速度表课程设计报告.doc

第一章 速度表设计 设计一个基于89C52单片机的速度表，该速度表可以测量转速范围0—3000r/min， 当电机转速超过3000r/min时，蜂鸣器自动报警。 1.1课程设计的目的： 1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。 2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能力。 3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。 4、掌握的STC89C52,74HC14,四段共阳数码管接口电路，及使用方法。 1.2 课程设计要求： 1、熟悉组成系统中的实验模块原理，画出实验原理图。 2、写出完整的设计任务书：课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件框图、元件清单、程序清单、参考文献。 第二章 设计方案 2.1 速度表主要功能 该速度表可以测量转速范围0—3000r/min，当电机转速超过3000r/min时，蜂鸣器自动报警。 2.2转速测量方法选择 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：M法(测频法) 、T 法(测周期法) 和MT 法(频率周期法) 。法(测频法) 在规定的检测时间内检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性因此M法测量转速在极端情况下会产生1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时才有较高的测量精度因此M法适合于高速测量。 T法(测周期法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下时间的测量会产生1个高频脉冲周期因此T法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时才有较高的测量精度所以T法适合于低速测量M/T法(频率周期法) 它是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数因此只要“同时性”处理得当,MT法在高速和低速时都具有较高的测速精度。 本设计要实现在转速范围之间测量转速，所以速既要测量低速转速又要测量高速转速，而MT法在高速和低速时都有较高的精度。由于MT 法可在整个速度范围内获得高分辨率可在不损失精度和分辨率的前提下获得快速响应所以本次设计采用MT法 2.3 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，可采用红外采样系统，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。亦即： (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： (2) 通常m为60。 2.4 系统概述 系统主要由AT89S52单片机处理系统、转动系统、信号采集单元、信号处理单元和显示系统等几个部分组成，如图1: 图1 系统组成框图 2.4.1 转动系统 本设计中采用霍尔传感器测量电机转速。 2.4.2信号采集及其处理 被测物理量经过霍尔传感器将磁场变化转换成电脉冲。 2.4.3单片机处理电路 用于测量转速的脉冲信号通过P3.5/T1输入单片机，用AT89S52的定时计数器T1对脉冲信号进行计数，用定时计数器T0进行定时，每50ms产生一个中断对数码管进行刷新，产生120个中断后（即6s），进行一次转速处理，再通过单片机对T1的脉冲数进行运算转换后，用数码管显示电机的转速。 2.4.4显示电路 系统通过四位七段数码管实时显示电机的转速值。 2.5系统硬件实现 2.5.1 AT89S52单片机介绍 如图2所示，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使