電瓶車轉(zhuǎn)速測量

1、文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.專業(yè)方向課程設(shè)計課題：電瓶車轉(zhuǎn)速測量儀班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院系統(tǒng)方案設(shè)計1.1概述電瓶車轉(zhuǎn)速測量儀由霍爾傳感器、信號預(yù)處理電路、AT89C52單片機(jī)以及數(shù)碼管顯示電路組成。其中信號預(yù)處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形。信號預(yù)處理電路中的放大器用于對待測信號進(jìn)行放大, 以降低對待測信號的幅度要求。波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)接口的TTL 信號。AT89C51通過 T1輸入傳感器的脈沖信號， P0口和 P2口接數(shù)碼管顯示。1.2系統(tǒng)原理框圖霍爾傳感器信號放大及波形整形

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1傳感器選擇及其特性AT89C51數(shù)碼管顯示圖 1在電瓶車轉(zhuǎn)速測量儀的設(shè)計中， 所選擇的傳感器的作用是為了得到一脈沖信號傳給單片機(jī)，因此傳感器的最基本作用是能得到脈沖信號，經(jīng)過多方面考慮，選擇霍爾傳感器?；魻柶骷珊芏鄡?yōu)點(diǎn)， 結(jié)構(gòu)牢固，模塊尺寸小，重量輕，壽命長，易于安裝，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHz），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好，優(yōu)于 0.1%，過載能力強(qiáng)，技術(shù)過載電流是額定電流的 20 倍，也不損壞。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬， 可達(dá) -55? C 150? C?？雇獯艌龈蓴_力強(qiáng)。 霍爾傳感器可

3、測1文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.量任意波形的電流和電壓。 如直流、交流和脈沖波形。 它分為霍爾元件盒霍爾集成電路兩大類， 前者是一個簡單的霍爾片， 使用時常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大，后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上?；魻栐\(yùn)用的是霍爾效應(yīng)原理。如圖 2 所示，霍爾效應(yīng)是由于導(dǎo)體中的運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用而產(chǎn)生的， 當(dāng)導(dǎo)體中的電流的正載流子形成的，正載流子受洛倫茲力的方向指向 A 面，正電荷就會在 A 面積聚，同事 B 面積聚負(fù)電荷，這些電荷產(chǎn)生由 A

4、指向 B 的靜電場，正載流子同時受到洛倫茲力和靜電力，當(dāng)二力平衡時，電荷停止積聚，在 A 面和 B 面間形成一個電位差 Uh 即霍爾電壓?；魻栯妱觿?Uh=KIB/d。圖 2霍爾傳感器可分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器。 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級組成， 它輸出數(shù)字量。線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。因此，在這個設(shè)計中采用開關(guān)型霍爾傳感器。 如圖 3 所示，輸入電壓經(jīng)穩(wěn)壓器加在霍爾元件兩端， 兩端產(chǎn)生霍爾電勢差， 信號經(jīng)差分放大器放大后送到施密特觸發(fā)器整形。圖 3如圖 4 為開關(guān)型霍爾傳感器的工作特性，當(dāng)外加的

5、磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動作點(diǎn) Bop 時，傳感器輸出低電平，但磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動作點(diǎn) Bop以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn) BRE時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健?Bop與 Bre 之間的滯后 ( 或稱為回差 ) 使開關(guān)動作更為可靠。 圖 5 為開關(guān)型霍爾傳感器輸出波形。圖 4 開關(guān)型霍爾傳感器工作特性 圖 5 開關(guān)型霍爾傳感器輸出波形霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖如圖 6 所示。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。 圓盤每轉(zhuǎn)動一圈霍爾傳感器便輸出一個脈沖。圖 6 霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖2.2信號采集電路如圖 7 所示為霍爾元件采集電路，傳感器的一端與圓盤上的磁鋼

6、相對，圓盤2文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.轉(zhuǎn)一圈經(jīng)過霍爾傳感器輸出一個脈沖。由于傳感器內(nèi)部為集電極開路輸出，所以需外接一個上拉電阻，其阻值與電源電壓大小有關(guān)，一般取1 2k。圖 72.3 信號處理電路如圖 8 為信號處理電路，系統(tǒng)的信號處理部分由二級電路構(gòu)成。第一級是由開關(guān)三極管組成的零偏置放大器， 采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。當(dāng)輸入信號為零或負(fù)電壓時，三極管截止，電路輸出高電平。當(dāng)輸入信號為正電壓時， 三極管導(dǎo)通， 此時輸出電壓隨著輸入電壓的上升而下降。 由于放大器的

7、放大功能降低了對待側(cè)信號的幅度要求。 信號處理電路的第二級采用施密特觸發(fā)器的反相器 74LS14來吧放大器生成單相脈沖轉(zhuǎn)換成與 COMS電平相兼容的方波信號，同時將輸出信號加到單片機(jī)的 P3.5 口上。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔每梢园蛇呇刈儞Q緩慢的周期性信號變換成邊沿很陡的矩形脈沖信號。圖 9 為經(jīng)信號處理電路后輸出的波形圖 8圖 9 經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的波形2.4單片機(jī)及外圍電路單片機(jī)及其外圍電路由三部分構(gòu)成，分別是晶振電路、復(fù)位電路和數(shù)碼管顯示電路圖 10AT89C51主要引腳功能1、 VCC：供電電壓2、 GND：接地3、 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8

8、 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時， 將輸出電流， 這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時， P1 口作為低八位地址接收。4、 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。5、 P3.5: P3.5 T1 （計時器 1 外部輸入）3文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理

