數(shù)字測速儀設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、分類號 tp311 單位代碼 11395 密 級 學(xué) 號 0905270133 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目數(shù)字測速儀設(shè)計(jì)作 者院 (系)專 業(yè)指導(dǎo)教師答辯日期畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本

2、人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或

3、撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽名: 年 月 日摘 要智能化轉(zhuǎn)速測量可以對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。電機(jī)在運(yùn)行的過程中，需要對其平穩(wěn)性進(jìn)行監(jiān)測，轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)測量，有效的反映電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。本文介紹了一種基于at89c52單片機(jī)的光電傳感器轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用對射式optc光電斷續(xù)器產(chǎn)生與齒輪相對應(yīng)的脈沖信號，使用at89c52單片機(jī)采樣脈沖信號并計(jì)算每分鐘內(nèi)脈沖信號的數(shù)目，即電機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值，最終系統(tǒng)通過lcd實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。經(jīng)過軟硬件系統(tǒng)的搭建，本系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要

4、求，且結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。其適用于自動控制、自動檢測及各種轉(zhuǎn)速與方位角的測量與控制領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速測量；at89c52；光電傳感器 the design of digital speedometerabstractthe intelligent speed measurement can be measured motor speed. the motor is in the process of running, monitoring its smooth.real-time measurement of speed can effectively reflect the sta

5、tus of motor.this paper introduces a design of photoelectric sensor speed measurement system based on at89c52 single chip microcomputer. the system uses a beam optc photoelectric sensor generating a pulse signal corresponding with the gear, using the the at89c52 microcontroller sampling pulse signal

6、 and calculating the number of pulse signals per minute,namely motor corresponding value of speed.the system through the lcd real-time displays the motor speed value.after building the hardware and software system, the system meets the design requirements, and has the advantages of simple structure,

7、 stable and reliable performance.the system is suitable for measurement and control field which are automatic control, automatic detection speed and azimuth angle.key words：speed measurement ; at89c52; photoelectric sensors目 錄摘 要iabstractiii1 緒論11.1 數(shù)字測速儀介紹11.2 數(shù)字測速儀的應(yīng)用11.3 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)11.4 本文的設(shè)計(jì)方案12

8、主要器件介紹32.1 at89c52單片機(jī)32.1.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)52.1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制52.1.3 中斷控制62.2 光電傳感器72.2.1 光電斷續(xù)器的工作原理72.2.2 光電斷續(xù)器的特點(diǎn)82.3 顯示芯片lcd160282.3.1 lcd1602主要特性82.3.2 lcd1602引腳定義83 系統(tǒng)硬件構(gòu)成113.1 設(shè)計(jì)原理113.2 外圍電路113.2.1 電源電路113.2.2 晶振電路123.2.3 復(fù)位電路123.2.4 信號處理電路133.2.5 顯示部分144 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1 編程語言的選用174.2 程序設(shè)計(jì)流程圖175 軟件調(diào)試及仿真235

9、.1 軟件編譯235.1.1 工程的創(chuàng)建235.1.2 at89c52單片機(jī)的選擇235.1.3 程序編譯245.2 系統(tǒng)仿真測試255.2.1 信號處理電路仿真結(jié)果255.2.2 整體仿真結(jié)果276 結(jié)論29參考文獻(xiàn)31致 謝33附錄a35附錄b371 緒論1.1 數(shù)字測速儀介紹 目前國內(nèi)外數(shù)字測速的方法有離心式轉(zhuǎn)速表測量法、測速發(fā)電機(jī)測量法、閃光測量法、光斷續(xù)器測量法和霍爾元件測量法。本文采用的是optc光斷續(xù)器測量儀，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動一周時(shí)，optc光斷續(xù)器將會產(chǎn)生一個感應(yīng)信號，再將產(chǎn)生的感應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳入單片機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和算法處理后得到轉(zhuǎn)軸的實(shí)際速度。1.2 數(shù)字測速儀的應(yīng)用轉(zhuǎn)速是

