基于单片机转速测量显示装置的设计
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AT89C52单片机的转速测量系统设计
目录1.1单片机技术课程设计任务书 (3)1.1.1课程设计任务 (3)1.1.2课程设计目的 (3)1.1.3课程设计要求 (3)1.1.4课程设计内容 (3)1.1.5课程设计报告要求 (3)1.1.6课程设计进度表安排 (4)1.1.7课程设计考核办法 (4)1.2总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图) (5)2.硬件电路（各组成部分电路）设计及其原理说明 (6)2.1转速信号采集 (6)2.2转速信号处理电路 (7)2.3测量系统主机部分设计 (9)2.3.1复位电路 (9)2.3.2晶振电路 (11)2.3.3最小系统的仿真 (12)2.4显示部分设计 (13)3.软件系统设计 (18)3.1语言的选用 (18)3.2主程序初始化 (19)3.2.1定时器的初始化 (19)3.2.2中断允许控制 (20)4.元器件的选择及其相关技术数据，参数的计算 (22)4.1传感器 (22)4.2放大器 (24)4.3单片机AT89C52 (25)4.4LED显示器 (29)5.总体电路原理图及其整个电路的工作原理.............................................. 错误！未定义书签。
5.1总体电路原理图见附表A。
........................................................... 错误！未定义书签。
5.2转速测量系统的原理。
................................................................... 错误！未定义书签。
5.2.1转速测量方法........................................................................ 错误！未定义书签。
5.2.2转速测量原理........................................................................ 错误！未定义书签。
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
基于单片机的转速测量系统设计
基于单片机的转速测量系统设计作者：马晓鑫来源：《科技视界》2019年第17期【摘要】伴随着我国科学技术水平的快速发展，当前我国对单片机的转速测量系统控制这一领域也越来越趋于智能化。
本文主要以单片机平台为主要的出发点，对电机进行转速测量所选取的方法主要是通过光电传感器来实现的，并且这其中还利用了一系列的语言编程，来综合性的实现对单片机的转速进行有效测量。
【关键词】单片机;转速测量;系统设计中图分类号： U467.43 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）17-0040-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.17.0180 引言当前随着经济全球化的进程不断加深，无论是我国还是国际上其他国家都对测量电动机转速的方法有了新的研究。
而对这些方法综合来看，它主要包括了以模拟测速、同步测速等一系列为主要形式的测速方法。
虽然这些方法当前已经被广泛地应用在我国的电动机测速这一方面，但是所并未能够从本质上被我国所全面化的应用。
因此，当前对电机转速测量系统进行研究已经成为了我国当前发展的一大重要课题。
通过利用光电传感器来对电机转速测量系统的准确性进行有效地提高。
1 关于单片机的转速测量方法单片机的转速指的是它在正常运转过程中在单位时间内所转的圈数多少，并且它所转的圈数的多少以及圈数的大小都会影响它的正常运转。
因此，对单片机的转速进行测量是我国当前工业发展的一个重要的研究领域。
当前，我国根据不同的转速理论的应用对单片机的转速测量方法主要分为了三大类型的测量方法，而文章主要介绍的测量方法是通过对单片机和光电传感器的组成来实现转速测量的，这主要表现在了以下的几种测量方法之中：首先，测频率法。
