基于磁敏電阻傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘要在生產(chǎn)活動(dòng)中離不開(kāi)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小影響生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)行。那么，對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量便是關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)是基于12c5a60s2單片機(jī)設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用磁敏電阻傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速，通過(guò)單橋電路將檢測(cè)到的磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)即電壓信號(hào)。再利用lm339芯片對(duì)檢測(cè)到的電壓信號(hào)進(jìn)行整形，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再利用單片機(jī)的外部中斷對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，其實(shí)質(zhì)是檢測(cè)下降沿。另一方面，利用向單片機(jī)發(fā)送pwm波對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。顯示方面，利用1602液晶屏進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。該系統(tǒng)擬采用c語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的控制。關(guān)鍵字：12c5a60s2單片機(jī) 磁敏電阻傳感器 lm339芯片 pwm波 1

2、602液晶屏abstractin production activities without motor, motor speed affects the size of the production activities. so, for measuring the rotational speed of motor is the key. this design is based on the 12 c5a60s2 microcontroller design based on single chip microcomputer control motor speed measuremen

3、t system. this system adopts magnetic resistor sensor detection speed, through single bridge circuit to detect the magnetic signal into electrical signal voltage signal. reuse lm339 plastic chip to detect the voltage signal, converted to digital signal, using mcu external interrupt count to digital

4、signal, the essence of which is falling edge detection. on the other hand, the use of send mcu pwm waves speed on the motor. show respect, we use 1602 lcd screen for rotational speed. the system using c language programming, realize the single chip microcomputer control.key words: 12c5a60s2 microcon

5、troller lm339 magnetic resistor sensor chip pwm wave 1602 lcd screen目錄1 緒論11.1課題研究的目的和意義11.2轉(zhuǎn)速在國(guó)內(nèi)外的研究11.3主要研究?jī)?nèi)容22 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法21 緒論1.1 課題研究的目的和意義轉(zhuǎn)速是工程應(yīng)用中非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，傳統(tǒng)的測(cè)速方法一般以測(cè)速發(fā)電機(jī)為主要檢測(cè)元件，得到的是模擬量，這種測(cè)量技術(shù)已不適應(yīng)于現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿(mǎn)足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用。由于單片機(jī)在測(cè)量轉(zhuǎn)速方面具有體積小、性能強(qiáng)、

6、成本低的特點(diǎn)，越來(lái)越受到企業(yè)用戶(hù)的青睞，單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字化越來(lái)越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理，在在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速測(cè)速系統(tǒng)，使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。它的研究結(jié)果可以用于我們的實(shí)際生活中，一方面可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車(chē)床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制、睡泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)來(lái)進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合，如車(chē)輛的里程表、車(chē)速表等。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平?？傊?，轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。

7、本課題研究的是電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)了解電機(jī)工作狀態(tài)，提高電機(jī)工作效率有很大幫助，該課題主要是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況提出修改方案和解決辦法。1.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究目前國(guó)內(nèi)外測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過(guò)模擬測(cè)速法、同步測(cè)速法以及計(jì)數(shù)測(cè)速法。計(jì)數(shù)測(cè)速法又可分為機(jī)械式定時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)多采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電數(shù)字脈沖變編碼器，也有采用電磁式、電容式、磁阻式等。還有一些特殊的測(cè)速器是利用置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的放射性磁性材料來(lái)發(fā)出脈沖信號(hào)。其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測(cè)速

8、系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)。加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤(pán)、ccd器件、光導(dǎo)纖維等的利用相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而利用半導(dǎo)體材料制作的新型轉(zhuǎn)速傳感器即磁敏轉(zhuǎn)速傳感器又具有光電傳感器一系列優(yōu)點(diǎn)。核心部件是采用磁敏電阻作為檢測(cè)的元件，再經(jīng)過(guò)全新的信號(hào)處理電路令噪聲降低，功能更完善。通過(guò)與其它類(lèi)型齒輪轉(zhuǎn)速傳感器的輸出波形對(duì)比，所測(cè)到轉(zhuǎn)速的誤差極小，線(xiàn)性特性具有很好的一致性。它的感應(yīng)對(duì)象為磁性材料或?qū)Т挪牧希绱配?、鐵和電工鋼等。當(dāng)被測(cè)體上帶有凸起（或凹陷）的磁性或?qū)Т挪牧?，隨著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)，達(dá)到測(cè)速或

