转速测量表-陆斌、陶雪勇

电子系统设计报告

题目: 非接触式转速测量表小组成员：陆斌陶雪勇

二○一一年七月

摘要：

本设计为非接触式转速测量系统，用来测量来自外部的不同的转速值，实现转速的实时测量、显示。具体应用c8051f020单片机为核心，通过定时器1接收反射式传感器的信号，每2秒采样一次，编写相应的程序计算出其频率值，同时以lcd1602显示模块显示。

关键字：c8051f020 非接触式频率测量

Abstract:

This design for non-contact measuring system, used to measure the speed of the different speed from external value, realize the real-time measurement, display speed. Specific application c8051f020 SCM as the core, reflex sensor receiving signals, at the same time to lcd1602 display module display.

Key：C8051f020 non-contact measurement

目录

第1章前言： (1)

第2章总体方案设计 (1)

2.1 单片机选择 (1)

2.2 转速测量的方案选择 (2)

第3章单元模块设计 (2)

3.1 体统硬件总体设计 (2)

3.2 系统部件设计 (3)

3.2.1 电源设计 (3)

3.2.2 时钟与复位电路设计 (4)

3.2.3 LCD接口电路设计 (4)

3.2.4 传感电路设计 (5)

第4章系统软件设计 (6)

4.1 主程序流程图 (6)

4.2 主程序模块 (7)

第5章系统调试： (9)

5.1 测量结果及误差： (9)

5.2 测量图表： (9)

5.3 误差分析： (10)

第6章设计总结： (10)

第1章前言：

在工程时间中，我们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。电子产品的人性化和智能化已经非常成熟，单片机就是一个微型中央处理器，通过编程即能完成很多智能化的工作，因此它的出现给电子技术智能化和微型化起到了很大的推动作用。随着人们生活水平的提高，社会经济的发展，人们开始注重身体素质的提高。臂如在火车、汽车、工厂许多地方都用到电机的驱动，当然也要精确的知道它的转速，本设计就是测试电扇的转速。

第2章总体方案设计

2.1 单片机选择

方案一：采用传统的MCS-51系列单片机，比如AT89S52.具有体积小，使用灵活，易于人机对话和良好的数据处理，较强的指令寻址和运算功能等有点，并且单片机的功耗低，价格低廉。8K字节在系统可变成Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：1Hz~33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、3个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器。

方案二：采用Cygnal的一种混合信号系统单片机C8050F020。片内含CIP-51的cpu 内核，它采用先进的流水线结构RISC来执行指令，速度飞快。它的指令系统与MCS-51完全兼容。其中的C8051F020单片机含有64kB片内Flash程序存储器，4352B的RAM、8个I/O端口总共64根I/O口线、一个12位A/D转换器和一个8位A/D转换器以及2个12位D/A转换器、2个比较器、5个16位通用定时器、5个捕捉/比较模块的可编程技术/定时器阵列、看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等部分。C8051F020单片机支持双时钟，其工作电压范围为2.7~3.6V。与以前的51系列单片机相比，C8051F020增添了许多功能，同时其可靠性和速度也有了很大提高。

方案分析：AT89S52虽然结构简单，价格便宜，但是它采用12MHz的晶振，这决定它的运算速度不快，而C8051F020采用现在流行的RISI结构，速度与AT89S52相比有很大提

高，并且它采用24MHz的晶振，虽然有点贵，但是该芯片可以大大的提高信号发生器的性能。除此之外，该芯片中还集成了12位的ADC和DAC，这样整个系统的体积也缩小了。经过比较，最终还是选择了C8051F系列的单片机C8051F020。

2.2 转速测量的方案选择

方案一：线速度法，电机连一个齿轮，机械转速表连一个齿轮，将2个齿轮咬合或通过摩擦，使得线速度相同，同步运转测速。

方案二：闪光法，将光照射在被测转轴上，然后通过调节闪光频率，目测被测的转轴，当视觉上产生物体不运动的感觉时，结合闪光频率得出转速。

方案三：反射法，在转轴表面贴上特殊的反射片，将反射式传感器对准发射片2cm远近，电机开启后每转动一圈，红外光被反射一次，通过计算单位时间内反射红外光的次数来反映转速。

方案分析：方案一，适用于轮状速度测量，转速表与被测表通过接触，要吸收一定的能量，不能真实的放映转速。对笑功率和转速较慢的电机影响较大。方案二,通过目测观察，人为影响较大，眼睛易疲劳，需要不断调节闪光频率使被测物体视觉上不转动，会同时出现多种不确定转速，。方案三，反射法测转速不与被测电机接触，不额外吸收能量，在低转速是误差较小，因此，我们选择了第三种方案。

第3章单元模块设计

3.1 体统硬件总体设计

单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是体统扩展，即单片机内部的功能单元容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计适当的电路。二是体统配置，即按照功能要求配置外围设备如显示屏等，要设计合适的电路。