10、能源設(shè)備與動力機(jī)械性能測試中的一個重要的特性參量，因?yàn)閯恿υO(shè)備的許多性能參數(shù)是根據(jù)轉(zhuǎn)速來確定的，例如泵的揚(yáng)程、壓縮機(jī)的排氣量、軸的功率等等，而且動力設(shè)備的振動、管道流體的壓力、各種零件及閥門的磨損松動等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。1.3 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)本文針對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，以單片機(jī)為核心對光電開關(guān)產(chǎn)生的數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算，從而測得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后用lcd把電機(jī)的轉(zhuǎn)速顯示出來。即通過optc光電傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成0，1的數(shù)字量，只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，并將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)算，就可獲得轉(zhuǎn)速的信息。本文采用at89c52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)測量，本設(shè)計(jì)簡單，

11、測量速度快，精度高，運(yùn)行可靠，可以滿足人們對速度準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的要求。1.4 本文的設(shè)計(jì)方案速度測速儀設(shè)計(jì)主要包括微處理器、光電傳感器、顯示器和驅(qū)動器的選擇以及硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件方面，控制芯片選取美國atmel公司的at89c52單片機(jī)，optc光電傳感器，顯示器選擇1602lcd，驅(qū)動器選擇74ls245芯片。利用at89c52單片機(jī)作為核心控制器件,接受來自光電傳感器的電信號，處理后輸出顯示在lcd上。在軟件方面，首先利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出速度測速儀的軟件設(shè)計(jì)流程圖，最后采用c語言對控制源程序進(jìn)行編譯，用單片機(jī)處理把速度顯示在lcd上。2 主要器件介紹2.1 at89c5

12、2單片機(jī)at89c52引腳如圖2-1所示：圖2-1 at89c52引腳圖各引腳功能說明：vcc : 電源端，為+5v。gnd : 接地端。p0（p0.0p0.7）口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。每位都可以能驅(qū)動8個ls型ttl負(fù)載。當(dāng)對p0端口第一次寫“1”時(shí)，引腳被定義為高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，它也可以作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0口是具有內(nèi)部上拉電阻的。在flash編程中，p0口作為原碼輸入口，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出原碼，此時(shí)p0需要外部上拉電阻。p1（p1.0p1.7）口：p1口是一個內(nèi)部有上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1口輸出的緩沖器可驅(qū)動4

13、個ttl輸入。當(dāng)p1端口輸入“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻使端口拉變?yōu)楦唠娢?，這時(shí)可用作輸入。當(dāng)用作輸入使用時(shí)，外部被拉低的引腳因?yàn)閮?nèi)部有電阻的原因，將會輸出電流。當(dāng)flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為低8位地址接收。p2（p2.0p2.7）口：p2 口是一個內(nèi)部有上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2口輸出的緩沖器可驅(qū)動4個ttl輸入。當(dāng)p2端口被寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻可以把端口變?yōu)楦唠娢?，這時(shí)可用作輸入。當(dāng)用作輸入使用時(shí)，外部拉低的引腳因?yàn)閮?nèi)部有電阻的原因，將會輸出電流。當(dāng)用于外部程序存儲器或者用于16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，p2 口將輸出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的

14、內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，p2口會輸出p2鎖存器的內(nèi)容。p2口在flash編程或者校驗(yàn)時(shí)，也可接收高8位控制信號和地址信號。p3（p3.0p3.7）口：p3口也是一個內(nèi)部具有上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p3口輸出緩沖器可驅(qū)動4個ttl輸入。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，將輸出電流。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口接收一些控制信號。p3口也可作為at89c52的一些特殊功能端口，如下表所示。表2-1 p3口第二功能表引腳第二功能特性p3.0rxd 串行輸入p3.1txd 串行輸出p3.2int0 外中斷0

15、p3.3int1外中斷1p3.4t0定時(shí)器0外輸入p3.5t1定時(shí)器1外輸入p3.6wr外部存儲器選通寫p3.7rd外部存儲器選通讀rst: 復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器進(jìn)行復(fù)位器件時(shí)，需保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog： 地址鎖存允許信號端。psen: 程序存儲允許輸出信號端。當(dāng)由外部程序存儲器讀地址期間，每個機(jī)器周期psen兩次有效。但當(dāng)進(jìn)行外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將不出現(xiàn)這兩次有效的psen信號。ea/vpp: 訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h 到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，ea必須接gnd。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea應(yīng)該接vcc。在flash編程期間，ea