9、位移檢測(cè)的發(fā)訊目的。利用磁敏電阻傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速具有高靈敏度、高可靠性、觸發(fā)距離遠(yuǎn)、信號(hào)觸發(fā)為鐵（軟）磁材料?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、抗電磁干擾能力強(qiáng)、具有良好的抗沖擊性和抗震性。1.3主要研究?jī)?nèi)容a. 該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有：1) 液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示所測(cè)得的轉(zhuǎn)速值；2) 鍵盤(pán)對(duì)設(shè)定的高低速值進(jìn)行相關(guān)設(shè)置；b. 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，主要研究了一下內(nèi)容：1) 分析轉(zhuǎn)速測(cè)量常用的兩種方法；2) 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的要求選擇合適的傳感器；3) 系統(tǒng)中各個(gè)模塊的論證和選擇，總體方案的設(shè)計(jì)。4) 系統(tǒng)中各硬件模塊設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；5) 系統(tǒng)調(diào)試。2 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用方法電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法有測(cè)周期法（“t”法）

10、和測(cè)頻法（“m”)。2.1測(cè)頻法（“m”）在一定測(cè)量時(shí)間t內(nèi)，測(cè)量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)m1來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，如圖2-1所示，設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)為x，則轉(zhuǎn)速n由式（2-1）計(jì)算得到。 式（2-1）轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)x的計(jì)算見(jiàn)式（2-2）。 式（2-2） 圖2-1 “m”法測(cè)脈沖寬度 將式（2-2）代入式（2-1），則轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式見(jiàn)式（2-3）。 式（2-3）式中n表示轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；t表示定時(shí)時(shí)間單位：（秒）；m1表式產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)。在該方法中，由于定時(shí)時(shí)間t和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在t內(nèi)能否正好測(cè)量外部脈沖的完整的周期不確定，所以可能產(chǎn)生1個(gè)脈沖的量化誤差。因

11、此，為了提高測(cè)量精度，t要有足夠長(zhǎng)的時(shí)間。定時(shí)時(shí)間可根據(jù)測(cè)量對(duì)象預(yù)先設(shè)置。設(shè)置的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以提高精度，而設(shè)置的時(shí)間過(guò)短，測(cè)量精度會(huì)受到一定的影響。而且在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，雖然檢測(cè)時(shí)間一定，但檢測(cè)的旗幟時(shí)間具有隨機(jī)性，當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才有較高的測(cè)量精度，并且測(cè)量準(zhǔn)確度隨轉(zhuǎn)速的減小而降低，該方法適合于高速測(cè)量。2.2 測(cè)周期法（“t”法）轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度tp來(lái)決定。如圖2-2所示。tpt通過(guò)定時(shí)器測(cè)得。定時(shí)器對(duì)時(shí)鐘脈沖（fc頻率）進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在tp內(nèi)計(jì)數(shù)值若為m2，則計(jì)算公式見(jiàn)式（2-4)。 式（2-4）即 n= 式（2-5）式中p表示為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的

12、脈沖數(shù)；fc表示硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率；單位（hz）；n表示轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；m2表示時(shí)基脈沖。 圖2-2 “t”法測(cè)脈沖寬度 由“t”法可知，該法測(cè)量精度的誤差主要有兩個(gè)方面，一是由兩脈沖的上升沿觸發(fā)時(shí)機(jī)不一致而產(chǎn)生的；二是由計(jì)數(shù)和定時(shí)起始不一致而產(chǎn)生的。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭以及計(jì)數(shù)和定時(shí)嚴(yán)格同步。該方法在被測(cè)轉(zhuǎn)速較低（相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)時(shí)間間隔較大）時(shí)，才有較高的測(cè)量精度，其測(cè)量準(zhǔn)確度隨著轉(zhuǎn)速的增大而降低，適于低速測(cè)量。2.3 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用的方法 通過(guò)分析可知，m法適合于高速測(cè)量，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，產(chǎn)生的誤差會(huì)越大。t法適合于低速測(cè)量，轉(zhuǎn)速增高，誤差增大。由于本系統(tǒng)

13、中所測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，且基于m法的測(cè)量，其電路和程序較為簡(jiǎn)單，所以本設(shè)計(jì)中采用m法進(jìn)行測(cè)量。3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1各模塊方案論證與選擇3.1.1 傳感器論證與選擇方案一：光電傳感器 光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，光電轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收強(qiáng)度變化的電子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。它包含調(diào)制光源，由光敏元件等組成的光學(xué)系統(tǒng)、放大器、開(kāi)關(guān)或模擬量輸出裝置。光電式傳感器由獨(dú)立且相對(duì)放置的光發(fā)射器和收光器組成。以透射式為例，如圖3-1所示，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開(kāi)關(guān)管

14、關(guān)斷，否則打開(kāi)。為此可以制作一個(gè)遮光葉片如圖3-2所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。圖3-2 遮光葉片方案二：光電編碼器 光電編碼器的工作原理與光電傳感器的一樣，不過(guò)它將光電傳感器、電子電路、碼盤(pán)等做成一個(gè)整體，只要用聯(lián)軸器將光電傳感器的軸與轉(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號(hào)。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。講旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)軸上，這樣每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一圈編碼器就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖，利用脈沖數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。如圖3-3所示，是某光電編碼器的外形。圖3-3 光電編碼器成品方案三：霍

