直流电机霍尔测速仪(具有红外遥控)设计报告

1、直流电机霍尔测速设计报告1340909120 许绍立1340909121 陈志铜1摘摘 要要在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。 关键词：关键词：电动机 单片机 传感器 2目录目录1 1 概概述述31.1 本课题设计的目的和

2、意义31.2 数字式转速测量系统的发展背景32 2 单片单片机机42.1 单片机 STC89CC52RC 介绍43 3 速度检测模速度检测模块块93.1 霍尔传感器测量93.2 双电压比较器LM393104 4 转速测量模转速测量模块块144.1 转速测量方法1434.2 转速测量原理155 5 显示模显示模块块175.1 1602 字符型 LCD 简介176 6 红外遥控模红外遥控模块块197 7 系统硬件设系统硬件设计计228 8 系统软件设系统软件设计计238.1 主程序流程图程序流程图23总结25参考文献25附件2641.1.概述概述1.11.1 本设计课题的目的和意义本设计课题的目的

3、和意义 在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量1.21.2 数字式转速测量系统的发展背景数字式转速测量系统的发展背景 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

4、)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 52 2 单片机单片机2.12.1STC89C52RCSTC89C52RC 单片机介绍单片机介绍STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：1. 增强型

5、 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051.2. 工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通 8051 的 080MHz，实际工作频率可达 48MHz4. 用户应用程序空间为 8K 字节5. 片上集成 512 字节 RAM6. 通用 I/O 口（32 个） ，复位后为：P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程

6、） ，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. 具有 EEPROM 功能9. 具有看门狗功能10. 共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T211. 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒12. 通用异步串行口（UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）14. PDIP 封装STC89C52RC 单片机的工作模式6掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断

7、返回后，继续执行原程序空闲模式：典型功耗 2mA正常工作模式：典型功耗 4Ma7mA掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备7STC89C52RC 引脚图STC89C52RC 引脚功能说明VCC（40 引脚）：电源电压VSS（20 引脚）：接地P0 端口（P0.0P0.7，3932 引脚）：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash

8、 ROM 编程时，P0 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（） 。此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） ，具体参见下表：在对

9、Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低 8 位地址。表 XX P1.0 和 P1.1 引脚复用功能引脚号功能特性P1.0T2（定时器/计数器 2 外部计数输入） ，时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器 2 捕获/重装触发和方向控制）P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（） 。在访问外部程序

10、存储器和 16 位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX DPTR”指令）时，P2 送出高 8 位地址。在访问 8 位地址的外部数据存储器8（如执行“MOVX R1”指令）时，P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的 P2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不会改变。在对 Flash ROM 编程和程序校验期间，P2 也接收高位地址和一些控制信号。P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输

11、入口。P3 做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（） 。在对 Flash ROM 编程或程序校验时，P3 还接收一些控制信号。P3 口除作为一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能，如下表所示：表 XX P3 口引脚复用功能引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断 0）P3.3（外部中断 1）P3.4T0（定时器 0 的外部输入）P3.5T1（定时器 1 的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）RST（9 引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完

12、成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST 引脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/（30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时，此引脚（）也用作9编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1” ，ALE 操

13、作将无效。这一位置“1” ，ALE 仅在执行 MOVX 或 MOV 指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使能标志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。（29 引脚）：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当 AT89C51RC 从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。/VPP（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到FFFFH 的外部程序存储器读取指令，必须接 GND。注意加密方式 1 时，将内部锁定位 RESET。为了执行内部程序指令

14、，应该接 VCC。在 Flash 编程期间，也接收 12 伏 VPP 电压。XTAL1（19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。103 3 速度检测模块速度检测模块3.13.1 霍尔传感器霍尔传感器根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。 （三）霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感

15、器。内部原理图二、霍尔传感器的分类二、霍尔传感器的分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 （二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级11组成，它输出数字量。 三、霍尔传感器的特性三、霍尔传感器的特性 （一）线性型霍尔传感器的特性 输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图 3 所示，可见，在B1B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。 （二）开关型霍尔传感器的特性 如图 4 所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点