16、也接收12伏vpp電壓。xtal1: 振蕩電路反相放大器及外部時(shí)鐘脈沖的輸入端。xtal2: 振蕩電路反相放大器的輸出端。2.1.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。tmod是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；tcon是控制寄存器，控制t0、t1的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖2-2所示： 圖2-2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)2.1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制 at89c52單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。tmod用于設(shè)置其工作方式；tcon用于控制其啟動和中斷申請。（1） 工作模式寄存器tmod

17、工作模式寄存器tmod用于控制t0和t1的工作模式，其各位的定義格式如下表：表2-2 tomd的位定義gatec/tm1m0gatec/tm1m0定時(shí)器t1定時(shí)器t0 gate：門控位。gate0時(shí)，用軟件使tr0(或tr1)置1來啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)行；gata1時(shí)，用軟件使tr0(或tr1)置1，同時(shí)相對應(yīng)的外部中斷引腳也為高電平時(shí)，才能啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。c/t：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位。c/t=1時(shí)，設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)器對外部輸入引腳t0（p3.4）或t1（p3.5）的外部脈沖計(jì)數(shù)；c/t=0時(shí)，設(shè)置為定時(shí)方式，定時(shí)器計(jì)數(shù)89c51片內(nèi)脈沖，對機(jī)器周期計(jì)數(shù)。m1m0：工作模式設(shè)置位

18、。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作模式，由m1m0進(jìn)行設(shè)置。表2-3 m1和m0的工作模式m1 m0工作模式功能描述0 0模式0 13位計(jì)數(shù)器0 1模式1 16位計(jì)數(shù)器1 0模式2 自動再裝入8位計(jì)數(shù)器1 1模式3 定時(shí)器0：分成二個8位計(jì)數(shù)器 定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)（2）控制寄存器tcontcon的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。tcon的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：表2-4 tcon的位定義tcon(88h)8fh8eh8dh8ch8bh8ah89h88htf1tr1tf0tr0ie1it1ie0it0tf1（tcon.7）：t1溢出標(biāo)志位。t1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動置t

19、f1為1。cpu響應(yīng)中斷后tf1由硬件自動清0。t1工作時(shí)，cpu可隨時(shí)查詢tf1的狀態(tài)。所以，tf1可用作查詢測試的標(biāo)志。tf1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。tr1（tcon.6）：t1運(yùn)行控制位?？赏ㄟ^軟件置1或清0來啟動或關(guān)閉t1，在程序中用指令“setb tr1”使tr1位置1，定時(shí)器t1開始計(jì)數(shù)。tf0（tcon.5）：t0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與tf1相同。tr0（tcon.4）：t0運(yùn)行控制位，其功能與tr1相同。2.1.3 中斷控制cpu對中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器ie控制的。表2-5 ie的位定義ie(a8h)afhaehadhachabh

20、aaha9ha8heaeset1ex1et0ex0ex0(ie.0)：外部中斷0中斷允許位；et0(ie.1)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0的溢出中斷允許位； ex1(ie.2)：外部中斷1中斷允許位；et1(ie.3)：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t1的溢出中斷允許位；es (ie.4)：串行口中斷允許位；ea (ie.7)：中斷允許總控制位。2.2 光電傳感器目前，傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。光電斷續(xù)器把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱

21、變化轉(zhuǎn)化為電信號以達(dá)到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。光電傳感器具有線性度好、分辨率高、噪音小和精度高、無觸點(diǎn)、無機(jī)械碰撞、響應(yīng)快、控制精度高，而且能識別色標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選擇光電轉(zhuǎn)速傳感器來進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測。2.2.1 光電斷續(xù)器的工作原理光電斷續(xù)器分為遮斷型和反射型兩種。遮斷型光電斷續(xù)器又稱為槽式光電開關(guān)，通常是標(biāo)準(zhǔn)的u字型結(jié)構(gòu)。其發(fā)射器和接收器做在體積很小的同一塑料殼體中，分別位于u型槽的兩邊形成一光軸，并兩者能可靠的對準(zhǔn)，安裝和使用非常的方便。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過u型槽切斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)非?？煽?/p>

