速度轉速數(shù)字測量系統(tǒng)設計(AT89C51含CAD電路圖、說明書)
速度轉速數(shù)字測量系統(tǒng)設計(AT89C51含CAD電路圖、說明書),速度,轉速,數(shù)字,測量,丈量,系統(tǒng),設計,at89c51,cad,電路圖,說明書,仿單
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
設計（論文）題目：速度轉數(shù)數(shù)字測量系統(tǒng)設計
學生姓名：
發(fā)任務書日期：年月日
任務書填寫要求
1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經學生所在專業(yè)的負責人審查、系
（院）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生。
2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式
（可從教務處網頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行距，禁止打印在其 上 。
3．任務書內填寫的內容，必須 學生畢業(yè)設計（論文） 的情況 一 ， ，應 經 所在專業(yè)
系（院） 領導審 后 可 填寫。
4．任務書內 學院 、 專業(yè) 名 的填寫，應寫 文 ，不 寫數(shù)字 。學生的 學號 要寫
號，不 寫?后2￠或1￠數(shù)字。
5．任務書內 要￡?文￥ 的填寫，應按?§currency1'“?學院?“畢業(yè)設計（論文）?寫fifl 的要求書寫。
6． 年月日 日期的填寫，應 按?–標GB/T 7408—94§數(shù)據(jù)? ?·格式、 ??·、日期 ??
?”? fi…的要求，一‰用 ? 數(shù)字書寫。` 2002年4月2日 或 2002-04-02”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．?畢業(yè)設計（論文）課題應′?的目的：
?畢業(yè)設計課題的 要目的?ˉ?學生˙所學的¨ ?論? ?應用 ?，用專業(yè)¨?? ˇ—
題。根據(jù) 設計 其 專業(yè)的 ， ? a 下 ?：
1． 查??、 ?文￥o 、 ? 的 ?；
2． ??用¨ ?論、專業(yè)?論 ˇ— 題的 ?；
3．查 用專業(yè)設計? 的 ?；
4．設計、計 ???的 ?，?? 用計 行??的 ?；
5．?寫設計 書（論文）的 ?。
2．?畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容 要求（?? 始數(shù)據(jù)、?術要求、工作要求 ）：
迄今為止,測速可ˇ為兩大類:模擬電路測速 數(shù)字電路的測速。
在數(shù)字系統(tǒng) 測速裝置 要ˇ為兩類。一類?把測速 的模擬
輸出 號經A/D ·為數(shù)字量,然后輸入?計 。這?一種比較 熟的測速 ?。其優(yōu) ?響應速度快,
??延遲小,其缺 ?測速 靈敏度低,壽命短,而且必須安裝測速 。另一類 ??直接采用數(shù)字測速。在閉
環(huán)伺服控 系統(tǒng) ,根據(jù)脈沖計數(shù) 測量轉速的 ? 下列 種:M?、T?, 后 發(fā)展的M/T?、 M/T
? 。
所 在測速系統(tǒng) 選擇適宜的測量?件 反饋?件, 盡量減小其 身的誤差,ˉ?系統(tǒng)的測量精度 平穩(wěn)性
將 要的意義。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
3．˙?畢業(yè)設計（論文）課題 果的要求〔????、 物 硬件要求〕：
1、電路設計 ??