16、“关”的磁感应强度。 当外加的磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。3.23.2双电压比较器双电压比较器 LM393LM393 12LM393LM393 主要特点如下：主要特点如下：工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：236V，双电源:118V；消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0Vcc-1.5V；输出与 TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用

17、开路集电极连接“或”门；LM393LM393 引脚图及内部框图引脚图及内部框图采用双列直插 8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列 8 脚塑料封装（SOP8） LM393 内部结构图LM393 引脚功能排列表：引出端序号功能符号引出端序号功能符号1 1 输出端 1 OUT1 5 5 正向输入端 2 1N+(2) 2 2 反向输入端 1 1N-(1) 6 6 反向输入端 2 1N-(2) 3 3 正向输入端 1 1N+(1) 7 7 输出端 2 OUT2 4 4 地GND 8 8 电源VCC 13 LM393 主要参数表：参数名称符号数值单位电源电压VCC 18 或 36 V 差模输入电压VID

18、 36 V 共模输入电压VI -0.3VCC V 功耗Pd 570 mW 工作环境温度Topr 0 to +70 贮存温度Tstg -65 to 150 LM393 是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则 很容易产生振荡.这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时,输出电压过渡的间隙.电源加旁路滤波并不能解决这个问题,标准 PC 板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的.减小输入电阻至小于 10K 将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量(滞回 1.010mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入 IC 并

19、在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形,并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要. 比较器的所有没有用的引脚必须接地. LM393 偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V 无关. 通常电源不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于 Vcc 并不损坏器件.保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V. LM393 的输出部分是集电极开路,发射极接地的 NPN 输出晶体管,可以用多集电极输出提供或 OR ing功能.输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上,不受 Vcc 端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地 SPS 开路(当不

20、用负载电阻没被运用),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 值所限制.当达到极限电流(16mA)时,输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约 60ohm 的 SAT 限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约 1.0mV)允许 输出箝位在零电平。14实物选型：实物选型：特点：特点：工作电压工作电压:3.3-5V:3.3-5V使用使用 3144E3144E 开关型霍尔传感器开关型霍尔传感器当传感器感应到磁场时，数字输出低电平，信号灯亮；如果没有感应当传感器感应到磁场时，数字输出低电平，信号灯亮；如果没有感应到磁场，则数字输出高电平，信号灯不亮到磁场，则数字

21、输出高电平，信号灯不亮具有电源指示灯和信号指示灯具有电源指示灯和信号指示灯输出形式：数字开关量输出（输出形式：数字开关量输出（0 0 和和 1 1）AO 口无效采用采用 LM393LM393 比较器输出，型号干净，波形好比较器输出，型号干净，波形好, ,驱动能力强，超过驱动能力强，超过15mA15mA。可用于电机测速、位置检测等。可用于电机测速、位置检测等。 。154 4 转速测量模块转速测量模块4.14.1 转速测量方法转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先

22、后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、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。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc

23、为时钟脉冲信号频率。多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。电子式定时计数法测量频率时,其测量准确度主要由两项误差来决定:一项是时基误差;另一项是量化1 误差。当时基误差小于量化1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为：Er1 =测量误差值实际测量值100 % =1N100 % (2)由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1 就越小,所以测频率法适用于高频信号(高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为：

24、Er2 =测量误差值实际测量值100 % =1m0100 % (3)对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2 就越小,所以16测周期法适用于低频信号(低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为：Er3 =测量误差值实际测量值 100%=1m2100 % (4) 从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。它适用于高、低频信号(高、低转速信号) 的测量。但随着精度和频率的提高, 采样周期将大大延长,并且判断m1 也要延长采样周期,不适合实时测量。根据以上的讨论,考虑到实际应用中需要测量的转速范围很宽,上述的转速测量方法难以

