光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)題院專年姓題院專年姓目：光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程名稱：工程測(cè)試技術(shù)系： 機(jī)械工程系 業(yè)： 工程機(jī)械2班 級(jí)： 2010級(jí) 名： xxxxx指導(dǎo)教師： 曾祥光

2013年5月15日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)工機(jī)5班姓名xxxx學(xué)號(hào)20107454開(kāi)題日期：2013年4月5日完成日期：2013年5月15日題目光電傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)的目的掌握利用光電傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的方法和途徑，掌握測(cè)量和顯示電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)踐能力，提高分析和解決問(wèn)題的二、 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求系統(tǒng)組成及工作原理，系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)，系統(tǒng)軟件設(shè)三、指導(dǎo)教帥評(píng)語(yǔ)四、成績(jī) 指導(dǎo)教師 簽章）摘要：轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的工作參數(shù)之一，也是其它參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)。目前常用的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)速法、測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速法、光電碼盤測(cè)速法和霍爾元件測(cè)速法等。在對(duì)各種測(cè)速方法進(jìn)行分析后提出了基于光電傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。詳細(xì)分析了系統(tǒng)的組成及工作原理，給出了系統(tǒng)中各硬件模塊設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法，給出了部分程序流程圖和程序清單。該測(cè)速系統(tǒng)安裝維護(hù)方便，工作穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，光電轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速測(cè)量，數(shù)據(jù)處理Abstract：Therotatespeedisoneoftheimportantparametersfortheengine,anditisalsotheimportantfactorthatcalculatesotherparameters.Atpresenttherearemanymethodsforthetachometricsurveymeasurement.Afteranalyzevariousrotatespeedmeasurementmethods,thephotoelectricsensortachometricsurveysystemispresented.Thecompositionandtheprincipleofthesystemarepresented,andthedesignmethodofhardwareandthesoftwarearealsopresented.Thewholesystemhasthebiggerpromotionapplicationvalue.Keywords：single-chipcomputer，photoelectricsensor，rotatespeedmeasurement，dataprocessing目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1引言 4\o"CurrentDocument"系統(tǒng)組成及工作原理 4\o"CurrentDocument"2.1 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理 4\o"CurrentDocument"轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)組成框圖 4\o"CurrentDocument"系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"光電傳感器簡(jiǎn)介 6\o"CurrentDocument"光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"測(cè)量系統(tǒng)主機(jī)部分設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"3.3.1單片機(jī) 8\o"CurrentDocument"鍵盤顯示模塊設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"4.1程序模塊設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"5結(jié)果分析 14\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 141引言轉(zhuǎn)速測(cè)量是社會(huì)生產(chǎn)和日常生活中重要的測(cè)量和控制對(duì)象。近年來(lái)，由于世界范圍內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量合理利用的日益重視，促使轉(zhuǎn)速測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新型的測(cè)量?jī)x表相繼問(wèn)世并越來(lái)越多地得到應(yīng)用。進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量的檢測(cè)控制，可以使用多種傳感器。由于技術(shù)保密，廠家不會(huì)提供詳細(xì)電路圖和源代碼，用戶很難自行進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。針對(duì)這種現(xiàn)狀，使用光電傳感器結(jié)合STC公司的STC89C51型單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制系統(tǒng)。STC89C51單片機(jī)采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸入/輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容，是開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)的適合芯片。