单片机速测量系统的设计
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。
单片机车速测量系统
科技信息
Ｏ＊械与电子Ｏ Ａ
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ ＩＦ Ｒ ＴＯＮ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ
２０ ０６年
第 ｌ 期 ２
单片机车速测量系统
李 文奇 （ 吉林铁 道职 业 技术学 院 吉林 吉林 １２ ０ ） ３ ０ ７
摘 要： 以单 片机 ＭＣ 一 ０ １ Ｓ ８ ３ 为控制掇心 ， 用霍 尔集成传毒嚣作 为州量车速 的检 州元件 。ｔ后用字符型液晶显示嚣 １０ （ Ｄ ４ ８ 控． ） ６２ Ｈ ４ ７ ０ ４ 显
一
车速测量 中断服务子程序。 单片机外部中断 ｌ ： 于霍尔传感 断１接 ３
器 的输 出端 。主轴每转 半圈将 产生一次 中断请求信号 申请中断。单片 机对在 １ 内计效的值进行处理 ， 秒 转换成每小时的车速送显示缓 冲区 以备显示 。 具体算 法如下： 单片机每秒计效到 １个值 即 ｎ２ｄ 。 ｒ 设 １ ／ 、ｅ 则 Ｉ ， ２ ｒ － ｏＩ／ ｉ 、， ３ ｒｒ ｎ再将 计效值 乘 ６ 日 ｒ ａ ０便可得 到每小 时的车速值 。 中断服务子程序流程图如图 ２所示。
三、 系统原理与软件设计 系统原理 图如 图 ３ 所示 。 软件设计分为主程序 、 效据处理程 序、 按 键和修改程序 、 测速 中断服务程序 、 液晶显示程序五个 部分。
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开碍 ｐ Ｐ ■喝 ｌ 删● ＩＪＩ 、 ， Ｄ ＊ 事ｒ 们 】 ■ ■ 内 、 ｔ
来。 二 、 速 的 测■ 车
速度传感器用磁 钢 、 霍尔元件组成 。将一排磁性 圆盘固定装 在车 轮主轴上。圆盘边缘等距离用对氧树脂粘贴块状磁钢 ， 钢采用永久 磁 磁铁分割成的磁力较强 的小磁块 。 尔元件 相对位 置发生 变化 。 翟 通过
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。
基于单片机的车速测量系统设计
机电信息2009年第24期总第234期基于单片机的车速测量系统设计王松林傅和平（洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南洛阳４７１０２２）摘要：基于单片机的公路车速测量系统，详细介绍了系统的设计方案、工作原理、硬件结构、软件设计。
该系统采用单片机STC11F01E作控制和运算单元；用红外光电传感器监测车辆的通过并由单片机计算车速，如果车速超出设定范围可将数据保存并启动报警及交通录像系统。
关键词：单片机；车速测量；红外光传感器在公路上超速行驶是较为常见的交通违章，且是引发交通事故的重要原因。
交管部门要对超速违章进行管制和处罚必须有可靠的车速测量系统。
现在应用的一般为雷达测速系统。
但现在市场上有车载“电子狗”可以提醒车主是否进入雷达测速区[1]，使有些违章车辆逃避超速处罚并在不测速路段超速行驶。
本文设计一种小型简单的测速系统，适合隐蔽安装，并且测速可靠，工作稳定。
1系统总体设计车速测量系统采用单片机作为控制和处理单元，两个外部检测电路检测是否有车辆通过，如图1所示，当车辆经过检测电路A 时，单片机开始计时，当车辆经过检测电路B 时，单片机停止计时，根据AB 电路安装的距离和计时时间可就算出车速，当车速超出设定范围时，单片机启动报警电路和摄像系统，并可将数据保存，或远传给上位机，以备查询。
2硬件电路设计作为系统的控制核心，单片机选用STC11F01E [2]，STC11F01E 是一款高速度单片机，晶振频率选择12MHz ，每个机器周期只有1／12μm ，它有2个8位并行双向输入／输出（I ／O ）端口，5个支持掉电唤醒的外部中断，2个16位可编程定时计数器，1KB 内部程序存储器，256B 数据存储器，并且有2K 的EEPROM ，可将违章相关信息或其它重要数据永久保存。
检测电路采用38KHz 调制红外光电传感器，该传感器包括红外光发射部分和接收部分，发射和接收部件分别安装在道路两侧，发射管一直发出38KHz 的调制红外光，无物体遮挡可被接收管接收，接收管只对38KHz 的红外光起作用。
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。