9、.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.晶振電路由晶振和兩個負(fù)載電容組成。電路如圖11圖 11晶振是給單片機(jī)提供工作信號脈沖的，這個脈沖就是單片機(jī)的工作速度，它的輸出連接著單片機(jī)的XTAL1和 XTAL2引腳。圖 12復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。在這個設(shè)計中，采用的是按鈕復(fù)位。如圖VCC 上電時，電容充電，在10k 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后，電容充滿，10k 電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間按下按鈕，電容放電，在10k 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。按鈕松開，電容又充電，幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。2.5總體電路圖圖 1

10、3系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1定時 / 計數(shù)器模塊圖 14初始化程序：timer_init()EA=1;使用片內(nèi)程序存儲器ET0=1;打開 T0 定時器中斷ET1=1;TMOD=0X51;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;定時器 0 設(shè)置于模式 1 時,計數(shù)寄存器為 16 位模式 ,由高 8 位 TH0 和低 8 位 TL0 兩個 8 位寄存器組成 ,當(dāng)設(shè)定計算值為 65536-50000=15536 （ D ） 時 , 轉(zhuǎn) 換 為 十 六 進(jìn) 制 就 是 3CB0(H), 此時 ,TH0=3C,TL0=B0 分別裝入即可 ,為了免除這些計算步驟 ,

11、很多編程者采用“TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256“的編程方式 ,去讓單片機(jī)自己去計算結(jié)果 ,那么為什么要介入 256 呢?其實(shí)并不難理解 ,做一下 10 164文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.進(jìn)制的換算就知道了 ,256(D)=0100(H),這里 01 就是高 8 位的數(shù)據(jù) ,00 就是低 8 位的數(shù)據(jù) ,通俗點(diǎn)說 ,15536(D)里有多少個 256,就相當(dāng)于高 8 位有多少數(shù)值 ,就是除的關(guān)系了 ,商存入高 8 位寄存器后余下的數(shù)存

12、入低 8 位即可 ,取商計算就是TH0=(65536-50000)/256；而取余計算就是TL0=(65536-50000)%256 .TH1=0;TL1=0;TR0=1;定時器TR1=1;圖 15void timer0() interrupt 1n+;TR0=0;TR1=0;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;if(n=60)mm=0;mm|=TH1;按位的或計算mm=(mm8)|TL1;TH1=0;TL1=0;n=0;TR0=1;TR1=1;5文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理

13、.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.3.2數(shù)碼管顯示模塊xian_shi()uchar qian,bei,shi,ge;uint jj;jj=mm;jj=jj/3;qian=jj/1000;bei=jj%1000/100;shi=jj%100/10;ge=jj%10;P2=0 x10;P0=tableqian;delay(1);P2=0 x20;P0=tablebei;delay(1);P2=0 x40;P0=tableshi;delay(1);P2=0 x80;P0=tablege;delay(1);3.3 單片機(jī)總程序#include#define uchar unsigned cha

14、r#define uint unsigned intuint mm=0;6文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.uchar n;uchar code table=0 xc0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90; delay(uint m)uint i,j;for(i=m;i0;i-)for(j=60;j0;j-);xian_shi()uchar qian,bei,shi,ge;uint jj;jj=mm;jj=jj/3;qia

15、n=jj/1000;bei=jj%1000/100;shi=jj%100/10;ge=jj%10;P2=0 x10;P0=tableqian;delay(1);P2=0 x20;P0=tablebei;delay(1);P2=0 x40;P0=tableshi;delay(1);P2=0 x80;7文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.P0=tablege;delay(1);timer_init()EA=1;ET0=1;ET1=1;TMOD=0X51;TH0=(65535-50000)/256;T

16、L0=(65535-50000)%256;TH1=0;TL1=0;TR0=1;TR1=1;main()timer_init();P0=0;while(1)xian_shi();delay(2);void timer0() interrupt 1n+;8文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.TR0=0;TR1=0;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;if(n=60)mm=0;mm|=TH1;mm=(mm8)|TL1;TH1=0;TL1=0;n=0;

17、TR0=1;TR1=1;void timer1() interrupt 3TR1=0;TR0=0;mm=0;系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證在本次課程設(shè)計中，采用了proteus 軟件進(jìn)行仿真。它具有其他EDA工具軟件的原理布線、 PCB自動或人工布線以及SPICE電路仿真的功能。它革命性的特點(diǎn)是不僅能夠進(jìn)行互動的電路仿真還能對處理器及其外圍電路進(jìn)行仿真。4.1 仿真及結(jié)果在該系統(tǒng)的輸入端給它一個正弦波，設(shè)置頻率和幅度，頻率的大小即代表轉(zhuǎn)了多少圈，從而可以得出轉(zhuǎn)速。9文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.輸入頻率模擬結(jié)果輸入頻率模擬結(jié)果005555886767171779792626888838381001005課程設(shè)計體會與總結(jié)剛開始拿到這個課程設(shè)計時，一頭霧水，根本不知道如何下手。后來慢慢查找資料，有了一些想法。通過查找資料和閱讀資料長了不少見識。由于條件和知識的限制， 在一個星期的時間能要做出很完善的設(shè)計有些難度，但是我盡自己的努力去完成。 在這個過程中， 我收獲最多的就是學(xué)習(xí)了如何運(yùn)用 Protues 軟件，這個集多個仿真功能的軟件，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基本的 EDA工具軟件的功能，還能夠?qū)μ幚砥骷捌渫鈬娐愤M(jìn)行仿真。 雖然在學(xué)習(xí)