在应用这种方法期间的首要要求主要是要有一个固定化的时间t，然后对它在这个单位时间之内的固定频数信号次数进行记录（N），最终被测信号的频率就可以通过这两大要素表现出：其中最主要的公式就是fx=NT。
基于单片机的电子式转速里程表的设计
基于单片机的电子式转速里程表的设计Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】基于单片机的电子式转速里程表的设计介绍一种新型的基于单片机的电子式汽车转速里程表的实现方案。
讨论了里程计数的原理和转速指示原理。
针对机械式里程表缺点结构复杂，精度不高，并且价格较昂贵，设计了数字式汽车转速里程表。
这里以AT89C2051单片机为核心，利用SPI串行总线开发了电子式里程表。
该里程表利用磁电式传感器采样汽车行驶所得到的信号；采用LCD数码管显示汽车总行驶里程数，本次里程采EEPROM 芯片X25045，利用其通电可改写，掉电信息可保存的特点存储汽车行驶的总里程数。
本设计的转速里程表具有结构简单，精度较高，误差较小，显示清楚醒目，稳定可靠等特点，另外对该系统的软件也作了相应的说明。
关键词: 汽车；转速里程表单片机Single Chip Microcomputer Controll ing Displaying of Automobile OdometerAbstract : This article mainly introduces a new -type electric automobile odometer. Its core is 2051 single chip microcom2 puter ; L ED digital tube is used to display the total and present running distance. Comparing with the mechanical automo2 bile odometer , it has following features : higher accuracy and less error , and it also can be displayed more clearly and pro2duced with simpler technology.目录摘要……………………………………………………………………………………Abstract………………………………………………………………………………第一章：绪论…………………………………………………………………………研究的目的与意义………………………………………………………………国内外研究概况及发展趋势……………………………………………………第二章：系统的总体设计……………………………………………………………系统的总体结构…………………………………………………………………….转速里程表的介绍………………………………………………………………2. 3转速里程表的工作原理…………………………………………………………第三章：系统的硬件设计…………………………………………………………….系统CPU的选择…………………………………………………………………辅助芯片的选取…………………………………………………………………在转速里程表中的应用…………………………………………………3.3. 1电动里程表结构………………………………………………………………3.3.2LM1819驱动线路工作原理………………………………………………… 3..4液晶显示器LCM1010的应用……………………………………………………传感器的选择………………………………………………………………………第四章系统的软件设计………………………………………………………………主程序模块…………………………………………………………………………串行中断服务程序模块……………………………………………………………第五章印制板图的绘制………………………………………………………………结束语………………………………………………………………………………附录……………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………致谢……………………………………………………………………………………第一章：绪论研究的目的与意义自1886年发明汽车以来,汽车走过了100多年的发展历程。
基于单片机的电机转速测量系统设计