基于单片机的高速列车测速系统的设计
基于单片机的高速列车测速系统的设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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对于单片机车速检测的总结
对于单片机车速检测的总结单片机车速检测是通过使用单片机（微控制器）和相关传感器来实现对车辆速度的监测和检测。
以下是对单片机车速检测的总结：1. 检测原理：•单片机车速检测通常利用传感器测量车辆通过的时间和位置，然后计算车速。
常用的传感器包括光电传感器、磁敏传感器、超声波传感器等。
2. 光电传感器：•使用光电传感器时，车辆通行时会遮挡传感器，通过检测遮挡的时间来计算车速。
光电传感器适用于需要高精度的场景。
3. 磁敏传感器：•磁敏传感器检测车辆通过时磁场的变化，根据变化的频率和持续时间计算车速。
磁敏传感器适用于车辆通过较慢的区域。
4. 超声波传感器：•超声波传感器发射超声波，通过测量超声波的返回时间计算车辆的距离和速度。
适用于需要非接触式检测的场景。
5. 数据处理和算法：•单片机通过获取传感器数据，进行数据处理和算法运算，得出车速的结果。
常见的算法包括时间差法、频率计数法等。
6. 精度和误差校正：•确保车速检测系统的精度，可能需要进行误差校正。
这包括校正传感器的灵敏度、考虑环境因素对检测的影响等。
7. 数据存储和输出：•单片机可以通过存储设备（如SD卡）记录车速数据，也可以通过通信模块将数据传输到外部系统。
这有助于实时监测和后续数据分析。
8. 电源管理：•有效的电源管理对于车速检测系统至关重要，尤其是对于远程或长时间运行的系统。
优化电源管理可延长系统寿命。
9. 抗干扰能力：•单片机车速检测系统应具有良好的抗干扰能力，以保证在不同环境和天气条件下的可靠性。
10. 法规和标准遵循：•在设计和使用单片机车速检测系统时，需要遵循相关的法规和标准，确保系统符合交通法规和安全标准。
综合考虑上述因素，可以设计出可靠、高效的单片机车速检测系统，用于交通管理、道路安全监控等应用。
单片机控制的速度测量与报警系统
３． Ｏ１７
３． ９８ ７ ５． Ｏ２ ８ ６． ＯＯ ４
９２ ． ２ １１ ０ ． ０
１ １ ４． ３９ １ ３ ６． ７７
表 ２ 电机 空载 电压 、 电 流 与 转 速 电机 空 载 电压 （ Ｖ）
６
电流 （ Ａ）
０． ８５
０ ． ９ ０
转速 （ ｒ ／ ｓ ）
１ ３ ７． ９ ２ ００． ６
９ １ ２ １ ５
１． ０２
２７ ５． ４ ３５ ２． ６
１． １ ０
３ 结 论
本 文介绍 了一 种基 于霍 尔传 感器 Ａ４ ４ Ｅ的车辆 速 度测 量 装 置 ， 以单 片 机 ＡＴ８ ９ Ｃ ５ １为核 心 ， 结合 霍 尔传 感 器及 相关 信号调 理 电路 ， 采用 定时 器定 时 中断 的方 法设 计 电机 转 速 测量 系 统 。通 过实 验 测试 和
２ 实 验 测 试 和 验 证
通 过霍 尔传 感器 接受 的 电磁 信 号 ， 输 出如 图 ５ 所 示 的高低 电平 信号 ， 再输 入到 单片 机进行 处理 。通
过 调节 电机 的加 载 电压和 电流 ， 使 用 万用 表 （ 型 号 ＶＣ ９ ８ ０ ７ Ａ＋ ） 、 直 流 稳压 电源 （ 型号 Ｅ Ｍ１ ７ １ ５ Ａ） 、 示 波
器（ 型号 Ｄ Ｓ ５ ０ ４ ２ ＭＡＥ ） 对 系统 进行 了测试 和验 证 。实验测 试 了从低 速 到高速 的不 同速 度值 ， 结 果 如表 １
所示 。通过 与 电机厂 家提 供 的空 载 转 速 参数 （ 表 ２ ） 进行 比较 ， 发 现 本 系 统 测试 的 实 验结 果 非 常 准 确 。
第 ６期
明 星 ， 等： 单 片 机 控 制 的 速 度 测 量 与 报 警 系 统
基于单片机的无人机真空速测量系统设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｄ ｍ ｅ ｓ ｒ ｎ ｙ ｔ ｍ ｎ ｎｍ ａ ｓｇ ｆｒ ａ －ａ ｒ ｐ ｅ ａ ｕ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｉ ｕ ｎｎｅ ｅ ｉ ｌｖ ｈ ｃ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ＣＵ ｄ ａ ｒａ ｅ ｉｌ ａ ｅ ｎ Ｍ
