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基于单片机的电机转速测量系统设计(答辩版)完整毕业设计论文附图及源程序.doc

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基于单片机的电机转速测量系统设计(答辩版)完整毕业设计论文附图及源程序.doc

毕业设计(论文)说明书1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MSC51(单片机);转速;传感器毕业设计(论文)说明书2ABSTRACTINTHEPROJECTPRACTICE,WEWILLMEETEACHKINDTONEEDFREQUENTLYTOSURVEYTHEROTATIONALSPEEDTHESITUATION,THESURVEYROTATIONALSPEEDMETHODDIVIDESINTOTHESIMULATIONTYPEANDTHEDIGITALTWOKINDSTHESIMULATIONTYPEUSESMEASUREDTHATTHEFASTGENERATORISTHEDETECTINGELEMENT,OBTAINSTHESIGNALSIMULATESTHEQUANTITYDIGITALUSUALLYUSESTHEELECTROOPTICALENCODER,THEHALLPARTANDSOONISTHEDETECTINGELEMENT,OBTAINSTHESIGNALISTHESIGNALIMPULSEALONGWITHMICROCOMPUTERSWIDESPREADAPPLICATION,SPECIALLYHIGHPERFORMANCEPRICECOMPAREDTOMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITSAPPEARANCE,THETACHOMETRICSURVEYUSESGENERALLYTAKETHEMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITASTHECOREDIGITALMEASURINGTECHNIQUEIGRADUATEDFROMTHEDESIGNOFTHEISSUEISCONTROLOFTHEINTELLIGENTUSEOFSCMSPEEDMEASURINGINSTRUMENTTHESYSTEMISTHEMOTORSPEEDMEASUREMENT,ANDPCANDCANCOMMUNICATETHATTHEMOTORSPEED,ANDTOOBSERVETHEMOTORRUNNINGTHEBASICSITUATIONTHEMAINDESIGNAT89C51CONTROLASTHECORE,BYTHEHALLSENSOR,LEDDIGITALCRT,HIN232CPELEVELCONVERSION,ANDARS232DETAILEDMEASUREMENTSOFTHESPEEDOFTHESCMSYSTEMANDPCANDTHESERIALCOMMUNICATIONBETWEENTHEMICROCONTROLLERGIVEFULLPLAYTOTHEPERFORMANCEOFTHESCMTHISPAPERISTOMEASURETHESPEEDANDDISPLAYEDINFIVELEDDIGITALPIPETHEADVANTAGEOFASIMPLEHARDWAREANDSOFTWARECAPABILITIESIMPROVE,MEASURINGSPEED,HIGHPRECISIONANDCONTROLSYSTEMRELIABLE,COSTEFFECTIVEANDSOONKEYWORDMSC51ONECHIPCOMPUTER;SENSOR;TACHOMETER毕业设计(论文)说明书3目录摘要1ABSTRACT21序言12系统功能分析221系统功能概述222系统要求及主要内容33系统总体设计431硬件电路设计思路432软件设计思路44硬件电路设计641单片机模块6411处理执行元件6412时钟电路10413复位电路11414显示电路1242霍尔传感器简介15421霍尔器件概述15422霍尔传感器的应用16423AH41霍尔开关1743发送模块185软件设计2251单片机转速程序设计思路及过程22511单片机程序设计思路22512单片机转速计算程序23513二十进制转换程序2452程序设计276系统调试2961硬件调试2962软件调试3063综合调试32毕业设计(论文)说明书464故障分析与解决方案3365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毕业设计(论文)说明书11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。本系统主要由传感器,单片机AT89C51构成。可以对大范围转速进行测量,测量的转速精度高,还可以和PC机时时通信,实现对电机转速的测量。单片机的英文名称是MICROCONTROLLERUNIT,缩写为MCU,又称为微控制器,它是一种面向控制的大规模集成电路芯片。它具有功能强、体积小、可靠性高、应用简单灵活,因而使用非常广泛,有力地推动各行业的技术发展和更新换代。