基于单片机的电机转速测量系统设计一、绪论电机是现代工业生产中常用的电力传动装置，其转速的准确测量对于工业生产的稳定运行和质量控制具有重要意义。
本文设计了一种基于单片机的电机转速测量系统，通过对电机转速的实时监测和数据采集，实现对电机运行状态的有效控制和管理。
二、系统设计方案1.硬件设计：a.使用单片机作为控制核心，选择适合的单片机芯片，如STC89C52b.采用光电传感器作为转速检测元件，通过将光电传感器的发光管与光敏电阻相对应，并将其安装在电机转轴上，当转轴旋转时，光敏电阻会根据光线的变化产生电信号，通过电压变化实现转速测量。
c.添加滤波电路，通过对信号进行滤波处理，保证测量结果的稳定性和准确性。
d.利用LCD液晶显示模块，显示电机的实时转速。
e.设计相关电源和电路，保证系统正常运行。
2.软件设计：a.使用C语言编程，通过单片机的编程框架，编写测量转速的程序。
b.通过定时器中断的方式，实时采集光电传感器的信号，并进行信号处理，得到电机的实时转速值。
c.将转速值存储在内部存储器中，以备后续分析和处理。
d.利用LCD液晶显示模块，将转速值显示在LCD屏幕上，实现实时监测。
三、系统特点1.精确度高：通过光电传感器和滤波电路的配合使用，能够准确测量电机的转速，保证测量结果的准确性。
2.实时监测：通过单片机的编程，能够实时监测电机的转速，及时发现异常情况并进行处理。
3.数据采集:可以将转速数据存储在内部存储器中，方便后续分析和处理，实现对电机的有效控制和管理。
4.易于操作：通过LCD液晶显示模块，能够直观地显示转速值，操作简单方便。
5.低成本：该系统采用单片机作为核心，硬件设备简单，成本较低。
四、系统优化1.添加报警功能：当电机转速超过设定值或低于设定值时，系统能够及时发出警报提示操作人员，防止电机在异常情况下继续运行，保护设备安全。
2.添加通信功能：通过添加通信模块，将转速数据传输至上位机或者其他设备，实现对电机的远程监控和控制。
基于单片机的转速测试系统
基于单片机的转速测试系统介绍了一种利用89C51型单片机技术实现高精度转速测量系统的方法。
这种测量系统具有数据准确、精度高、体积小、使用方便等优点，具有广阔的应用前景。
标签：转速测量系统;单片机;光电传感器1 转速测试的原理伴随着现代化的生产规模不断地扩大，基于单片机转速测量系统在工业和民用领域中都有很高的使用价值。
国内外的各类转速测量系统都朝着高智能化、高精度化、小型化的方面发展。
在智能化的转速测量系统中可以对转速进行自动高精度测量，大大的提高了实用价值。
转速测试系统的原理是测量旋转中的转子所产生的周期脉冲信號频率。
主要有测周期法、测频率法和测频测周期法三种：①测周期法（T法）测周期法转速通过两脉冲信号产生的间隔宽度决定（脉冲宽度用TP来表示），假设用来采集数据的叶片有N片，那么测量的时间是每转的1/N。
TP通过定时器测得，时钟脉冲计数通过定时器计数获得，在TP内计数值若为M1，那么计算公式为：P是转轴旋转一周脉冲发生器产生的脉冲fc是硬件产生的时钟脉冲频率，单位用HZ来表示N为转速，单位：r/minM1为时钟脉冲影响T法测量额精度误差有两个因素：两脉冲的上升沿触发时间不一样，计数和定时不一致。
这种方法在测量低转速时精度很高，随着速度的不断增加，T法的测量准度也随着降低。
②测频法（M法）测量脉冲发生器所产生的脉冲数m1来测量转速在时间T内完成。
测量精度由于定时时间T和脉冲不能保证同步，以及在T内不能测量外部脉冲的完整周期，捕捉脉冲信号的能力变差。
T要足够的长，才能确保测量结果的准确性。
③测频测周期法测频测周期法即综合了T法和M法，分别对高、低转速测量。
通过测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的脉冲信号来确定转速。
为确保在不同转速的测量准确性，要保证对两种不同脉冲信号进行同步测量。
2 单片机转速测量系统的主要原理单片机转速测量系统在实际应用中，大多数情况下都会被视线安装在相应的设备上，通过对不同类型的传感器产生脉冲信号，这样才能实现对电机的转速的测量。
基于AT89C52单片机的转速测量系统设计
基于AT89C52单片机的转速测量系统设计为了设计基于AT89C52单片机的转速测量系统，首先要明确该系统的功能和原理，并合理选择硬件和软件组件。
1.系统功能和原理转速测量系统用于测量旋转物体的转速，常用于汽车发动机、电机等设备的控制和监测。