2、程序源
3、畢業(yè)論文
4． 要￡?文￥：
1.劉豐文.?精度絕˙式編 器的 號處?.光電工程.1999,vol.26,No.2,63、67
2.張彤,王作斌.微型計 在光電軸角編 器 的應用.光學 .1985,N0.4
3.曹振夫.260M光電軸角編 器結構 ?.光學精密工程.1995,Vol.3，No.5
4.魏剛,黃志輝 .用C語言編 精確…?軟件 現(xiàn)轉速測量.電子?術.2001,No.10
5.邱宏安,朱治富一種?精度旋轉編 器單片 ?術電路的 現(xiàn).計 測量?控
.2000.8(3)
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
5．?畢業(yè)設計（論文）課題工作 度計劃：
2016.2.25-2.16.3.9 開題報告、 英文 、論文大綱
2016.3.19-2016.4.25 ˉ?論文草稿，4月 旬 期o查
2016.4.26-2016.5.6 ˉ?論文…稿
2016.5.6-2016.5.13 準備答辯
2016.5.13-2016.5.26 答辯， 績 …， 改 ? 稿
所在專業(yè)審查意 ：
負責人： 2016 年 1 月 18 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
設計（論文）題目：速度轉數(shù)數(shù)字測量系統(tǒng)設計
學生姓名：
年 月 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此
報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查
后生效；
2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙
上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的框架成文，并直接書寫（或打?。┰?開題報告 一 目內，學生寫文獻綜述的
文獻應 15 （ ）；
4． 年月日 日期的填寫，應 按 標GB/T 7408—94 數(shù)據(jù) 交 格式 交 日期 時
?￠的要求，一￡用?￥?數(shù)字書寫?！臁?004年4月26日”或“2004-04-26”。
5 開題報告（文獻綜述）字currency1'按“currency1 ???書寫，fi fl1.5 。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
1．–?畢業(yè)設計（論文）?題· ，?據(jù)所查?的文獻資料，??”寫 1000字?…的文獻綜述：
一 ‰ ? 及意`
在′?工業(yè)?ˉ?˙¨ ′???應用上,經 會??ˇ— 要測量電 轉速的 ?。由 ˉ系統(tǒng)
數(shù)字 ，?此轉速的?˙成為在工業(yè)測?系統(tǒng) a的 。 §?測量電 的轉速
? a對轉速的?o度?˙成為電 應用的一 題之一。 統(tǒng)的電 轉速測量 ? 用直 測速 ,
其 ??由 測電 ˉ測速 電 ,?對測速 電 ?生的電??fi測量,在 電? 成轉速。 用測速
電 測速 要 點§下:首先,測速 電 作為 測電 的負載,必然對轉速?生影響,在一￠· 下影響測
量o度；其次,測速 電 電?作為模擬量,無 直接與數(shù)字?˙系統(tǒng)連接,必須經過A/D轉 ,增加系統(tǒng)?˙
的復雜程度；最后,由 ˙造工藝的限˙,測速 電 的性 很難 大的提?,在′? ?測速 電 甚至影響
整 系統(tǒng)的性 。目前 用的轉速測量 測速 電 測速 光電碼盤測速 。他們ˇ 優(yōu)點 點，
直 測速 電 ?應用范圍較廣的測速 件，它的 要優(yōu)點?靈敏度 ?線性誤差?，但由 它具 電刷
接觸?置，? 可靠性較差，應用范圍 限;普通光電編碼器雖然o度較?，但currency1積大，成 ?。
近年來隨 計 在社會¨ 的滲透，在電子技術飛速 的今天，單片 的應用正在 地走 深入。針對
這—· ， 文設計?單片 為核心的電 轉速測量系統(tǒng)，相對 直 測速 更具 測量o度? currency1積? 性
價比? 優(yōu)點。單片 技術在?ˉ?˙¨ 十分廣泛的應用，§汽車 航空 電話 真 視頻 。很多
fi業(yè)涉及??ˉ?˙的· 下涉及?單片 技術。電子?品的?性 已經非 成熟，單片 就?一
微型中央處?器，通過編程即 完成很多 的工作，?此它的 a給電子技術 微型 起?了很大
的推ˉ作用。隨 ?們生活水平的提?，社會經濟的 ，?們開始注重身currency1素質的提?。臂§在火車 汽車
工廠許多地 都用?電 的 ˉ， 然也要o 的 它的轉速， 設計就?測 電 的轉速。
次設計在?論學 的 上，通過完成一 涉及單片 的資 應用并具 綜? 的?系統(tǒng)目標 的設計與
編程應用， ?論 與 應用–?起來。 用電子電 的一 設計 ，提? 在電子電
的設計 ， 對電子電 電子 器件 的 ?一 加深 ， 時在 件編程
相 器設?的 用技 ?較? 的￠￡ 提?，學會?用?論來分￥ ?§ 題，
提? 工作的 ,為今后 currency1'?fi′?單片 應用系統(tǒng)的開 設計工作打下一￠的 。
電 轉速系統(tǒng)?工業(yè) “業(yè)?及日 生活中 可 的一 系統(tǒng)。轉速?測的?速性 o度 直接影響系統(tǒng)的
效? ˉfifl性 ，§?提?測量o度，§? –工作?員的工作負?，§? ? 效· 經濟??，§
???工“業(yè)”??fi 題…在‰ 。?此，電 測速系統(tǒng)的‰ 與 a就具 了十分重要的意`?
內`‰ a′
轉速? 設?與ˉ ?性 測 中的一 重要的?性 量，?為ˉ ?的許多?性 數(shù)??據(jù)它們與轉
速的ˉ數(shù) 系來 ￠的，?§?˙ 的 ¨量 ? 內? 的 ? ， ˉ ?的?ˉ ?