22、，較適合高速檢測。光電斷續(xù)器是使用發(fā)光二極管直接用直流電驅(qū)動，也可用40khz尖脈沖電流驅(qū)動，紅外線led的正向壓降為1.11.3v，驅(qū)動電流一般控制在20ma以內(nèi)。光電傳感器如圖2-3所示。 圖2-3 光電傳感器原理圖2.2.2 光電斷續(xù)器的特點(diǎn)mgk系列光電斷續(xù)器是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，比hgk系列紅外光電斷續(xù)器的性能優(yōu)越。與以往的光電傳感器相比具有自己顯著的特點(diǎn)： （1）具有自診斷工作區(qū)穩(wěn)定指示的功能，可隨時(shí)檢測工作狀態(tài)是否可靠； （2）遮斷型和反射型光電斷續(xù)器都具有防止互相干擾性能，非常對稱的，安裝和使用方便； （3）對es外同步（外診斷）控制端的設(shè)置可以在運(yùn)行前檢測光電斷續(xù)器是否

23、正常的工作。并且可以隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)和可編程控制器的中斷或檢測指令，自診斷與外診斷的互相配合可使光電斷續(xù)器變得智能化； （4）反應(yīng)速度很快，optc光電斷續(xù)器的反應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms，每分鐘檢測操作可達(dá)30萬次，能檢測出高速運(yùn)動的微小物體； （5）光電斷續(xù)器采用獨(dú)特集成電路和精密的smt表面安裝工藝，具有很強(qiáng)的可靠性； （6）體積?。ㄗ钚H203112mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡單，并具有短路保護(hù)功能。2.3 顯示芯片lcd16022.3.1 lcd1602主要特性1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602lcd也叫做1602字符型

24、液晶，用它來顯示字母、符號、數(shù)字等的一種點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個5*7或者5*11等點(diǎn)陣的字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位用作顯示一個字符，每位之間的間隔為一個點(diǎn)距，每行之間也有一定的間隔，使字符和行之間有一定的間距，因?yàn)橛虚g距所以它不能很好地顯示圖形。內(nèi)部的復(fù)位電路可以提供各種控制命令,如：光標(biāo)閃動、屏幕清除、移位顯示、字符閃動等功能。2.3.2 lcd1602引腳定義lcd1602通常有16個引腳，也有少部分有14個引腳，當(dāng)選用14個引腳的lcd時(shí)，該lcd沒有背光，很少使用。1602型lcd的16個引腳接口功能定義如下表所示：表2-6 lcd1602引腳接口功能定義表引腳編號符 號狀 態(tài)引腳

25、說明1vss電源地2vcc+5v邏輯電源3v0液晶驅(qū)動電源（用于調(diào)節(jié)對比度）4rs輸入寄存器選擇（=1：數(shù)據(jù)寄存器；=0：指令寄存器）5r/w輸入讀、寫信號線（=1：讀操作；=0：寫操作）6e輸入使能端714d0d7三態(tài)數(shù)據(jù)總線15bla背光源正極16blk背光源負(fù)極3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成3.1 設(shè)計(jì)原理 數(shù)字測速儀硬件設(shè)計(jì)部分采用at89c52單片機(jī)作為核心控制器件，結(jié)合外部的optc光電斷續(xù)器和lcd顯示等硬件輔助電路，組成數(shù)字測速儀的硬件系統(tǒng)。通過光斷續(xù)器采集到脈沖信號，經(jīng)過單片機(jī)處理之后顯示在lcd上。數(shù)字測速儀由電源電路、at89c52、光電斷續(xù)器、顯示電路和復(fù)位電路組成。硬件的總體設(shè)計(jì)結(jié)

26、構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1 硬件設(shè)計(jì)總體框架圖 3.2 外圍電路3.2.1 電源電路本設(shè)計(jì)采用+5v穩(wěn)壓電源，其電路如圖3-2所示。圖3-2 電源電路原理圖穩(wěn)壓電源電路利用晶體管作為調(diào)整元件和負(fù)載串聯(lián)，調(diào)整元件可看做可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調(diào)節(jié)調(diào)整器所呈現(xiàn)的電阻來維持輸出電壓基本不變。它的輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達(dá)到很大，穩(wěn)壓精度高。穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器7805、整流電路、濾波電路組成。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實(shí)現(xiàn)簡單且價(jià)格低廉，可以實(shí)現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源；整流電路采用全橋式整