系统原理基于测量连续的旋转周期，通过测量单位时间内旋转的次数，然后计算出转速。
2.硬件组件选择2.1AT89C52单片机：AT89C52是一种基于8051内核的8位单片机，具有丰富的外设和通用I/O接口，适合用于转速测量系统。
2.2光电传感器：光电传感器可用来检测旋转物体的运动，并将运动信号转换成电信号。
2.3液晶显示屏：用于显示测量读数和其他信息。
2.4蜂鸣器：用于发出声音提示。
2.5电源：为整个系统提供电源。
3.软件组件选择（程序设计）3.1测量程序：通过对光电传感器输出信号上升沿和下降沿的计数，可以得到旋转周期的时间差。
根据旋转周期计算转速，并显示在液晶显示屏上。
3.2显示程序：通过LCD库函数控制液晶显示屏，可以实时显示测量结果和其他信息。
3.3 声音提示程序：通过buzzer库函数控制蜂鸣器，可以在判定旋转速度异常时发出警报声。
4.系统设计步骤4.1连接硬件组件：将AT89C52单片机与光电传感器、液晶显示屏和蜂鸣器进行连接。
确保硬件连接正确可靠。
4.2编写测量程序：使用C语言编写测量程序，通过外部中断或定时器中断来检测光电传感器输出信号的上升沿和下降沿，并计算转速。
4.3编写显示程序：使用C语言编写显示程序，通过LCD库函数控制液晶显示屏，实时显示测量结果和其他信息。
4.4 编写声音提示程序：使用C语言编写声音提示程序，通过buzzer库函数控制蜂鸣器，根据旋转速度判定发出警报声。
5.测试和调试完成程序编写后，将程序烧录到AT89C52单片机中，进行测试和调试。
通过连接旋转物体，观察液晶显示屏和听取蜂鸣器的声音，检查系统是否正常工作。
根据实际测试结果，对程序进行调整和优化，以提高系统的性能和稳定性。
传感器原理课程设计-基于单片机转速测量显示装置的设计
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。
基于单片机的数字转速表设计
【 摘
要 】 数 字转速表设计是 以单 片ｔ Ａ ８ Ｓ ２ 为控制芯片 ， ￣（ Ｔ ９ ５ ） 利用￥ ２ ｇＮ机三个 定时器的特点 运 用 转 速 测 量 ５ ５
Ｍ厂 法 ， 过 对 光 电编 码 盘输 出的脉 ；信 号 测 量 ， 得 电动机 转速 测 量 ， 度 高 ， 围 宽 ｒ 通 中 获 精 范
１ ． 方案论证 ３
图 ２ 控 制 电 路
３ 系统仿真 及调试 １
３１ 软 件 编 译 与 调 试 ．
本设 计 在软 件上 采 用 了 Ｍ ／怯 测 量转 速 ， 精度 ７ 在 和 分 辨率 方 面 ， 都高 于 朋 法 或 法 ， 别是 在数 据 处 特 理 方 面 ， 可能 地 减 少量 化 误 差 。 因为 Ｍ／ 法需 要 ３ 尽 Ｔ 个 定 时／ 计数 器 完 成 ； 以控 制 芯 片选 择 Ｔ ８ Ｓ ２ 所 ｒＡ ９ ５ ．
ＬＣＤ １ ０ ２ ６
转 速表 作 为 机械行 业必 备仪 器之 一 ， 用来 测 定 电 机 等机件 的转速 、 线速度 或频 率 。在 电机 、 电扇 、 纸 、 造 塑料 、 化纤 、 机 、 车 、 洗衣 汽 飞机 、 等行业 中 ， 速表 轮船 转 都得 到广泛 应用 随着 社会经 济 、 学技术 发展 ， 科 埘转 速表 的要求 越来 越高 ．单 片机 具有 体积小 、 成本 低 、 功 能强 、 智能 化等优点 ， 将 片机 嵌 入到 转速表 内可 以改
（Ｊ １
采用 Ｍ／ 法 测速 Ｅ 应保 证 高频 时钟 脉 冲计数 器 Ｔ 卜， ｊ 与输 入脉 冲计数器 同时 开启 和关闭 ， 以减 少误 差 ， 只有 等 到输 入脉 冲 的边 沿到 达 时 ， 两个 计数 器 才 同时允 许 开 始或停 止计 数 ： 由 于 ／１ 的计数 值 和 ： ７ 法 郁 随 着转 速 的变 化 而 变 化 高 速 时 ， 当 于 法测 速 ， 相 最 低速 时 ， ＝ ， １ 自动 进 人 ７ 测速 ， 法 因此 ， ７ 测 Ｍ／ 法 速 能适用 的转速 范 明 大 于前 两 种 ， Ｉ前ｆ 是 ｉ 一泛使
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。
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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。