25、满足要求,因此,研究高精度的转速测量方法,以同时适用于高、低转速信号的测量,不仅具有重要的理论意义,也是实际生产中的需要。4.24.2 转速测量原理转速测量原理一般的转速长期测量系统是预先在轴上安装一个有 60 齿的测速齿盘,用变磁阻式或电涡流式传感器获得一转 60 倍转速脉冲,再用测频的办法实现转速测量。而临时性转速测量系统,多采用光电传感器,从转轴上预先粘贴的一个标志上获得一转一个转速脉冲,随后利用电子倍频器和测频方法实现转速测量。不论长期或临时转速测量,都可以在微处理器的参与下,通过测量转轴上预留的一转一齿的鉴相信号或光电信号的周期,换算出转轴的频率或转速。即通过速度传感器,将转速信号变

26、为电脉冲,利用微机在单位时间内对脉冲进行计数,再经过软件计算获得转速数据。即:n=N/ (mT) (1)n 转速、单位:转/ 分钟;N 采样时间内所计脉冲个数;T采样时间、单位:分钟;m 每旋转一周所产生的脉冲个数(通常指测速码盘的齿数) 。如果 m=60, 那么 1 秒钟内脉冲个数 N 就是转速 n, 即:n=N/ (mT) =N/60 1/60=N (2)通常 m 为 60。在对转速波动较快系统或要求动态特性好而精度高的转速测控系统中,调节周期一般很短,相应的采样周期需取得很小,使得脉冲当量增高,从而导致整个系统测量精度降低,难以满足测控要求。提高采样速率通常就要减小采样17时间 T, 而

27、 T 的减小会使采到的脉冲数值 N 下降,导致脉冲当量(每个脉冲所代表的转速) 增高,从而使得测量精度变得粗糙。通过增加测速码盘的齿数可以提高精度,但是码盘齿数的增加会受到加工工艺的限制,同时会使转速测量脉冲的频率增高,频率的提升又会受到传感器中光电器或磁敏器或磁电器件最高工作频率的限制。凡此种种因素限制了常规智能转速测量方法的使用范围。而采用本文所提出的定时分时双频率采样法,可在保证采样精度的同时,提高采样速率,充分发挥微机智能测速方法的优越性及灵活性。 系统原理图 各部分模块的功能：传感器：用来对信号的采样。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

28、。单片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入 LCDLCD 显示：用来对所测量到的转速进行显示。185 5 显示模块显示模块5.15.1 16021602 字符型字符型 LCDLCD 简介简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般 1602 字符型液晶显示器实物如图 10-53：图 10-53 1602 字符型液晶显示器实物图10108.2.18.2.1 1602LCD1602LCD 的基本参数及引脚功能的基本

29、参数及引脚功能1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图 10-54 所示：19图 10-54 1602LCD 尺寸图1602LCD1602LCD 主要技术参数：主要技术参数：显示容量:162 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 10-13 所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1V

30、SS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极206 6 红外遥控模块红外遥控模块红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。红外线发射和接收红外线发射和接收人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通 5mm 发

31、光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出

32、等的模块，性能稳定、可靠。所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。红外遥控器的结构特征红外遥控器的结构特征红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、激励器和红外发光二极管组 成。遥控专用集成电路(采用 AT89S52 单片机)是发射系统的核心部分，其内部由振 荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、 数码调制电路及缓冲放大器等组成。它能产生键位扫描脉冲信号，并能译出按键的 键码，再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲)，由 38KHZ 的载 波进行脉冲幅度调制，载有遥控指令的调制信号激励红外

33、二极管发出红外遥控信号。在红外接收器中，光电转换器件（一般是光电二极管或光电三极管，我们这里 用的是 PIN 光电二极管）将接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号 。此时的信号非常微弱而且干扰特别大，为了实现对信号准确的检测和转换， 除了高性能的红外光电转换器件，还应合理地选择并设计性能良好的电路形式。 最常用的光电转换器件是光电二极管，当光电二极管 PN 结的光敏面受到光照射 后，PN 结的半导体材料吸收光能，并将光能转换为电能。当光电二极管上加有反向 电压时，二极管中的反向电流将随入射光照强度的变化而变化，光的辐照强度越大， 其反向电流越大。也就是说，光电二级管的反向电流随入射的光脉冲作

