四位数码管显示电动机转速测量仪.docx

1、四位数码管显示电动机转速测量仪摘要本设计的转速测量仪采用反射式光电传感器，由单片机对信号进行处理并由四位数码管显示出转速。在被测电动机转轴的边缘上贴一片铝箔作为反光体，当反光体转到光电传感器的正前方时，光电传感器发出的红外光束被反射回来，同时被光电传感器上的红外接收管接收，产生一个脉冲信号，我们利用这个信号的边沿触发单片机内部的高精度定时器进行计时。通过对脉冲进行计数而推算出转速，并由数字显示器件直接显示。关键词：光电传感；转速测量；AT89S51单片机；数码显示ADDCA,RODAAMOVRO,ADECRODJNZR7,NIADDRET3软件设计转速测量软件由主程序、外部中断INTO中断服务

2、子程序和定时器TO中断服务子程序三部分组成。主程序在初始化后一直工作在计算转速并循环显示状态，把单片机所采集到的信号经计算与转换后的转速值送至七段数码管显示出来。程序流程图如图7所示。3.1采用TO方式的Is定时程序定时器TO中断服务子程序只记录定时器TO溢出次数，以便于测量低速时的脉冲波形。定时器TO溢出次数越多就说明脉冲波形的周期越长，相对应的转速也就越低。其程序设计流程图如图8所示。|关中新|美中断保护现场恢复现场开中断开中断图8定时器TO中断服务子程序流程图采用TO定时10ms,连续循环定时100次即可完成Is定时，用一个计数单元20H存放循环的次数，每一次循环20H单元自减1,当20

3、11单元为零时则1定时到时。定时器T0初始化程序如下：MOVIE,#8AH;开放TO、T1中断MOVTM0D,#51H;T0定时，T1计数，都工作于方式一MOV20H,#100;100*10ms二IsSETBTROIs定时程序如下：TOINT:DJNZ20H,NEXTNEXT:MOVTHO,ftODCII;ls还未到则置初值继续定时MOVTLO,#00HEXIT:RETI3.2外部中断INTO口中断服务子程序外部中断INTO口中断服务子程序对整个测速过程有着关键性的作用，中断程序设计的好与坏直接影响到测速的准确度和稳定性。具体程序设计流程图如图9所示。关中断关中断计算定时时间TO中断=0保护现

4、场开中断关中断恢复现场开中断读定肘器T0中断次致读取定时计救值美定时器T0图9外部中断INTO口中断服务子程序流程3. 3T1计数程序设计中T1采用计数功能，需要注意的一个问题是，输入的待测时钟信号的频率最高可以达到460800Hz,但计数器最多只能计数65536次，显然需要对计数单元进行扩展，扩展的思路是除了计数器T1的TH1和TL1用于计数外，再选用一个计数单元23H,每当计数器T1溢出回零时产生中断，中断程序执行23H单元自增1,这样，当一秒到时时采集的计数数据，23H单元存放的是数据的最高位，TH1存放的是数据的次高位，TL1存放的是数据的最低位。当然，这里所说的“最高位”“次高位”以

5、及“最低位”都是针对十六进制而言的。计数器T1初始化程序如下：MOVIE,#8AH;开放TO、T1中断MOVTMOD,#51H;T0定时，T1计数，都工作于方式一MOVTH1,#00HMOVTL1,#OOH；计数初值为零SETBTR1根据流程图设计的计数程序如下:T1INT:MOV21H,#00HMOV22H,#00HMOV23H,#00H;此三个单元存放采集到的频率INC23H;计数器溢出则23H单元自增1RETI3.4频率数据采集到1定时时，存储计数器T1以及扩充计数单元23H记录的数据即为输入时钟信号的频率，为了保证记录的频率精确度，到1定时后应立即停止T1的计数，因为指令的执行也需要时