ＹＡＮＧ ｉｇｚ ｉＹＡＮ Ｊａｍｉｇ，Ｌ ａ Ｌｎ －ｈ ， ｉ— ｎ Ｉ Ｃｈ ｏ
（ Ｄ ０和 Ａ Ｃ１ ，静 压 和 动 压 传 感 器 输 出信 号 经 放 大 调 零 Ａ Ｃ Ｄ ）
后 。 分别送入单片机 Ａ 可 Ｄ转 换 输 入 端 转 换 为 数 字 信 号 。
３２ 单 片 机 处 理 电 路 ．
数， 的插值 区间 ，】 （） ６分成一系列 子区间 ， 在每一个子 区间
统 的 设 计 ， 系 统 测 量 结 果 的相 对 误 差 小 于 ４ 能 够 满 足 无 该 ％，
１ 示 。 压 传 感 器 和 动 压 传 感 器 感 受 到 静 压 和 动压 ， 分 别 所 绝 并 将 其 转 换 为 相 应 的电 压 信 号 。由 于传 感 器 的输 出信 号 较 为 微 弱 ． 此 ． 须 通 过 放 大 电路 和 调 零 电 路 以及 滤 波 电路 对 其 因 必 进 行处 理 ，产 生 符 合 要 求 的信 号 ，然 后 传 送 到 Ａ Ｄ转 换 输 入 端 。 片 机 自带 的 Ａ Ｄ 转换 器 将 静 压 和 动 压 的模 拟 电压 信 号 单 ／ 转 换 为 数 字 信 号 ，并 送 入 单 片 机 Ｃ Ｕ进 行 处 理 ，Ｐ Ｐ Ｃ Ｕ根 据 真 空 速计 算 公 式 计 算 出相 应 真 空 速 值 。计算 结 果 通 过 串 口发 送
作 者 简 介 ： 灵 芝 （９ ６ ） 女 ， 西 西安 人 ， 士研 究 生 。研 究方 向 ： 杨 １８ 一 ， 陕 硕 测量 与控 制 系统 。 １８ ０ －
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。
基于单片机的速度测量系统设计
基于单片机的速度测量系统设计
简介
本文介绍了一种基于单片机的速度测量系统设计方案。
该系统
可以通过输入旋转轴转速测量出物体的线速度。
设计原理
通过旋转轴转速来确定物体的线速度，这是基本的物理学原理。
在该系统中，使用光电编码器来测量旋转轴的转速，并且使用单片
机进行数据处理。
通过旋转轴的周期性信号，我们可以测量每个周
期的时间，进而计算出旋转轴的转速。
最后根据物体旋转半径，计
算出物体的线速度。
系统组成
该系统由光电编码器、单片机、电路板和显示器等组成。
光电
编码器测量旋转轴的转速，并通过IO口将编码器信号输入到单片机。
单片机通过计算来测量旋转轴转速，并且计算物体的线速度。
计算的结果可以在显示器上显示。
系统特点
该系统具有精度高、响应速度快、成本低等特点。
另外，由于旋转轴转速的直接输入，该系统对于不同形状和大小的物体都具有一定的适用性。
总结
基于单片机的速度测量系统是一种简单有效的测量物体线速度的方法。
在实际应用中，可以根据需要进行适当的改进和扩展，以满足更复杂的测量要求。
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关键词：单片机；速度测量；霍尔传感器；LED目录1总体设计 (1)1.1系统设计方案论证 (1)1.2本系统设计的主要内容 (1)2单片机速度测量系统 (2)2.1单片机速度测量原理 (2)2.2单片机速度测量系统结构框图 (2)3系统硬件设计 (2)3.1传感器概述 (2)3.1.1霍尔传感器的基本工作原理 (3)3.1.2 CS3020霍尔传感器 (4)3.1.3霍尔传感器的硬件连接 (6)3.2 MCU控制系统的设计 (6)3.2.1 CPU的选用 (6)3.2.2 AT89S51主要特性和引脚说明 (7)3.2.3 单片机最小系统 (9)3.3 LED数码管显示器 (10)3.4单片机测速系统总原理图 (11)4系统软件设计 (12)4.1程序流程图 (12)4.2 程序功能 (13)4.3 程序调试 (14)参考文献 (15)附录 (15)1总体设计1.1系统设计方案论证现在测量速度的方法有很多，可以采用不同的器件做出多种测速器。
在这里讨论了两种方案。
方案一：光电式脉冲发生器。
主要由光源、光敏器件和遮光盘组成。
水轮旋转带动遮光盘旋转，当遮光盘没有遮住光源时，光源的光射到光敏器件上，光敏器件中有电流流过，于是在输出端产生电压输出。
其脉冲频率与水速成正比，经过单片机处理后，即可得出水的速度。
这种光脉冲发生装置，在转换速度较高的情况下，由于水流动中的振动引起的光脉冲干扰等问题不好解决，现在采用的不多。
方案二：磁电式脉冲发生器。
将导磁材料的齿轮固定在转轴上，对着齿轮端面固定一块磁钢，霍尔元件贴在磁钢的一个端面上，随着齿轮转动，元件的输出呈周期性变化，经整形和放大后输出方波脉冲。