27、流橋，它利用四個二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路在輸出端并聯(lián)一個電容器。3.2.2 晶振電路單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)中此采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖3-3所示，以石英晶體振蕩器和兩個片電容組成外部振蕩電路。單片機(jī)片內(nèi)的高倍增益反相放大器經(jīng)過xtal1、xtal2外接，用作反饋元件的片外晶體振蕩器和電容組成的并聯(lián)回路諧振組成一個自激振蕩器，給內(nèi)部的時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的振蕩頻率由晶振的振蕩頻率決定，振蕩頻率范圍為1.212mhz。工程應(yīng)用時(shí)通常采用6mhz或1

28、2mhz。圖中x1為12mhz，電容c2、c4為33pf，它們一起構(gòu)成此單片機(jī)的自激振蕩器。3.2.3 復(fù)位電路單片機(jī)的rst引腳為復(fù)位（reset）端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的低電平，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，使單片機(jī)回到初始狀態(tài)。如圖3-4所示，本設(shè)計(jì)采用手動復(fù)位，用一個電容與一個10k電阻串聯(lián)組成，電阻接vcc，電容接地，reset腳接在它們中間，rc選擇10uf，按鍵與200r電阻串聯(lián)，在電容兩端并聯(lián)，就成了按鍵復(fù)位電路，未上電時(shí)，rst端為高電平，只要按下這個按鍵，rst端轉(zhuǎn)換為低電平，經(jīng)過兩個機(jī)器周期后，單片機(jī)就能復(fù)位。 圖3-3 晶振電路 圖3-4 復(fù)位電路

29、3.2.4 信號處理電路由于電機(jī)每次轉(zhuǎn)動的時(shí)候，光線每次經(jīng)過轉(zhuǎn)子上的反光片都反射到光傳感器使光傳感器產(chǎn)生一個電信號，但是因?yàn)楣怆娦盘栞^弱，而且產(chǎn)生的脈沖波形不整，所以會影響單片機(jī)對信號的處理。 圖3-5 信號處理電路如圖3-5，q1為光感三極管，當(dāng)無光源照射時(shí)，q1工作在截止區(qū)（q1截止），q2工作在飽和區(qū)（q2導(dǎo)通），555定時(shí)器tr引腳為低電平；當(dāng)有光源照射時(shí)，q1工作在飽和區(qū)（q1導(dǎo)通），q2工作在截止區(qū)（q2截止），555定時(shí)器的tr引腳為5v電平。兩個三極管導(dǎo)通和截止過程產(chǎn)生的信號通過555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路，整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波脈沖并由q端輸出。該電路特點(diǎn)是只要輸入電壓達(dá)到三極

30、管的工作電壓，通過三極管的導(dǎo)通和截止，保證了向555定時(shí)器輸入的波形在05v之間跳變，免去了對三極管放大電壓的計(jì)算。3.2.5 顯示部分1602字符型lcd與單片機(jī)的連接主要由兩種：直接訪問方式連接和間接控制方式連接。直接訪問方式連接由于構(gòu)成三總線的結(jié)構(gòu)，所以在軟件控制上比較簡單，用通過訪問外部地址的方式就能訪問lcd，但是，在使用這種連接方式時(shí)需要注意單片機(jī)的控制總線時(shí)序和地址總線時(shí)序必須要與lcd所需要的時(shí)序相匹配否則無法訪問。間接控制方式連接是利用hd44780所具的4位數(shù)據(jù)總線功能簡化電路接口的一種連接方式。但是由于lcd本身為速度較慢的器件，每一次數(shù)據(jù)傳輸大概需要幾十微秒至幾毫秒的時(shí)