2系統(tǒng)組成及工作原理2.1轉(zhuǎn)速測(cè)量原理在此采用頻率測(cè)量法，其測(cè)量原理為，在固定的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，從而算出實(shí)際轉(zhuǎn)速。設(shè)固定的測(cè)量時(shí)間為Tc(min)，計(jì)數(shù)器計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù)m，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出p個(gè)脈沖，對(duì)應(yīng)被測(cè)轉(zhuǎn)速為N(r/min)，貝f二pN/60Hz；另在測(cè)量時(shí)間Tc內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù)m應(yīng)為m=Tcf，所以，當(dāng)測(cè)得m值時(shí)，就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值［1］：N=60m/pTc(r/min) (1)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)STC89C51、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路貝用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)匹配的TTL信號(hào)；通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器T0對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就能精確地算出加到T0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)；設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)速顯示部分采用價(jià)格低廉且使用方便的LED模塊，通過(guò)相關(guān)計(jì)算方法計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速通過(guò)I2C總線放到E2PROM存儲(chǔ)，既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。系統(tǒng)的原理框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)的原理框圖3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用了紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時(shí)，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)低電平，而當(dāng)沒(méi)有物體擋在中間時(shí)則輸出為高電平，從而形成一個(gè)脈沖。系統(tǒng)在光電傳感器收發(fā)端間加入電動(dòng)機(jī)，并在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一轉(zhuǎn)盤。在這個(gè)轉(zhuǎn)盤的邊沿處挖出若干個(gè)圓形過(guò)孔，把傳感器的檢測(cè)部分放在圓孔的圓心位置。每當(dāng)轉(zhuǎn)盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。把這些脈沖通過(guò)一系列的波形整形成單片機(jī)可以識(shí)別的TTL電平，即可算出輪子即時(shí)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)盤的圓孔的個(gè)數(shù)決定了測(cè)量的精度，個(gè)數(shù)越多，精度越高。這樣就可以在單位時(shí)間內(nèi)盡可能多地得到脈沖數(shù)，從而避免了因?yàn)閮蓚€(gè)過(guò)孔之間的距離過(guò)大，而正好在過(guò)孔之間或者是在下個(gè)過(guò)孔之前停止了，造成較大的誤差。設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)盤的圓孔的實(shí)際個(gè)數(shù)受到技術(shù)的限制。為了達(dá)到預(yù)定的效果設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)盤過(guò)孔的設(shè)計(jì)上采用11個(gè)過(guò)孔，從而留下了10個(gè)同等的間距。這樣在以后的軟件設(shè)計(jì)中能夠較為方便的計(jì)算出脈沖頻率。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。圖3.1脈沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖）光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，因而需要使用光電傳感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，以得到符合要求的脈沖信號(hào)，送給單片機(jī)STC89C51進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)得到計(jì)數(shù)的時(shí)間，由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算以得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。3.2.1光電傳感器簡(jiǎn)介光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件（光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)）輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖（開(kāi)關(guān)）式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測(cè)量（檢測(cè)目標(biāo)物體）方法可分為透射（吸收）式、漫反射式、遮光式（光束阻檔）三大類。所謂透射式是指被測(cè)物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上，再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上；所謂遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測(cè)物體在光路位置有關(guān)。光源是許多光電傳感器的重要組成部分，要使光電傳感器很好地工作，除了合理選用光電元件外，還必須配備合適的光源。發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。鎢絲燈泡是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時(shí)可加濾色片將鎢絲燈泡的可見(jiàn)光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。激光與普通光線相比具有能量高度集中，方向性好，頻率單純、相干性好等優(yōu)點(diǎn)，是很理想的光源。綜上所述，各種光源各具優(yōu)點(diǎn)，但從經(jīng)濟(jì)與使用便利方面考慮，并考慮到抗干擾性能，我們決定選用紅外光二極管做系統(tǒng)測(cè)量的光源。