34、同频率的变 化。红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好， 如采用调频或调幅发射接收编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。红外遥 控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的家用电器可使用通用遥控器而不会产 生相互干扰;电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入 工作;编解码容易，可进行多路遥控。现在红外遥控在家用电器、室21内近距离遥控中 得到了广泛的应用。另外模块还可以用在其他红外遥控系统中，应用前景十分广阔。 HS0038 是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，集成红外线的接收、放

35、大、解调，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率 38.0kHz。接收器对外只有 3 个引脚：OUT、GND、VCC 与单片机接口非常方便。HS0038 内部结构工作流程HS0038 接收原理：红外线接收是把遥控器发送的数据(已调信号)转换成一定格式的控制指令脉冲(调制信号、基带信号)，是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常由一体化的接收头来完成，输出 TTL 兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现数据

36、的传输。下图是一个红外线接收电路框图。LCD 显示放大电路调制电路红外接收AT89S52(指令译码)红外接收及控制电路框图22图 2-14 红外接收电路图红外的简单发射接收原理 红外的简单发射接收原理如图所示。其中发射电路采用红外发光二极管发出经过调制的红外光波，如图（a）所示；接收电路由红外接收二极管三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光波转换为相应的电信号，再送放大器处理还原成信号，如图（b）所示。（a a）红外发射）红外发射 （b b）红外接收）红外接收红外的简单发射接收原理红外的简单发射接收原理 红外遥控器和接收头发射电路接收电路237 7 系统硬件设计系统硬件设计随着超大

37、规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以及功能强大，价格低廉的显著特点，是全数字化测量转度系统得一广泛应用。出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。对测量转速系统的硬件和编程进行研究，设计出一种以单片机为主的转速测量系统，保证了测量精度。248 8 系统软件设计系统软件设计 硬件电路完成以后，进行系统软件设计。首先要分析系统对软件的要求，然后进行软件的总体的设计，包括程序的总体设计和对程序的模块化设计。按整体功能分为多个不同的模块，单独设计、编程、调试，然后将各个模块装配联调，组成完整的软件。 根据设计的要求，单片机的任务是：内部进行计数，在计算

38、出速度后显示。软件编程用 C 语言完成的，需要能掌握 C 语言，还要熟练 STC89C51RC 单片机。从程序流程图、编写程序、编译，到最后的调试，是很复杂的。下面作简单介绍：系统软件主程序的功能是完成系统的初始化、显示程序。25 8.1 主程序流程图程序流程图2627总总 结结采用单片机技术来实现转速的测量，可以提高转速的测量，可以提高转速测量的精确度，并且加快了采样的速率，具有较好的实时性。本文介绍的转速方法使用于高、低转速的测量，测量精确度与转速无关，因而具有较宽的应用范围和广阔的应用的前景。 基于单片机的转速测量系统，具有硬件电路简单，程序简单和运算速度快，测速范围广，抗干扰性能好的特

39、点。在设计的信号处理电路中经过滤波，能够进一步减少误差，是测速精度得到提高。通过这次课程设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，也发现了自己的知识薄弱，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重主要参考文献主要参考文献1. 林毓梁 单片机 2. 王煜东 传感器及应用 机械工业出版社。3. 王雪文 张志勇 传感器原理及应用 北京航空航天大学出版社 4. 王秀杰 张畴先 模拟集成电路应用 西北工业大学出版社，20035. 苏长赞 红外线与超声波遥控 人民邮电出版社

