单片机，光电传感器，信号整形，LED显示Design of Motor Speed Measurement InstrumentBased on MCUAbstractThis article discussed take STC89C51 monolithic integrated circuit as the core electrical machinery tachometric survey hardware design and the software design, the hardware mainly by the photoelectric sensor, t he signal shaping, the LED nixietube demonstrated that several parts compose. Introduced in detail the use photoelectric sensor technology and applies in electrical machinery tachometric survey's realization, as well as carries on the survey to the electri cal machinery rotational speed, and demonstrates the rotational speed by the nixietube. Along with the automobile and electronic technology's development, the tachometric survey technology unceasingly is also innovating, each kind of rotational speed measu ring instrument obtains the widespread application in the industry, carried on the survey enormous enhancement automaticity to electrical machinery's rotational speed.Keywords:Monolithic integrated circuit,Photoelectric sensor,Signal shaping,LED demonstrated目录1 绪论41.1设计题目41.2课题背景42 转速测量系统的设计52.1 转速测量方法及比拟52.1.1测频原理62.1.2．测周原理72.1.3．计数器原理72.2测量方案设计92.2.1 转速测量原理92.2.2 系统原理93 硬件电路设计103.1 电源模块103.1.1 LM2596开关电压调节器113.1.2 单片机和显示供电电路123.1.3 电机电源供电电路133.2单片机模块133.2.1 复位电路143.2.2 晶振电路153.2.3 单片机系统163.3 显示模块213.4 红外模块224 软件设计244.1 软件设计概述244.2 软件设计方案244.3 系统主程序254.4 显示子程序264.5 中断子程序275 系统调试285.1硬件调试285.2 软件调试295.3系统综合调试30结论31附录32参考文献40致411 绪论1.1设计题目题目：转速测量仪要求完成技术指标：1. 测量电机转速围0——9999转/分；2．通电就开场测量，按键后复位；3．八位数码管显示，误差<5%；1.2课题背景目前，在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合。
单片机测量电机转速完整版
几测量毘机转速』Document serial number [NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108]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！木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而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。
下而逐一进行分析。
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，输岀通常是集电极开路（0C）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。
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。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向颔感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。
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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 系统原理图各部分模块的功能：①传感器：用来对信号的采样。
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。
③单片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入LED④LED 显示：用来对所测量到的转速进行显示。
2、总体设计框图图1.2 总体设计框图2、硬件电路的设计2.1 传感器的选型一、霍尔传感器霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的？其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。
本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。
霍尔转速传感器的结构原理图如图2.1, 霍尔转速传感器的接线图如图2.2。
传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB ,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连,它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。
图2.1 霍尔转速传感器的结构原理图图2.2 霍尔转速传感器接线图缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。
二、光电传感器整个测量系统的组成框图如图2.2所示。
从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。
转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在转子上做好光电标记,具体办法可以是:将转子表面擦干净后用黑漆(或黑色胶布)全部涂黑,再将一块反光材料贴在其上作为光电标记,然后将光电传感器(光电头)固定在正对光电标记的某一适当距离处。
光电头采用低功耗高亮度LED ,光源为高可靠性可见红光,无论黑夜还是白天,或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。
光电头包含有前置电路，输出0—5V 的脉冲信号。
接到单片机89C51 的相应管脚上，通过89C51 内部定时/计时器T0、T1 及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。
图2.3 光电传感器测量接口电路优点：这种方案使用光电转速传感器具有采样精确，采样速度快，范围广的特点。
综上所述，方案二使用光电传感器来作为本设计的最佳选择方案。
2.2单片机最小系统设计一、复位电路MCS-51 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2.4 复位电路①复位功能：复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
片内复位电路是复位引脚RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。
复位电路通常采用上电自动复位（如图2.5 (a)）和按钮复位(如图2.5(b))两种方式。
图2.5 RC复位电路②单片机复位后的状态: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1。
值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。
说明：表2-6 中符号*为随机状态：表2.6 寄存器复位后状态表PSW＝00H，表明选寄存器0 组为工作寄存器组； SP＝07H，表明堆栈指针指向片内RAM 07H 字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的内容写入到08H 单元中；Po-P3＝FFH，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出。
IP＝×××00000B，表明各个中断源处于低优先级；IE＝0××00000B，表明各个中断均被关断；系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。
51 单片机的复位是由RESET 引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24 个振荡周期后，51 单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET 引脚转为低电平后，才检查EA 引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。
51 单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，至于内部RAM 内部的数据则不变。
二、晶振电路晶振（图2.7）是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电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 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1 和XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C1 和C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。
因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30μF。
在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。
晶体振荡电路如图2.7：晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。
图2.7 晶振电路2.3显示电路设计(1)许多电子产品上都有跳动的数码来指示电器的工作状态，其实数码管显示的数码均是由八个发光二极管构成的。
每段上加上合适的电压，该段就点亮。
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（一般是拼成一个8 字加一个小数点）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。
实物如图2.8所示图2.8 数码管共阳型（图2.9）就是八个发光管的正极都连在一起，作为一条引线.A~G 段用于显示数字,字符的笔画,（dp 显示小数点），每一段控制A~G~dp 的亮与来。
内部结构:图2.9 共阳极LCD共阴型（图2.10）就是七个发光管的负极都连在一起，作为一条引线。
A~G 段用于显示数字,字符的笔画,（dp 显示小数点），每一段控制A~G~dp 的亮与来. 内部结构:图2.10 共阴极LCD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，从而显示出我们要的数字，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。
静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O 端口进行驱动，或者使用如BCD 码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 端口多，如驱动5 个数码管静态显示则需要5×8＝40 根I/O 端口来驱动，要知道一个89S51 单片机可用的I/O 端口才32 个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8 个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，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。
(2)段码表表2.11 为LED 段码表表2.11 LED断码表2.4 脉冲电路的设计在数字电路中分别以高电平和低电平表示1状态和0状态。
此时电信号的波形是非正弦波。
通常，就把一切既非直流又非正弦交流的电压或电流统称为脉冲。
脉冲波形多种多样，表征它们特性的参数也不尽相同，这里，仅以图Z1602所示的矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的主要参数。