由光源、光學(xué)通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測(cè)時(shí)，還必須配備適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理電路。這些信號(hào)調(diào)理電路負(fù)責(zé)將光電傳感器輸出的微弱的光電信號(hào)進(jìn)行放大、整形，轉(zhuǎn)換成所單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)所需要的脈沖信號(hào)。不同的光電元件，所要求的測(cè)量電路也不相同，為此設(shè)計(jì)時(shí)必須詳加考慮。光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng),送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖3.2所示。光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖3.2所示。圖3.2光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖3.3所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+(+)為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖3.4圖3.3放大器圖1413121110 981 2 3 4 5 6 7圖圖3.3放大器圖1413121110 981 2 3 4 5 6 7圖3.4引腳圖由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。

本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用高性能集成四運(yùn)放LM324來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。電路采用兩級(jí)放大電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，防止信號(hào)脈沖太小以至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影響。此外，還設(shè)計(jì)了有源帶通濾波器。為了達(dá)到預(yù)定效果，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用MULTISIM8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對(duì)有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，以使電路滿足要求。如圖3.5所示是MULTISIM進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。IJ4DU3C：R2u.u.-15VR4X]SignalOptionsFrequency10050TirTiHbaseChannelAIDms/Divk'vJ'DivDC].uk：n10VDivSetRise/FallTimeFunctionGenerator圖35CommonXFG1XS€1R5-1.0ktlWaveformsLM324NVCC：-.?^iplrtude 15Offset0LM324N--15VChannelBRquqpsqIGN匸i(*IJ4DU3C：R2u.u.-15VR4X]SignalOptionsFrequency10050TirTiHbaseChannelAIDms/Divk'vJ'DivDC].uk：n10VDivSetRise/FallTimeFunctionGenerator圖35CommonXFG1XS€1R5-1.0ktlWaveformsLM324NVCC：-.?^iplrtude 15Offset0LM324N--15VChannelBRquqpsqIGN匸i(*ChannelBLevel電路模擬TypeSi「Ig.N匸衛(wèi)仙口［甬花TimeLI.DLILIS匚:治nnel_A620.892V-Trigger—EdgeT1T2也T2-T1□士「□士訂Oscilloscope-XSC13.3測(cè)量系統(tǒng)主機(jī)部分設(shè)計(jì)3.3.1單片機(jī)單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)的簡(jiǎn)稱，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有A/D及D/A轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出等部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，因此，確切的稱謂應(yīng)是微控制器（Microcontroller）.系統(tǒng)使用的單片機(jī)是STC89C51型單片機(jī)。STC89C51單片機(jī)是基于MCS-51單片機(jī)為內(nèi)核的，其輸入/輸出管腳以及指令系統(tǒng)和MCS-51單片機(jī)是完全兼容的。其優(yōu)越的性價(jià)比使其成為頗受歡迎的8位單片機(jī)。如圖3.6是STC89C51結(jié)構(gòu)框圖。STC89C51單片機(jī)的特點(diǎn)：⑴它內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU，具有4KB的EEPROM。⑵128字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，21個(gè)特殊功能寄存器SFR。⑶4個(gè)8位并行I/O口，其中P0、P2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KBROM和64KBRAM.⑷一個(gè)可編程全雙工串行口,具有5個(gè)中斷源。⑸兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖輸入T0T1P0P1P2P3TXDRXD INTOINT1中斷輸入圖3.6STC89C51結(jié)構(gòu)框圖圖3.7是STC89C51單片機(jī)引腳分布圖。由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即：地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址。數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供?？刂瓶偩€（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。