31、間，如采用間接控制方式訪問，每傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)需要訪問2次lcd，這將占用大量的時(shí)間，使cpu變得繁忙，甚至影響cpu處理其他數(shù)據(jù)的傳輸速度。在實(shí)際中常采用如圖3-8所示電路。采用這種連接方式不能構(gòu)成三總線的結(jié)構(gòu)，所以不能通過地址形式直接訪問，而是需要通過lcd的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)由于數(shù)據(jù)總線使用了8條，所以在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間上與直接訪問的時(shí)間相同，速度較間接控制方式提高了一倍，縮短了cpu對lcd的訪問時(shí)間。又因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出電流較低，所以需外接上拉電阻。圖3-8 lcd電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 編程語言的選用本設(shè)計(jì)中采用的處理器是at89c52單片機(jī)，由此可以用面向mcs-52的程

32、序機(jī)器語言，它包括c語言和匯編語言，c語言和匯編語言各有特點(diǎn)。匯編語言更加接近機(jī)器語言，一般用來編輯與系統(tǒng)硬件有關(guān)的程序，如訪問i/o端口、進(jìn)行中斷處理的程序、進(jìn)行操作程序、選擇讀寫程序等；關(guān)于數(shù)學(xué)運(yùn)算程序一般用c語言編寫，因?yàn)楦呒壵Z言編寫的運(yùn)算程序可以提高編程的效率和應(yīng)用程序可靠性。 c語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序編輯語言，在國際上十分流行，它即可用來編寫計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件以前主要是由匯編語言編寫的，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)編輯更是如此。因?yàn)閰R編語言程序的可移植性和可讀性都非常差，運(yùn)用匯編語言編輯單片機(jī)的應(yīng)用程序時(shí)周期長，并且調(diào)試和排錯起來比較麻煩。c語言具有

33、很好的可移植性和硬件控制能力，表達(dá)和運(yùn)算能力也較強(qiáng)。它具有以下特點(diǎn)：（1）語言簡潔，使用方便靈活。（2）可移植性好。（3）表達(dá)能力強(qiáng)。（4）表達(dá)方式靈活。（5）可進(jìn)行架構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。（6）可以直接操作計(jì)算機(jī)硬件。（7）生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高。為了提高編制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用程序的效率，改善程序的可讀性和可移植性，在此采用高級c語言編程。4.2 程序設(shè)計(jì)流程圖本設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)程序采集脈沖，定時(shí)程序產(chǎn)生中斷，通過lcd顯示器顯示轉(zhuǎn)速值。 圖4-1 總體流程圖通常對于轉(zhuǎn)速或速度的測量可轉(zhuǎn)化為對信號頻率（或周期）的檢測，對信號頻率的檢測最常采用的3種方法是計(jì)數(shù)法、周期法和多倍周期法。其中計(jì)數(shù)法適合測量高頻，側(cè)

34、低頻時(shí)所需時(shí)間較長，故誤差較大。周期法適合測低頻率，測高頻率信號時(shí)要求對比脈沖的頻率較高，因此誤差大。以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來比較簡單。但多倍周期法可以在一定程度上彌補(bǔ)高低頻之間的不足，但是實(shí)現(xiàn)起來相對比較復(fù)雜。因?yàn)槎啾吨芷诜ū仨氼A(yù)先確定一個適當(dāng)?shù)膮?shù)n，但是n早期的確定是比較困難的，如果n確定不當(dāng)，一樣使檢測時(shí)間變長或者高頻時(shí)會有較大的改進(jìn)，并提出了一個簡單的n算法，既可以自動的確定恰當(dāng)?shù)膎，又可以滿足高低頻信號的檢測要求，主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-2 定時(shí)器流程圖程序說明：通過對定時(shí)器0的門控位gate的置1，使定時(shí)器0的啟動可以由int0（p3.2）引腳的高電平狀態(tài)開啟。定時(shí)