本文首先在第二章绪论介绍了此系统的功能、技术指标以及主要内容等;在第三章论述了总体设计过程,确定了技术指标及器件的选择;第四章着重描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种芯片功能与特性;在第五章中重点剖析了软件设计的过程;最后在第六章中具体论述单片机、电平转换电路、通信的处理及调试。由于本人水平有限,加之时间仓促,论文中难免会有错误和不足之外,不够理想、许多方面还需要继续完善和改进。在这里恳请指导老师和各位专家老师批评指正。在此特别感谢我的指导老师郭顺京老师的大力指导。毕业设计(论文)说明书22系统功能分析21系统功能概述功能系统主要实现功能是AT89C51单片机接收霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行记数计算出电机转速送到LED显示,同时数据传给PC机,并在PC机屏幕上显示出来。记录各时段的转速,画出VT坐标图。组成及框图本系统通信部分是单片机经电平转换电路HIN232CP之后,通过串口RS232发送数据,由PC微机接收,微机部分用VISUALBASIC软件编写的界面作为PC机部分与单片机进行串口之间通信。传感器电路、转速测量、LED显示、电平转换电路设计等将在以下章节作详细地设计。图21系统硬件电路应用从实用的角度看,评价一个系统实用价值的重要标准,就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。转速测量系统具有大范围、高精度等优点、测量速度快,这种系统将会有良好的应用。传感器单片机AT89C51电平转换电路LED显示驱动电路送PC机界面毕业设计(论文)说明书322系统要求及主要内容将霍尔传感器产生的脉冲信号输出入到单片机的外部中断0口,单片机工作在内部定时器工作方式0,对周期信号进行内部记数,调用计算公式算出转速,调用显示程序显示在LED上,同时通过串口向上位机发送转速数据。主要内容(1)单片机部分主要完成电机转速的测量(2)LED部分主要是把转速显示出来,显示范围6036000R/MIN(3)发送部分主要是完成电平转换,送RS232向PC发送数据。(4)PC机部分主要完成将数据显示在界面并描绘出VT图23系统技术指标系统主要完成以下功能测量系统1设计并制作单片机的转速测量的硬件系统;2用汇编语言完成转速测量的软件系统;3要求把转速显示在5位LED上,精度为01;4能向上位机发送数据;5用9针RS232即可;通信部分1在微机部分采用VISUALBASIC编制RS232通信软件;2通信软件具有数据接受编辑框;3通信软件要适时对数据的记录,用时间曲线表示;根据系统要实现的功能以及要求,要实现单片机的转速测量主要是各个模块的设计,定时器记数功能、以及LED驱动、电平转换及PC机之间的通信。单片机可通过编程控制外围部件,能实现较高的自动化程度。以它为系统核心的控制模块可实现主从控制,完成预定的任务。毕业设计(论文)说明书43系统总体设计31硬件电路设计思路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,设计出系统的原理框图、电路原理图。89C51单片机通过INT0输入传感器的脉冲信号,P0口P2口接LED动态显示。另由于PC系列微机串行口为RS232C标准接口,与输入、输出均为TTL电平的89C51单片机在接口规范上不一致,因此TTL电平到RS-232接口电平的转换采用HIN232CP接口芯片,该芯片可以用单电压(5V)实现RS232接口逻辑“1”(3V~15V)和逻辑“0”(3V~15V)的电平转换。转速测量部分的硬件设计思路本次设计单片机部分的硬件框图如图2-1所示。图31单片机部分硬件框图具体详细的叙述将在下面的章节中逐一介绍。32软件设计思路软件需要解决的是定时器0的记数和外部中断0的设定、由于测量的转速范围大,所以低速和高速都要考虑在内,关键在于一个四字节除三字节程序的实现。显示部分、需要有一个二进制到十进制的转化程序,以及复位电路CPU执行单元显示电路时钟电路发送电路毕业设计(论文)说明书5转换成非压缩BCD的程序后、才能进行调用查表程序送到显示。PC机串口和单片机串行口的工作方式,包括串行口的通讯速率、奇偶校验位、停止位等均由通信部分的软件部分实现。软件工作流程霍尔传感器利用磁电效应产生一周期脉冲向单片机的外部中断0(P32)口发送一个中断信号,定时器工作在内部定时,TH0、TL0设定初值为0,作为除数的低两字节,利用软件记数器、定时器0中断的次数作为除数高字节。中断完毕读取内部记数值作为除数,调用除法程序计算转速,再对二进制数进行一系列变换后调用查表显示程序,显示在LED上。(同时调用传送程序向上位机送数据,这里不是本文重点)转速部分软件设计思路AT89C51单片机的P32口接收传感器的信号。主要编写一个外部中断服务程序INT_0,读取记数值的三个字节,并再次清0记数初值以便下次的记数和计算。调用两字节二进制三字节十进制(BCD)转换子程序BCD,再调用十进制转换成非压缩BCD程序CBCD、最后调用查表程序送显示。为了和PC通信,系统要求单片机晶振110592MHZ。软件的具体设计我们将在下面的章节中作详细介绍。

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