40、.1995 年. 6. 胡汉才 单片机原理及系统设计 清华大学出版社，2002 年.28附件附件：代码：代码：/*/*/主程序主程序/*/*/#include#include /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义功能寄存器的定义#include#include LCD1026_A.HLCD1026_A.H#define#define FOSCFOSC 1200000012000000 /定义时钟频率定义时钟频率/直流电机的控制定义直流电机的控制定义sbitsbit IN1IN1 = = P30;P30;sbitsbit

41、IN2IN2 = = P31;P31;sbitsbit ENAENA = = P34;P34;/定义定义 LCDLCD 显示显示/开关的定义开关的定义sfrsfr P3M1P3M1 = = 0 xB1;0 xB1;sfrsfr P3M0P3M0 = = 0 xB2;0 xB2;sfrsfr T2MODT2MOD = = 0 xC9;0 xC9;sbitsbit K1K1 = = P35;P35;sbitsbit K2K2 = = P36;P36;sbitsbit K3K3 = = P37;P37; /电机开关电机开关29sbitsbit IR=P32;IR=P32; /红外接口标志红外接口标志

42、/*-/*- 全局变量声明全局变量声明-*/-*/unsignedunsigned charchar irtime;/irtime;/红外用全局变量红外用全局变量bitbit irpro_ok,irok;irpro_ok,irok;unsignedunsigned charchar IRcord4;IRcord4;unsignedunsigned charchar irdata33;irdata33;unsignedunsigned intint Speed_MAXSpeed_MAX = = 200;200; /转速最大值转速最大值unsignedunsigned intint SpeedPW

43、MSpeedPWM = = 10;10; /占空比占空比unsignedunsigned intint SpeedGradeSpeedGrade = = 0;0;unsignedunsigned intint TimeCounterTimeCounter = = 0;0; /定时计数器定时计数器unsignedunsigned intint TimeCounter_msTimeCounter_ms = = 0;0; /定时计数方式定时计数方式, ,单位单位 msmsunsignedunsigned intint SpeedCounterSpeedCounter = = 0;0;unsigned

44、unsigned intint UI=0;UI=0;unsignedunsigned intint UO=0;UO=0;/定义定义 PWMPWM 占空比占空比unsignedunsigned intint PWMValuePWMValue = = 10;10; /定义占空比变量定义占空比变量unsignedunsigned charchar PWMCountPWMCount = = 0;0; /定义定义 PWMPWM 计数变量计数变量/*-/*-30 函数声明函数声明-*/-*/voidvoid Ir_work(void);Ir_work(void);voidvoid Ircordpro(vo

45、id);Ircordpro(void);/*-/*- 定时器定时器 0 0 中断处理中断处理-*/-*/voidvoid tim0_isrtim0_isr (void)(void) interruptinterrupt 1 1 usingusing 1 1 irtime+;irtime+; /用于计数用于计数 2 2 个下降沿之间的时间个下降沿之间的时间 /*-/*- 定时器定时器 1 1 中断处理中断处理-*/-*/voidvoid tim1_isr(void)tim1_isr(void) interruptinterrupt 3 3 PWMCountPWMCount +;+; if(PWM

46、Countif(PWMCount = PWMValue)&(ENA=1)IN1=1;PWMValue)&(ENA=1)IN1=1; elseelse IN1=0;IN1=0; if(PWMCountif(PWMCount = 100)PWMCount=0;100)PWMCount=0; /*-/*- 定时器定时器 2 2 中断处理中断处理-*/-*/31voidvoid tim2_isr(void)tim2_isr(void) interruptinterrupt 5 5 /调用定时器调用定时器 2,2,自动重装载模式自动重装载模式 TF2=0;TF2=0; /定时器定时器 2

47、 2 的中断标志要软件清的中断标志要软件清 0 0UO+;UO+;if(UOif(UO = 20)20) UOUO = = 0;0; SpeedGradeSpeedGrade = = UI/2;UI/2;UIUI = = 0;0; /*-/*- 外部中断外部中断 0 0 中断处理中断处理-*/-*/voidvoid EX0_ISREX0_ISR (void)(void) interruptinterrupt 0 0 /外部中断外部中断 0 0 服务函数服务函数 staticstatic unsignedunsigned charchar i;i; /接收红外信号处理接收红外信号处理static