6、间，并且待测的时钟信号频率越高，指令执行所需要的时间就越不能忽略，这里采用的指令为CLRTRlo数据采集程序如下：NMUL:CLRTR1MOV22H,TH1;Is定时到则采集数据MOV21H,TL1AJMPEXIT4单片机与LED数码显示的接口4.1基本原理单片机应用系统中大量使用LED（发光二极管显示器）,常用的是七段LED,如图1所示，a,b,c,d,e,f,g七段实际上对应七个发光二极管（如果算上小数点dp,实际为8个发光二极管）当它们经过电阻和单片机的口线一一相连时，只要控制口线的电平就能使其发光或熄灭。LED有共阴和共阳之分，顾名思义，共阴就是将七个发光二极管的阴极接在一起，共阳就是

7、将阳极接在一起。考虑到单片机口线输出电流的能力有限，在实际应用中采用共阳极LED为好，因为这样点亮LED时，电流由+5V电流流向单片机的口线，单片机是“吸入”而不是“输出”电流。4.2段码和数字的对应我们以图4.1和图4.2为例来说明段码和数字的对应关系。从图4.1可知，显示“0”时，应该让a,b,c,d,e,f6段点亮，g段灭。从图4.2可看出应该让Pl.O=P1.1=P1.2=P1.3=P1.4=P1.5=0”,Pl.6=,Pl.7任意。执行指令MOVP1.0,#0F9H（11111001）就可以显示（Pl.1可1.2=“0”，其它为“）o上面COH为“0”的段码，F9H为“1”的段码，H

8、代表16进制。其它数字段码可依此类推。5v80314.3.LED的动态显示实际的应用中需要多位LED才能显示多位数。为了节省成本，把所有位的相应的段选码联在一起，由一根口线控制，如a,b,c-g7段由Pl口控制，而各位LED的片选端由另一组口线或138译码器的控制，如图4.3所示。rlMQB旨34.图如果要显示1,2,3,4四个数字时，可按以下步骤进行；（1）先由P1口送出“1”对应的段码#0F9H,然后让138译码的输出Y0为0,其余为1,使第1位LED显示1,其余皆灭。（2）延迟ClOrns后，让P1口送出2的段码#0A4H（10100100）,让Y1为0,其余为1,使第2位LED显示2,

9、其余皆灭。（3）延迟ClOms后，让P1口输出3对应的段码#OBOH（10110000）,再让Y2为0,其余为1,使第3位LED显示3,其余皆灭。（4）延迟ImslOms后，让P1口送出“4”对应的段码#099H（10011001）,再让Y3为0,其余为1,使第4位LED显示“4”，其余皆灭。程序重复上面的（1）过程，在4个数码管上就能稳定显示“1234”四个数字。在实际应用中，这4个LED显示的是一个变化物理量的4位数。只要根据这4位数找到对应的段码，按照上面的方法就可以显示出4位数了。过了几分钟（根据物理量变化的速度及用户要求而定），刷新一次，这样就能达到随时监视某个物理量的变化情况了。需

10、要补充一点的是：把小数点dp做为第8段接到一根口线，就可以显示带小数点的4位数了。显示程序如下：DISPLAY1：MOVR0,#50HMOVR1,#5FHMOVDPTR,#TABNEXT3:MOVA,R0MOVCA,A+DPTRINCR0INCR1MOVR1,ADJNZR2,NEXT3TAB:DBOFCH,60H,ODAH,0F2H,66H,0B6H,OBEH,OEOH,OFEH,0F6H得到十进制数的LED显示代码以后，就可以把这些代码送入数码管显示了，方法是50单片机先通过通信的方式把显示代码发送给数码管管理芯片ZLG7290相应的显示区域，就可以通过数码管显示转速了。4. 4LED显示的

11、局限由于7段LED段数太少，有些英文字母无法显示或者和阿拉伯数字混淆，这是LED无法克服的缺陷，虽然由中间为米字形的十几段LED,但显示效果仍不理想，这只能靠分辨率高得多的点阵式的液晶显示来弥补了。5主要程序1主程序源代码ORG0000HLJMPSTARTORG0003HLJMPSAVEORG000BHLJMPSAVE1ORG0100HSTART:MOVSP,#6011MOV20H,#00HMOV21H,#0011MOV22H,#00HMOV23H,#0011MOV24H,#00HMOV25H,#00HMOV26H,#00HMOV27H,#00HMOV28H,#00HMOV40H,#00HMO