15、爾傳感器 霍爾傳感器是磁敏感的傳感元件，常用于開(kāi)關(guān)信號(hào)采集的有cs3020、cs3040、a04e、a44e等，這種傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地即可工作，輸出通常是集電極開(kāi)路（oc）們輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做的較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開(kāi)關(guān)靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸選擇時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，就可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周獲得多個(gè)脈沖輸出，單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速值。霍爾元件和磁鋼如圖3-4所示。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感

16、器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。方案四：磁敏電阻傳感器 磁阻傳感器具有很高的磁場(chǎng)檢測(cè)靈敏度，可以測(cè)量微弱的磁場(chǎng)。它的感應(yīng)對(duì)象為磁性材料或?qū)Т挪牧?，如磁鋼、鐵和電工鋼等。當(dāng)被測(cè)體上帶有凸起（或凹陷）的磁性或?qū)Т挪牧?，隨著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)，達(dá)到測(cè)速或位移檢測(cè)的發(fā)訊目的。利用磁敏電阻傳感器測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速具有高靈敏度、高可靠性、觸發(fā)距離遠(yuǎn)、信號(hào)觸發(fā)為鐵（軟）磁材料。可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、抗電磁干擾能力強(qiáng)、具有良好的抗沖擊性和抗震性。 由于光電傳感器受環(huán)境影響較大，且光電編碼器安裝不方便，由于軟連接的原因，很容易松動(dòng)，可靠性差，而霍爾傳感器在信號(hào)采樣時(shí)，會(huì)出現(xiàn)采樣不精

17、確，因?yàn)樗强看判愿袘?yīng)才采集脈沖的，使用時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)磁性變小，影響脈沖的采樣精度。 而磁敏轉(zhuǎn)速傳感器由磁敏電阻作感應(yīng)元件，是一種新型的轉(zhuǎn)速傳感器。核心部件是采用磁敏電阻作為檢測(cè)的元件，再經(jīng)過(guò)全新的信號(hào)處理電路令噪聲降低,功能更完善。通過(guò)與其它類(lèi)型齒轉(zhuǎn)速傳感器的輸出波形對(duì)比，所測(cè)到轉(zhuǎn)速的誤差極小以及線(xiàn)性特性具有很好的一致性。它的感應(yīng)對(duì)象為磁性材料或?qū)Т挪牧希绱配?、鐵和電工鋼等。當(dāng)被測(cè)體上帶有凸起（或凹陷）的磁性或?qū)Т挪牧?，隨著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)的脈沖信號(hào)，達(dá)到測(cè)速或位移檢測(cè)的發(fā)訊目的。由于磁敏電阻轉(zhuǎn)速傳感器靈敏度高、高可靠性、壽命長(zhǎng)、觸發(fā)距離遠(yuǎn)；信號(hào)觸發(fā)為鐵（軟）磁材料

18、，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、 抗電磁干擾能力強(qiáng)、 良好的抗沖擊性和抗震性。與四端口的霍爾傳感器相比，磁敏電阻傳感器是二端型元件，使用更加方便。 所以本設(shè)計(jì)采用方案四，使用磁敏電阻傳感器采集脈沖信號(hào)。3.1.2 單片機(jī)模塊論證與選擇方案一：采用型號(hào)為stc89c52作為主控器，使用磁敏電阻傳感器進(jìn)行測(cè)量的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。stc89c52是一種低功耗、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)集成了8kb可重復(fù)編程的flash程序存儲(chǔ)器。256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，具有tsp功能，可直接通過(guò)串口下載用戶(hù)程序，方便調(diào)試程序，帶有2kb的eeprom存儲(chǔ)空間，與mc-51完全兼容。方案二：stc12c5a60s2/

19、ad/pwm系列單片機(jī)是stc生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（it）的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12 倍。內(nèi)部集成max810專(zhuān)用復(fù)位電路，2路pwm，8路高速10位a/d轉(zhuǎn)換（25萬(wàn)次/秒），針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 兩種單片機(jī)相比之下，采用stc12c5a60s2/ad/pwm系列單片機(jī)更能滿(mǎn)足使用要求，減少芯片的使用數(shù)目，使得硬件電路更為簡(jiǎn)潔，具有更強(qiáng)的操作性。3.1.3 顯示模塊論證與選擇方案一：采用led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，led數(shù)碼管價(jià)格適中，亮度高，顯示數(shù)字合適，但是連接復(fù)雜，耗電流大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。方案二：采用點(diǎn)陣