霍尔传感器输出频率与转速成正比，此信号经单片机处理后，即可得出水流的速度。
本设计测量要求稳定性好，灵敏度高和精度高，而且对水流速度的测量要求传感器能够适应各种各样的环境。
所以这里选择方案二。
其原因还有三点：其一是霍尔传感器输出信号电压幅值不受转速的影响；其二是频率响应高，其响应频率高达20kHz，相当于水速为1000km/h时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。
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/T法(频率周期法)。
测频法一般用于高速测量，在转速较低时，测量误差较大；而测周期法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大；频率周期法结合了上面两种方法的优点，但是此种方法要求单片机有3个定时/计数器。
考虑上面三种因素，该系统选择测频法。
1.2本系统设计的主要内容根据上面选择的方案，本设计主要内容由以下三大部分组成：一、信号的采集。
这部分主要是用霍尔转速传感器采集水轮转速的信号，并将采集的信号传给单片机。
二、单片机数据处理。
这部分主要是使用51系列单片机采用适当的算法来编程快速准确地对采集的数据进行相关运算并得出结果。
此部分是本设计的重点和难点。
三、LED数字显示。
这部分主要是对测得的结果通过4位LED数码管显示给用户。
用单片机AT89S51作为控制核心，通过霍尔传感器来检测汽水的运转情况进而实现水速度的测量，最后用4位LED数码管直观的将速度显示给用户，保留一位小数位。
该测量方法是数字式测量方法，代替了传统的机械式或模拟式结构，测量精度有了很大的提高，具有很大的实用价值。
2单片机速度测量系统2.1单片机速度测量原理根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在水轮转轴上的转盘边沿（如果要提高测量精度，可以在转盘边沿多固定2到3个磁钢），转盘随着轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转。
在转盘附近安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转一周时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出一个脉冲信号，转盘转了多少转霍尔器件就输出多少个脉冲信号，将输出的脉冲信号送到单片机的计数口，利用单片机的定时/计数器进行定时和计数，测出脉冲的周期或频率即可计算出水轮转速。
通过单片机软件设计，把转速转换成线速度。
转速即是角速度，线速度=角速度*周长。
2.2单片机速度测量系统结构框图根据霍尔转速测量原理，可以画出单片机速度测量系统的结构框图。
结构框图如图3-1所示。
图3-1 单片机速度测量系统结构框图由霍尔传感器采集水轮转速的信号，并将采集的信号传给单片机，利用单片机的定时计数器功能和编写的程序将采集的信号转换成数据，通过数码管将数据显示出来。
3系统硬件设计整个系统主要包括霍尔转速传感器、单片机和LED显示模块三大部分组成。
各个硬件部分将在后面详细阐述。
3.1.1霍尔传感器的基本工作原理霍尔传感器是利用霍尔效应原理，通过磁场、电流对被测量的控制，使包含有被测量变化信息的霍尔电压发生变化，在利用后继的信号检索和信号放大电路，就可以得到被测量的信息。
正因为霍尔传感器的基本原理霍尔效应只包含了磁场、电流、电压三个常用物理量，使得采用霍尔传感器对被测量的测量简单易行，而磁场强度、电流、电压是磁场、电场的基本物理量，所以霍尔传感器可以进行精确的非接触测量。
1．霍尔效应在一块半导体薄片上，当它被置于磁感应强度为B的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将产生一个大小与控制电流I和磁感应强度B乘积成正比的电势UH，即UH=KhIB，其中Kh为霍尔元件的灵敏度，Kh值越大，灵敏度就越高，该电势称为霍尔电势。
在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3、C4间取出霍尔电压UH，C3、C4称为敏感电极。
将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件。