12、V41H,#00HMOV42H,#00HMOV43H,#00HMOVTMOD,#01HMOVTHO,#00HMOVTLO,#00HSETBEASETBETOSETBEXOSETBITOSETBTROMAIN:MOVRO,#28HCJNERO,#0OH,MAIN1DECROCJNERO,#OOH,MAIN1DECROCJNERO,#OOH,MAIN1DECROCJNERO,#OOH,MAIN1AJMPL00P2MAIN1:LCALLDBCDLOOP1:MOVR1,#43HCJNER1,#OOH,LPDECR1CJNER1,#OOH,LP1LJMPMAINLP:LCALLDISPLAYAJMPMA

13、INLP1:LCALLDISPLAY1AJMPMAINDISPLAY:MOVRO,#20HMOVRl,#08HNEXT2:MOV(RO,#0OHINCRODJNZR1,NEXT2LOOP2:MOVPl,#0FEHMOVP2,#0COHLJMPMAIN5.2定时器TO中断服务子程序:CLREAPUSHACCPUSHPSWSETBEASAVE1ENDAbstractAttheedgeoftherotatingdisktobetestedonapieceofaluminumfoilasthereflectivebody,whenthereflectivebodytotherightinfrontof

14、thephotoelectricsensor,photoelectricsensorofinfraredbeamisreflectedback,atthesametimebytheinfraredreceivingtubeonthephotoelectricsensorreceiving,generatesapulsesignal,weusethissignaledge-triggeredMCUinternalhighprecisiontimerfortiming.Throughthepulsecountandcalculatetherotationalspeed,anddisplaydire

15、ctlybydigitaldisplaydevice.INC20HCLREAPOPPSWPOPACCSETBEARETI5.3外部中断INTO中断服务子程序SAVE:CLREAPUSHACCPUSHPSWSETBEACLRTROMOV21H,TLOMOV22H,THOMOVTLO,#00HMOVTHO,#00HSETBTROMOVA,20HJZRALLCALLT1INTLCALLNMULEACLRPOPPOPPSWPOPPOPACCSETBSETBEARETIRETIRAL:RAL:MOV25H,IIMOV26H,MOV27H,MOV28H,CLRCLREAPOPPSWPOPACCSETBEA

16、RETI结论与展望单片机己经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。1、根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。2、根据实验条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，准备实验。3、根据课程设计的要求和自己所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序。然后再进行程序调试和相应的修改，以达到能够实现所要求的功能的目的。4、该设计从头到尾都要自己参与，熟悉了对整个设计的过程，更系统的锻炼了自己。通过本次毕业设计，是我们认识到了自己基础知识的薄弱，单片机汇编语言也不够熟练

17、，这次设计不但使我们加强了这方面的练习，还锻炼了我们的动手能力，使我们认识到理论和实践还是有很大的距离的，如果要想在以后的工作中有所成就，就必须使这个差距缩小。并认识到单片机在实际工作中确实有着十分广阔的空间，通过本次设计，使我们对单片机的认识更加深了一步。对以后的职业生涯，我相信这次设计一定是一剂催化剂，因为这是踏入社会之前的实战锻炼，通过这次锻炼，使我们在踏入社会后能更快的适应它，并使我在机电方面有更大的发展。参考文献1魏银库，陈建国，张纯亮。单片机原理与开发技术。西北工业大学出版社2007.72张毅刚等。新编MCS-51单片机应用设计。哈尔滨工业大学出版社3王幸之，王雷。单片机应用系统抗