T2/P1.0T2EX/P1.1Pl.2Pl.3Pl.4RXD/Pa0TXDT2/P1.0T2EX/P1.1Pl.2Pl.3Pl.4RXD/Pa0TXD/Pa1TNTO/Pa2Tnti/F?a3to/pa4T1/P3.5wt/pa6raj/pa7XTAL2XTAL1VSSBnlDHUSOSHBHSnBBP0.0/ADOPO.1/ADIPQ2/AD2PO.3/ADSPO.4/AD4PO.5/ADSPO.6/AD6PO.7/AD7ALE/PFiOGFSEN7/Al56/Al45/A13P24/Al2PZ3/A11P2.2/A10P2,1/A9F*Z0/A8圖3.7STC89C51管腳圖3.3.2鍵盤顯示模塊設(shè)計(jì)圖3.8為鍵盤電路圖，按鍵功能通過(guò)軟件編程設(shè)置：按K0為清零、復(fù)位；按K1顯示計(jì)時(shí)時(shí)間；按K2顯示計(jì)數(shù)脈沖數(shù)；此按鍵電路為低電平有效，當(dāng)無(wú)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸入引腳P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端口均為高電平。當(dāng)其中任一按鍵按下時(shí)，其對(duì)應(yīng)的P1端口變?yōu)榈碗娖?，在軟件中利用這個(gè)低電平設(shè)計(jì)其功能。軟件中還設(shè)置了按鍵防抖動(dòng)誤觸發(fā)功能，軟件中設(shè)置定時(shí)器150ms中斷一次，每次中斷都對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，如果掃描到有按鍵按下，則延遲10ms,再次進(jìn)行鍵掃描，若仍有按鍵按下，則按鍵為真，并從P1口讀取數(shù)據(jù)，低電平對(duì)應(yīng)的即為有效按鍵顯示部分采用價(jià)廉方便的LED數(shù)碼管，圖3.9為數(shù)碼管的引腳接線圖。測(cè)量系統(tǒng)有8位共陽(yáng)的LED數(shù)碼管，表3.1為驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的段代碼表，1-代表對(duì)應(yīng)的筆段亮，0-代表對(duì)應(yīng)的筆段不亮。若需要在最右邊（S0）顯示“5”，只要將從表中查得相應(yīng)的段代碼寫入P0口，在將P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可。

表3.1驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的段代碼表6AU表3.1驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的段代碼表6AU浙碼管的引顯示電路如圖3.10，其電路采用動(dòng)態(tài)顯示方式。電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)譯碼，輸出的8位并行數(shù)據(jù)通過(guò)STC89C51的并行口（P0口）輸出，送至7段LED，同時(shí)由P2口輸出位掃描信號(hào)以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。P0口和P2口都是準(zhǔn)雙向口，輸出時(shí)需要接上拉電阻。P0內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，P2口內(nèi)部有弱上拉。所以P0口外圍電路設(shè)計(jì)為低電平有效，高電平無(wú)效。要使數(shù)碼管S0-S7的其中一個(gè)亮，其對(duì)應(yīng)的P2端口要置高，P2的其余端口置低。如：S0亮：P2.0置高，P2.1-P2.7置低。系統(tǒng)將定時(shí)把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送出，在數(shù)碼管上顯示。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序模塊設(shè)計(jì)軟件部分由數(shù)據(jù)處理程序、按鍵程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)子程序、LED顯示程序等幾個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)處理完成對(duì)各種測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，如各種數(shù)據(jù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。按鍵程序包括按鍵防抖動(dòng)處理、判鍵及修改項(xiàng)目等。按鍵流程圖如圖4.1所示。定時(shí)器1服務(wù)子程序設(shè)計(jì)，流程圖如圖4.2所示。定時(shí)器1完成定時(shí)功能，定時(shí)2Oms，并每隔20ms進(jìn)行一次顯示，每隔1秒讀一次計(jì)數(shù)結(jié)果。單片機(jī)對(duì)在1秒內(nèi)計(jì)數(shù)的值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成每分鐘的速度送顯存以便顯示。具體算法如下:主程序在對(duì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、堆棧等進(jìn)行初始化后即判斷標(biāo)志是否為1，如果為1，說(shuō)明要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，首先將標(biāo)志清零，以保證下次能正常判斷，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)處理程序，由于這里的閘門時(shí)間為1S，而顯示要求為轉(zhuǎn)/分，因此，要將測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的方法是將測(cè)得的數(shù)據(jù)乘以60，但由于轉(zhuǎn)軸上安裝有11只孔，每旋轉(zhuǎn)一周可以得到11個(gè)脈沖，因此，要將測(cè)得的數(shù)據(jù)除以11，所以綜合起來(lái)，將測(cè)得的數(shù)據(jù)乘以5.4545即可得到每分鐘的轉(zhuǎn)速。計(jì)算得到的結(jié)果是二進(jìn)制的整數(shù)，要將數(shù)據(jù)送往顯示緩沖區(qū)需要將該數(shù)轉(zhuǎn)化為BCD碼。運(yùn)算得到的是壓縮BCD碼，需要將其轉(zhuǎn)換