图4-2霍尔效应2．工作原理霍尔开关集成电路由稳压器、霍尔元件、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成。
在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。
之后，磁感应强度再增加，仍保持导通态。
若外加磁场的磁感应强度值降低到BRP 时，输出管截止，输出高电平。
通常称BOP为工作点，BRP为释放点，BOP－BRP=BH称为回差。
回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。
集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经过斯密特触发器进行整形、放大后输出脉冲方波信号。
霍尔传感器内部结构如图4-3所示。
图4-3 霍尔传感器内部结构方框图3.1.2 CS3020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门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
考虑到用于汽水速度测量这种特殊环境下，在本设计中选择了CS3020霍尔传感器，该系列霍尔开关电路传感器广泛用于汽水工业和军事工程中。
如图4-4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4-4 CS3020的外形图CS3020是由电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于矩形或者柱形磁体下工作。
当磁钢随水轮轴旋转时，霍尔传感器受磁场的影响，霍尔器件输出一个脉冲信号。
感受到磁场的时候输出一个低电平，没感受到磁场的时候输出高电平。
工作特点如下：●电源电压范围宽●开关速度快，无瞬间抖动●工作频率宽●寿命长、体积小、安装方便●能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口极限参数见下表4-1参数符号量值单位电源电压VCC25V磁感应强度B不限mT输出电流IOL 25mA工作环境温度TA-40~125℃贮存温度TS-55~150℃电特性见下表4-2（TA=25℃）参数符号测试条件CS3020单位最小典型最大电源电压VCCVcc=4.5～24 4.5—24V输出低电平电压VOLVcc=4.5V,V o=Vccmax,B=50mT,Io=25mA—200400mV输出漏电流IOHV o=Vccmax,VCC开路—0.0510μA电源电流ICC V o=Vccmax,VCC开路—812mA输出上升时间tr Vcc=12V,RL=480ΩCL=20pF—0.12 1.2μS输出下降时间tf—0.14 1.4μS磁特性见表4-3（VCC=4.5～24V）参数符号CS3020单位最小典型最大工作点BOP7—35mT释放点BRP5—33mT回差BH2——mT3.1.3霍尔传感器的硬件连接霍尔传感器的标志面对着自己，从左至有右分别是接5V电压，接地，脉冲输出。
如图4-5所示是霍尔传感器的硬件连接图。
图中R1是限流电阻，C1、R2起滤高频的作用。
当霍尔元件感受到磁场的时候引脚3输出低电平，三极管导通，单片机P3 .5口接收到高电平脉冲；当霍尔元件没有感受到磁场的时候引脚3输出高电平，三极管截止，单片机P3 .5口接收到低电平脉冲。
图4-5 霍尔传感器的硬件连接图3.2 MCU控制系统设计3.2.1 CPU的选用AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的A T89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
3.2.2 AT89S51主要特性和引脚说明AT89S51有PDIP、PLCC、TQFP三种封装方式，以适应不同产品的需求。
其中最常见的就是采用40Pin封装的双列直接PDIP封装，其引脚排列见如图4-7所示。
图4-7 AT89S51芯片引脚排列图1．主要特性：●与MCS-51产品指令系统完全兼容●4K字节可编程FLASH存储器●1000次擦写周期●全静态工作：0Hz-24KHz●128*8位内部RAM●32个可编程I/O口线●两个16位定时/计数器●6个中断源●可编程串行通道●低功耗的闲置和掉电模式●片内振荡器和时钟电路2．管脚说明：VCC：供电电压。