18、干扰技术。北京航空航天大学出版社4蒋浩，孙飘红。电机转速检测方法与误差分析。北京航空航天大学出版社5何立民.单片机应用系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社，1991:5-63.6李广娣.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，2001:78-153.7汪宝璋，李洁，叶飞童，王乃康，易辛等.实用电子电路手册M.北京：高等教育出版社，1992.9:4-89.8何立民.单片机中级教程一原理与应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2000:21-64.9刘宏等.Protel电路设计实用指南M.西安：西安电子科技大学出版社，2000.09：3-142.10王新贤.通用集成电路速查手册M第2版.济

19、南：山东科学技术出版社，2002：4-89.KeyWords：Photoelectricsensor;Speedmeasurement;Digitaldisplay目录引言11系统结构与硬件设计21. 1反射式光电传感器和整形电路21.2转速计算电路与显示电路32转速测量52. 1计数方式的确定52. 2进制转换53软件设计73. 1采用TO方式的1S定时程序73.2外部中断INTO口中断服务子程序83. 3T1计数程序83. 4频率数据采集94单片机与LED数码显示的接口114. 1基本原理114.2段码和数字的对应114. 3.LED的动态显示114. 4LED显示的局限135主要程序14

20、5. 1主程序源代码145. 2定时器TO中断服务子程序155.3外部中断INTO中断服务子程序16结论与展望18参考文献19致谢20引言转速表在自动化生产设备和旋转运动装置中应用十分广泛。传统的转速表是机械式的，典型的机械式转速表连接一根软轴，软轴内有一根钢丝缆，软轴的另一端与设备旋转部件相连，带动转速表内的磁铁旋转而产生磁力线，使指针偏转，指针偏转的角度与旋转设备的转速成正比。这种转速表的特点是结构简单实用，被广泛用于汽车上。随着电子技术的发展，现在大多采用电子数字式转速表，常见的是由光电或霍尔传感器获取信号，通过对脉冲进行计数而推算出转速，并由数字显示器件直接显示，单位为r/min,即每

21、分钟多少转。下面将设计一款由MCS-51系列单片机组成的光反射式数显转速表。1系统结构与硬件设计该转速表由反射式光电传感器、整形电路、转速计算电路及数码显示电路等四部分组成，如图1所示，其外观如图2所示。工作原理：在被测旋转盘的边缘上贴一片铝箔作为反光体，当反光体转到光电传感器的正前方时，光电传感器发出的红外光束被反射回来，同时被光电传感器上的红外接收管接收，产生一个脉冲信号，我们利用这个信号的边沿触发单片机内部的高精度定时器进行计时（精度可达1US）,当反光体再次转到光电传感器的正前方时，利用光反射信号的边沿停止单片机计时。这样转轴的旋转周期t就被精确地测量出来了，然后单片机把周期换算成转速

22、并通过LED数码管显示出来。该系统主要用于测量旋转体的转速，如电动机、发动机等。主要性能:测速范围为04000r/min,取样为0.10.5s,分辨率为0.11转，精度0.01PRM,距离为30200mm。并具备非接触、数码显示、工作稳定、测速准确的特点。系统特点：本系统硬件电路简单，元器件少，工作稳定可靠。在软件设计上，采用记录定时器T0溢出次数的处理手段，极大地提高了低速测量的分辨率。使用时，不需任何设置即可稳定地测量39999r/min旋转体的转速值。该转速表测速范围宽、使用方便。1.1反射式光电传感器和整形电路由反射式红外光电传感器、三极管9012和带施密特触发器的非门74LS14组成，如图3所示。工作原理是：接通5V电源后，红外发光二极管发出的红外光束遇到贴在旋转盘上的反光体时，反射回来的光束被红外光敏三极管接收并转换为电信号，该信号经三极管BG放大，再经74LS14整形及反相后，输出与输入相同周期的矩形波，作为旋转轴的转速计数信号。工作波形如图4所示S3反狠光电传部和觥电路1.2转速计算电路与显示电路由AT89S51单片机、4位七段共阳极数码管和4个三极管BG1-BG4及电阻R1R12组成转速计并与显示电路，如图5所示。本系统采用动态显示方式，由单片机P2口与数码管的七段段码相连，P1.0P1.3口与