35、器0的定時(shí)時(shí)間為50ms，運(yùn)行20次可以得到1s的定時(shí)時(shí)間。定時(shí)1s時(shí)間到時(shí)向p1.7引腳輸出低電平信號，p1.7引腳接雙d觸發(fā)器的復(fù)位端 （低電平復(fù)位），復(fù)位后觸發(fā)器向p3.2和p3.3引腳輸出低電平，關(guān)閉定時(shí)器0/計(jì)數(shù)器1。將定時(shí)1s時(shí)間到的信號（timeflag=1）送給主程序。圖4-3 計(jì)數(shù)器流程圖程序說明：通過對計(jì)數(shù)器1的門控位gate的置1，使計(jì)數(shù)器1的啟動可以由int1（p3.3）引腳的高電平狀態(tài)開啟。定時(shí)1s時(shí)間到，定時(shí)器復(fù)位雙d觸發(fā)器，使雙d觸發(fā)器的輸出端向p3.3引腳輸出低電平，關(guān)閉計(jì)數(shù)器1。將計(jì)數(shù)到的脈沖個數(shù)，送入主程序處理。圖4-4 液晶顯示器流程圖程序說明：向lcd輸

36、入數(shù)據(jù)，逐步經(jīng)過判忙程序分別輸入命令函數(shù)和寫入數(shù)據(jù)函數(shù)，并顯示。5 軟件調(diào)試及仿真本次設(shè)計(jì)軟件調(diào)試工具采用keil software公司出品的52系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)keil uvision2， keil c52標(biāo)準(zhǔn)c編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了c語言環(huán)境,并保留了匯編代碼高效、快速的特點(diǎn)。軟件仿真工具采用英國labcenter electronics公司研發(fā)的多功能eda軟件proteus，其中的proteus isis是一款操作簡單便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)和仿真平臺軟件，它運(yùn)行于windows操作系統(tǒng)，可以仿真和分析各種模擬器和集成電路。5.1 軟件編譯5.1.1 工

37、程的創(chuàng)建運(yùn)行keil uvision2軟件點(diǎn)擊project 點(diǎn)擊new project，如圖5-1所示。 圖5-1 工程創(chuàng)建圖5.1.2 at89c52單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)at89c52，如圖5-2所示。圖5-2 at89c52單片機(jī)的選擇圖5.1.3 程序編譯（1）程序代碼的編寫通過c語言對系統(tǒng)進(jìn)行程序代碼的編寫工作，如圖5-3所示。圖5-3 程序編譯圖（2）生成仿真所需的.hex文件點(diǎn)擊project 點(diǎn)擊options for tardet 設(shè)置晶振為12.0mhz 點(diǎn)擊output 選定create hex fi ，如圖5-4所示。圖5-4 .hex文件的生成圖5.2

38、系統(tǒng)仿真測試將設(shè)計(jì)好的電路，通過proteus進(jìn)行仿真，把設(shè)定好的輸入?yún)?shù)和電路仿真實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的可行性。5.2.1 信號處理電路仿真結(jié)果因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)速通過光感元件后，表現(xiàn)為一定頻率的脈沖波形，所以，可以通過proteus的仿真功能，給信號處理電路輸入一定周期的非標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖信號，再通過仿真示波器，檢測信號處理電路的輸出波形是否達(dá)到，信號處理電路預(yù)期的放大、整形功能。如圖5-5。由波形發(fā)生器向光敏三極管q1輸入一定頻率的脈沖以代表光電碼盤轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的脈沖，示波器d端檢測輸入信號，a端檢測信號處理電路的輸出波形。設(shè)定輸入幅值為1.5v，頻率為3khz的正弦波如圖5-6，示波器

39、檢測到的值如圖5-7。圖5-5 信號處理電路的仿真檢測圖5-6 波形發(fā)生器參數(shù)設(shè)定圖5-7 示波器檢測到的參數(shù)仿真結(jié)論：通過向信號處理電路輸入幅值為1.5v，頻率為3khz的正弦波（綠色波形），檢測到信號處理電路輸出波形（黃色波形）的幅值為大約5v的標(biāo)準(zhǔn)方波；信號處理電路理論上達(dá)到要求。5.2.2 整體仿真結(jié)果整體仿真如圖5-8。輸入?yún)?shù)如圖5-6。圖5-8 整體仿真圖 整體仿真結(jié)論：在輸入幅值為1.5v，頻率為3khz的正弦波后，lcd顯示1800n/min。6 結(jié)論本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)測速法，利用optc光斷續(xù)器采集信號，通過信號處理電路得到適合的脈沖后，輸入單片機(jī)進(jìn)行處理、計(jì)算，得出實(shí)際的轉(zhuǎn)