48、static bitbit startflag;startflag; /是否开始处理标志位是否开始处理标志位if(startflag)if(startflag) if(irtime=33)/if(irtime=33)/引导码引导码 TC9012TC9012 的头码，的头码，9ms+4.5ms9ms+4.5ms i=0;i=0;irdatai=irtime;/irdatai=irtime;/存储每个电平的持续时间，用于以后判断是存储每个电平的持续时间，用于以后判断是 0 0 还还是是 1 132irtime=0;irtime=0;i+;i+;if(i=33)if(i=33) irok=1;iro

49、k=1; i=0;i=0; elseelse irtime=0;irtime=0;startflag=1;startflag=1; /*-/*- 外部中断外部中断 1 1 中断处理中断处理-*/-*/voidvoid EX1_ISREX1_ISR (void)(void) interruptinterrupt 2 2 UI+;UI+; /*-/*- 定时器定时器 0 0 初始化初始化-*/-*/voidvoid TIM0init(void)/TIM0init(void)/定时器定时器 0 0 初始化初始化33 TMOD=0 x22;/TMOD=0 x22;/定时器定时器 0 0 工作方式工作方

50、式 2 2，TH0TH0 是重装值，是重装值，TL0TL0 是初值是初值 TH0=0 x00;TH0=0 x00; /重载值重载值 TL0=0 x00;TL0=0 x00; /初始化值初始化值 ET0=1;ET0=1; /开中断开中断 TR0=1;TR0=1; /*-/*- 定时器定时器 1 1 初始化初始化-*/-*/voidvoid TIM1init(void)/TIM1init(void)/定时器定时器 1 1 初始化初始化 TMOD=0 x22;/TMOD=0 x22;/定时器定时器 1 1 工作方式工作方式 2 2，TH0TH0 是重装值，是重装值，TL0TL0 是初值是初值TH1=

51、0 x00;TH1=0 x00; /重载值重载值TL1=0 x00;TL1=0 x00; /初始化值初始化值ET1=1;ET1=1; /开中断开中断TR1=1;TR1=1; /*-/*- 定时器定时器 2 2 初始化初始化-*/-*/voidvoid TIM2init(void)/TIM2init(void)/定时器定时器 2 2 初始化初始化 T2MOD=0;T2MOD=0;34RCAP2HRCAP2H = = (65536-50000)/256;(65536-50000)/256; /重装载计数器赋初值重装载计数器赋初值RCAP2LRCAP2L = = (65536-50000)%256;

52、(65536-50000)%256;ET2ET2 = = 0;0; /开定时器开定时器 2 2 中断中断TR2TR2 = = 1;1; /开启定时器，并设置为自动重装载模式开启定时器，并设置为自动重装载模式PT2PT2 = = 1;1; /*-/*- 外部中断外部中断 0 0 初始化初始化-*/-*/voidvoid EX0init(void)EX0init(void) IT0IT0 = = 1;1; /指定外部中断指定外部中断 0 0 下降沿触发，下降沿触发，INT0INT0 (P3.2)(P3.2) EX0EX0 = = 1;1; /使能外部中断使能外部中断 EAEA = = 1;1; /

53、开总中断开总中断 /*-/*- 外部中断外部中断 1 1 初始化初始化-*/-*/voidvoid EX1init(void)EX1init(void) IT1IT1 = = 1;1; /指定外部中断指定外部中断 1 1 下降沿触发，下降沿触发，INT0INT0 (P3.2)(P3.2) EX1EX1 = = 0;0; /使能外部中断使能外部中断 /*-/*- 延迟函数延迟函数-*/-*/35/延迟函数，约延迟函数，约 1ms1msvoidvoid delayMs(unsigneddelayMs(unsigned intint i)i) unsignedunsigned intint j;j;

