基于AVR单片机转速测量和行程测量系统的设计.doc

基于AVR单片机的转速测量和行程测量系统一 设计目的，思想和功能通过设计转速测量系统，熟悉AVR单片机的使用和利用ICC软件编程，设计出一种具有一定实用价值的转速测量系统，并用于行程测量和超速报警等仪器。通过实用光电开关，将外界的转动信号，转化为电信号，来触发单片机内部的计时中断，结合内部的定时系统，就可以测出外部信号（转动）的频率，换算成转速。然后将转动次数累加，转换成行程。 我们的仪器可以实现对风扇等器物的转速的测量，也可以应用于对汽车等交通工具行程和速度的测量。二 硬件设计思想和电路原理图（1）、硬件电路流程光电开关ATmeaga16转速显示超速警报行程显示三 电路原理图三 如何使用硬件资源 光电开关使用时，将其接地端接在单片机某个输出低电平的引脚上，信号输出端接在单片机的输入引脚上。四 软件设计流程系统初始化T0外部中断，100个外部脉冲中断一次T2内部计时中断，每504us中断一次扫描断数码管清零并初始化T2计数器，赋值转速，圈数自加，就绪标志置位计时变量自加进入主函数判断刷新标志是否为1是否求出转速，行程并送显示区，判读是否需警报，清零就绪标志等待五 程序/ICC-AVR application builder : 2008-5-31 7:42:42/ Target : M16/ Crystal: 1.0000Mhz#include #include flash unsigned char led_710=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;flash unsigned char position8=0x08,0x04,0x02,0x01,0x80,0x40,0x20,0x10;unsigned char dis_buff8;/ 显示缓冲区，存放要显示的8个字符的段码值unsigned char posit;intok = 0;unsigned char new;long int freq;unsigned long int zhuansu,xingcheng=0,a=0,b=0;void port_init(void) PORTA = 0x00; DDRA = 0xFF; PORTB = 0xf0; DDRB = 0xf0; PORTC = 0x00; /m103 output only DDRC = 0xFF; PORTD = 0xff; DDRD = 0xFF;/call this routine to initialize all peripheralsvoid init_devices(void) /stop errant interrupts until set up CLI(); /disable all interrupts port_init(); MCUCR = 0x00; GICR = 0x00; TIMSK = 0x00; /timer interrupt sources SEI(); /re-enable interrupts /all peripherals are now initializedvoid display(void)PORTD = 0x00;PORTA = led_7dis_buffposit;if (posit=1|posit=5) PORTA = PORTA | 0x80; PORTD = positionposit; if (+posit =8) posit = 0;/ T/C0 比较匹配中断服务，100个计数脉冲中断一#pragma interrupt_handler int2_isr:20 void int2_isr(void)new = TCNT2;TCNT2 = 0;TIFR |= 0x02;zhuansu= freq;xingcheng=a; /a用来累计行程xingcheng+;freq = 0;ok = 1;/ T/C2 比较匹配中断服务，504us一次#pragma interrupt_handler int0_isr:4 void int0_isr(void)freq+; SEI();/ 开中断，允许中断嵌套，T/C0中断可打断该中断服务display();void to_disbuff(void)/ 频率，行程值转化为BCD码送显示缓冲区unsigned char i,j=3;unsigned char x,y=7;for (i=0;i=3;i+)dis_buffj-i = zhuansu% 10;zhuansu = zhuansu/ 10; /在PD0到PD3输出转速的值for(x=0;x=3;x+)dis_buffy-x=xingcheng%10;xingcheng=xingcheng/10; /在PD4到PD7输出行程的值void main(void) unsigned char i;port_init();init_devices(); DDRA=0xFF;/ LED数码管 DDRD=0xFF; / T/C2初始化 TCCR2=0x0A;/ 内部时钟，8分频（1.0000M/8=125KHz），CTC模式， TCNT2=0x00;/ 基时为8us OCR2=0x3E;/ OCR2 = 0x3E(62),(62+1=63)/125 = 0.504ms/ T/C0初始化 TCCR0=0x0E;/ 外部T0脚下降沿触发计数，CTC模式 TCNT0=0x00; OCR0=0x63;/ OCR0 = 0x62(99),(99 + 1) = 100 TIMSK=0x82;/ 允许T/C2、T/C0比较匹配中断 for (i=0;i400)PORTB&=0x0f; /超速警报灯显示 if (b=400) PORTB|=0xf0; 五 测试过程和测试数据第一次测试 2008年6月6日 12号宿舍楼123宿舍 测试对象 电风扇数据：转速 3.97 4.52 4.53 4.53 4.53 4.53 4.52 4.52 行程 0.31 0.62 0.94 1.26 1.57 1.88 2.20 2.51报警 无 有 有 有 有 有 有 有第二次测量 2008年6月7日 12号宿舍楼123宿舍 测试对象 电风扇转速 2.01 4.53 4.53 4.52 4.53 4.53 4.52 4.53 行程 0.31 0.62 0.94 1.26 1.57 1.88 2.20 2.51报警 无 有 有 有 有 有 有 有第三次测量 2008年6月7日 12号宿舍楼123宿舍 测试对象 电风扇转速 4.02 5.53 5.54 5.53 5.54 5.52 5.53 5.54行程 0.31 0.62 0.94 1.26 1.57 1.88 2.20 2.51报警 无 有 有 有 有 有 有 有数据解释：开始时由于各器件尚未就绪，开机后不能直接进入测试状态，故，测试数据偏低。形成测量时，默认为半径为0.5米。对于不同的器件，可以按实际情况稍作修改。六 分析相应指标参数（1）测量的绝对误差：由于TC2计数器有1的误差，所以测量周期的绝对误差为+/-（8us/63），若考虑中断响应事件的影响，若考虑中断响应时间，则绝对误差为+/-（812）/63us.，即周期测量的绝对误差。可见测量的时间越长相对误差越小。（2）最低转速测量值0r/sfreg长度为32位.最大计数值为4294967295.可以记录的100个脉冲之间的时间间隔为34359738360us。频率值为0.00029hz，则响应的转速值为0.00097r/s.。(3)最高测量转速70r/s左右我们令数码管在转33圈时刷新一次，如果一秒钟刷新两次，我们无暇分辨的话，最高测量的转速应为70r/s左右。（3）使用资源2个定时器，2个中断。（4）筮待改进之处： 我们的产品针对只有三个叶片的风扇或车轮设计，如果要测量其他叶片数目的车轮速度时，需换算。 我们行程测量设计针对的是半径0.5米的车轮，适应其他轮子，需换算。 解决方案：可以外加一个键盘扫描程序，将其叶片数和半径输入。 不过，我们的作品可以用来嵌入某个固定参数的产品中，因此，对普适性的要求也不是必须的。七 设计所需的全部资源和成本ATmega16单片机一个16元G