40、速值，輔以lcd顯示。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)，利用美國愛特梅爾（atmel）公司的at89c52單片機(jī)作為主控芯片、lcd顯示、結(jié)合電源電路、晶振振蕩電路、復(fù)位電路等外圍輔助電路，并采用c語言對程序進(jìn)行編譯。通過硬件和軟件相結(jié)合的方式完成了簡單的數(shù)字測速儀設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了at89c52單片機(jī)通過串口與傳感器的通信，把接收到的光信號通過濾波處理顯示在lcd上。數(shù)字測速儀可以廣泛地應(yīng)用于工廠、教學(xué)和汽車等多個領(lǐng)域。該系統(tǒng)速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，具有較好的適用性和推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 馬西秦自動檢測技術(shù)m合肥：機(jī)械工業(yè)出版社，2001:200-290.2 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京:北京航空航天大

41、學(xué)出版社,2005:30-43 3 雷玉堂.光電檢測技術(shù)（第2版）m.北京：中國計(jì)量出版社，2009:214-289.4 郭培源，付揚(yáng).光電檢測技術(shù)與應(yīng)用m.北京：北京航空航天大學(xué)出版，2006:221-274.5 張道德.單片機(jī)接口技術(shù)（c51版）m.北京：中國水利水電出版社，2007:112-195.6 汪云.基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速檢測裝置j. 傳感器技術(shù)2003，22(10):35-67. 7 楊路明.c語言程序設(shè)計(jì)m.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005:1-33.8 徐瑋，徐富軍，沈建良.c51單片機(jī)高效入門m.合肥：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:13-65.9 王為青，程國鋼.單片機(jī)kei

42、l cx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù)m.北京：人民郵電出版社，2007:31-98.10 朱清慧等.proteus教程（第2版）m.北京:清華大學(xué)出版社,2011:35-50.11 丁英麗. 智能光電計(jì)數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)j. 計(jì)量與測試技術(shù), 2004,5(2): 11-45.12 陳照章，朱湘臨.光電測速傳感器及其信號調(diào)理電路j.傳感技術(shù), 2002，1（8）:23-75. 致 謝大學(xué)四年匆匆而過，在這四年里許多老師用他們的辛勤勞動與汗水教育我、幫助我，將平凡而真誠的關(guān)懷涓涓而流。在他們的親切關(guān)懷下，我不斷豐富著自己，在知識上不斷掌握新的理論與技能，在生活中充滿信心與勇氣，也逐漸形成了正確而成熟的人生觀、價(jià)值

43、觀，這些對即將走出校園的我是一筆財(cái)富。在此我感謝這些關(guān)心幫助我的老師們。在此同時(shí)我還要感謝和我一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)，感謝他們平常對我的關(guān)心和幫助。最后感謝父母家人給予我的容忍、鼓勵和支持!附錄a附錄b軟件程序部分：#include#include sbit lcm_rs=p30;sbit lcm_rw=p31;sbit lcm_en=p37;#define busy 0x80 /常量定義#define dataport p1#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define l 50uchar str016,str116,cou

44、nt;uint speed;unsigned long time;void ddelay(uint);void lcd_wait(void);void display();void initlcm();void writecommandlcm(uchar wclcm,uchar busyc);void str();void account(); /延時(shí)k*1ms,12.000mhz/void int0_isr(void) interrupt 0 /*遙控使用外部中斷0，接p3.2口*/ unsigned int temp; time=count;tr0=0;temp=th0;temp=(tem

45、p8)| tl0);th0=0x3c;tl0=0xaf;count=0;tr0=1;time=time*50000+temp; void time0_isr(void) interrupt 1 /*遙控使用定時(shí)計(jì)數(shù)器1*/th0=0x3c; tl0=0xaf; count+;void main(void) tmod=0x01; /*tmod t0選用方式1（16位定時(shí)）*/ ip1=0x01; /*tnt0 中斷優(yōu)先*/ tcon1=0x11; /*tcon ex0 下降沿觸發(fā)，啟動t0*/ ie1=0x83;th0=0x3c;tl0=0xaf;initlcm();writecommandlcm(0x01,1); /清顯示屏for(;) account(); display();void account() unsiqned long a; if (