54、 while(i-)while(i-) for(jfor(j = = 0;0; j j 125;125; j+);j+); /*-/*- 键值处理键值处理-*/-*/voidvoid Ir_work(void)/Ir_work(void)/红外键值散转程序红外键值散转程序 if(IRcord2=0 x45)if(IRcord2=0 x45) ENAENA = = ENA;ENA; if(IRcord2=0 x40)if(IRcord2=0 x40) if(PWMValue100if(PWMValue5if(PWMValue5 ) )PWMValue=PWMValue-5;PWMValue=PW

55、MValue-5;36 if(IRcord2=0 x15)if(IRcord2=0 x15) ET2=ET2;ET2=ET2;EX1=EX1;EX1=EX1; irpro_ok=0;/irpro_ok=0;/处理完成标志处理完成标志 /*/*/*-/*- 红外码值处理红外码值处理-*/-*/voidvoid Ircordpro(void)/Ircordpro(void)/红外码值处理函数红外码值处理函数 unsignedunsigned charchar i,i, j,j, k;k; unsignedunsigned charchar cord,value;cord,value; k=1;k=

56、1; for(i=0;i4;i+)for(i=0;i4;i+) /处理处理 4 4 个字节个字节 for(j=1;j=8;j+)for(j=1;j7)/if(cord7)/大于某值为大于某值为 1 1，这个和晶振有绝对关系，这里使用，这个和晶振有绝对关系，这里使用 12M12M计算，此值可以有一定误差计算，此值可以有一定误差 value|=0 x80;value|=0 x80;37 if(j8)if(j=1;value=1; k+;k+; IRcordi=value;IRcordi=value; value=0;value=0; irpro_ok=1;/irpro_ok=1;/处理完毕标志位置

57、处理完毕标志位置 1 1 /*-/*- 按键按键-*/-*/voidvoid key_broad(void)key_broad(void) /按键功能按键功能 K1=1;K1=1; if(K1=0)if(K1=0) /占空比以占空比以 1010 增加增加 delayMs(5);delayMs(5); if(K1=0)if(K1=0) K1=1;K1=1;if(PWMValue100if(PWMValue5)if(PWMValue5) /减到减到 0 0，不减，不减 PWMValue=PWMValue-5;PWMValue=PWMValue-5;while(K2=0);while(K2=0);

58、K3=1;K3=1; if(K3=0)if(K3=0) /占空比以占空比以 1010 减少减少 delayMs(5);delayMs(5); if(K3=0)if(K3=0) K3=1;K3=1;while(K3=0);while(K3=0);ENAENA =ENA;=ENA; /*-/*- 主函数主函数-*/-*/39voidvoid main(void)main(void) ENA=0;ENA=0; /关闭电机关闭电机IN2=0;IN2=0; /电机电机 out2out2 端端 EX0init();EX0init(); /初始化外部中断初始化外部中断 EX1init();EX1init()

59、;TIM0init();TIM0init(); /初始化定时器初始化定时器TIM1init();TIM1init();TIM2init();TIM2init();init_1602();init_1602(); /LCD/LCD 初始化初始化 while(1)/while(1)/主循环主循环 write_speed(0,PWMValue);write_speed(0,PWMValue); /第第 0 0 行行, ,显示值显示值write_speed(1,SpeedGrade);write_speed(1,SpeedGrade); /第第 1 1 行行, ,显示值显示值key_broad();k

60、ey_broad(); /扫描键盘扫描键盘 if(irok)if(irok) /如果接收好了进行红外处理如果接收好了进行红外处理 Ircordpro();Ircordpro(); irok=0;irok=0; if(irpro_ok)if(irpro_ok) /如果处理好后进行工作处理，如按对如果处理好后进行工作处理，如按对应的按键后显示对应的数字等应的按键后显示对应的数字等 Ir_work();Ir_work(); 40 /*/*/LCD1026_A.cLCD1026_A.c/*/*/#include#include #include#include #include#include LCD1026_A.H