20、式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管事由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示簡(jiǎn)單文字比較適合，如果顯示數(shù)字則浪費(fèi)資源，而且價(jià)格也相對(duì)較高。方案三：采用lcd液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字、圖形，顯示多樣，清晰可見(jiàn)，并且連接方便，所以在此設(shè)計(jì)中采用了lcd1602液晶顯示屏。因此選擇方案三。3.2 總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)的硬件主要由電機(jī)、磁敏電阻傳感器、信號(hào)調(diào)理電路，以及stc12c5a60s2單片機(jī)，lcd1602液晶顯示器，矩陣鍵盤(pán)組成。電機(jī)測(cè)速原理是在非磁性材料的圓盤(pán)上粘貼12塊磁鋼，磁敏電阻傳感器固定在圓盤(pán)外緣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鋼經(jīng)過(guò)磁敏電阻傳感器正前方，改變了磁感應(yīng)強(qiáng)度，電機(jī)每

21、轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，磁敏電阻傳感器便輸出12個(gè)脈沖，隨著轉(zhuǎn)盤(pán)的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，就不斷產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路后送人單片機(jī)處理，轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖，脈沖信號(hào)的頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)速度成正比，根據(jù)單位時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，就可獲得被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)原理框圖見(jiàn)圖3-5。圖3.5 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)流程模塊圖4 硬件電路設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指一個(gè)真正可用的最小配置系統(tǒng)，由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源電路組成。stc 12c5a60s2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。stc12c5a60s2 單片機(jī)中包含中央處理器(cpu )、程序存儲(chǔ)器(flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(sram )、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、uart 串口

22、、串口2、i/o 接口、高速a/d 轉(zhuǎn)換、spi接口、pca 、看門(mén)狗及片內(nèi)r/c振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。stc12c5a60s2系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱(chēng)得上一個(gè)片上系統(tǒng)。圖3-6 stc12c5a60s2 系列單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)于復(fù)位電路：時(shí)鐘頻率低于12mhz時(shí)，可以不用c1，r1接1k電阻到地時(shí)鐘頻率高于12mhz時(shí)，建議使用第二復(fù)位功能角(stc 12c5a60s2系列在rst2/ex_lvd/p4.6口stc 12c520 1ad系列在rst2/ex_lvd/p1.2 口)關(guān)于晶振電路： 如果外部時(shí)鐘頻率在33mhz以上時(shí)，建議直接使用外

23、部有源晶振。 如果使用內(nèi)部r/c振蕩器時(shí)鐘(室溫情況下5v單片機(jī)為: mhz 7mhz ,3v單片機(jī)為 8mhz 2mhz ),xtal 和xtal2腳浮空 如果外部時(shí)鐘頻率在27mhz以上時(shí),使用標(biāo)稱(chēng)頻率就是基本頻率的晶體，不要使用三泛音的晶體，否則如參數(shù)搭配不當(dāng)，就有可能振在基頻，此時(shí)實(shí)際頻率就只有標(biāo)稱(chēng)頻率的1/3 了，或直接使用外部有源晶振,時(shí)鐘xtal1腳輸入,xtal2腳必須浮空。 當(dāng)時(shí)鐘頻率高于 時(shí)鐘頻率高于 高于12mhz 時(shí)，建議使用第二復(fù)位功能腳,可以不用 ，建議使用第二復(fù)位功能腳,可以不用c1,r1接1k電阻到地，此時(shí)的最小應(yīng)用系統(tǒng)如下所示。 圖3-7 stc12c5a60

24、s2 系列單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)4.2 磁敏電阻傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì)4.2.1 磁敏電阻傳感器原理 磁敏電阻傳感器是利用磁阻效應(yīng)制成的一種磁敏電阻傳感器。它是今年來(lái)為適應(yīng)信息采集的需要而迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型傳感器，這類(lèi)傳感器具有以下特性：1) 原始信號(hào)強(qiáng)，后序處理電路簡(jiǎn)單；2) 永磁體與mr元件非接觸，無(wú)觸點(diǎn)；3) 電性能壽命無(wú)限；4) 純電阻元件，響應(yīng)速度0到10-9s，反應(yīng)迅速準(zhǔn)確；5) 靈敏度高，輸出信號(hào)大，易于采集處理；6) 分辨率高；7) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕巧；8) 無(wú)磨損、無(wú)接觸電噪聲，可適用于水、油、汽、粉塵、腐蝕性氣體、振動(dòng)、沖擊等多種惡劣環(huán)境下。銻化錮磁阻轉(zhuǎn)速傳感器由一對(duì)電阻值相當(dāng)?shù)匿R化錮磁敏電阻(mri、mrz)構(gòu)成的磁敏感元件和相應(yīng)的信號(hào)處理電路組成。銻化錮磁敏感元件由引腳(1、2、3)、一對(duì)阻值大致相等的銻化錮磁阻電阻mri和mrz、永磁