¨ ˇˉ ˇ—工作—件的 ?′fl 都與轉速 相 。轉速測量的 很多，測量 的型式也多—多 ，
其 用 件 測量o度也ˇ 相 。?據(jù)轉速測量的工作 式可分為 大 ：接觸式轉速測量 與非接觸式
轉速測量 。前 在 用時必須與 測轉 直接接觸，§ 心式轉速 性轉速 與測速 電 ；后
在 用時 要與 測轉 接觸,§光電式轉速 電子數(shù)字式轉速 光測速 。測量 ˉ 轉速的
統(tǒng) ? 用光 電式轉速 測量。用這— 測量時, 要在 ˉ 轉ˉ 上 貼光標紙， 要求測量?員
轉速 與光標紙的fl ?˙在很近的范圍,測量十分 。隨 ?學技術的 速 ,轉速測量 已 入
aa 電子 的fi 。過 經 用過的接觸式測量 , § 心式轉速 性轉速 微型 電 轉
速 及 ?￠時轉速 ，?已先后???o； ?用已 頻?的 光與 測 轉速 的 來測速的 光
測速 ，雖 非接觸式 ，目前 應用,但也 次要地 。a之 起的?非接觸式的電子與數(shù)字 的測
速 。這 轉速 大多具 currency1積? 重量– ?數(shù)準 用 優(yōu)點，容 a電 ? 打印
， 連 的??轉速? ， 測￠ ˉ ?￠· 下的平?轉速,也 用來在 ?的時 這
一?￠ 件下測￠ ˉ 的 時轉速。
要內容
1.詳細分￥轉速的測量?論，對轉速的周期測量 “T” 頻?測量 “M” ?及周期頻?“M/T”測量 ，
—具currency1測量 的轉速計 ˇ?的測量o度 誤差?fi闡述?！樾缘乇容^ — 所針對的轉速?征，分
￥? 中 低轉速· 下ˇ?的適用′ ，從 ，在?持一￠的測量o度· 下，應用“M” ，說明轉速測
量 ?。
2.?據(jù)單片 硬件系統(tǒng)的設計，構建 件系統(tǒng)，分別對硬件系統(tǒng)的配置予?估計， 其 對轉速?fi測量。
時分￥接口電 ， 轉速。
3.對單片 ￠時/計數(shù)器?fi設置，設計 說明￠時/計數(shù)器在“M” 測量中的作用 用 ，討論測量o
度的 題。
4.?據(jù)系統(tǒng)要求設置ˇ?˙字，用匯編語言編˙程序， 程序 程，轉速計 程序， 中 程序 程，
時并寫 其具currency1程序。
文獻
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畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
2． ?題要‰ 或?§的 題 擬 用的‰ 段（途徑）：
一 ?題要‰ 或?§的 題
由 直 刷電 ￠子轉子 的摩擦 ˉ，電 轉速?￠性一直 ?。?此，電 轉速?￠性的監(jiān)?對電 性
分￥意`重大，并 電 ?˙也要求對電 轉速?fi準 測量。
轉速測量?據(jù) 測對象與測速設??否接觸可分為接觸式測量 非接觸式測量。 統(tǒng)測速一 用接觸式測量,
在測量中會 a 測旋轉currency1 量?耗大 測量設?移ˉ性差 靈活性 一? 點。隨 ?學技術的 ?
及 應用的 要,非接觸式測量‰ 及應用越來越??重視。在速度測量 , 統(tǒng) ? 用指針
指 ,由 指針轉速 慣性大,分辨?低, 觀影響大,?此很難 ao 測量。在旋轉 ?工作過程中或 在
印刷fi業(yè)印刷品的印刷過程中,由 ?轉速度或 印刷速度過?,?眼無 時 別旋轉 ?的故?· 或
印刷品畫 的質量· , 時會造成嚴重的 良后?。 ?題就?為了?§這一 題 用非接觸式測量
測量轉速。
擬 用的‰ 段
1.?用 感器 用單片 ?˙系統(tǒng)來對電 的轉速?fi測量。 要?用霍爾效應，?此 感器 用霍爾 感
器。通過霍爾 感器， 許多非電 非 的物?量，?§速度 轉速?及工作′fl 生? 的時 ，轉?成
電學量來?fi?測 ?˙。
2. 用MTALAB 件 a電 設計 編程 對硬件系統(tǒng) fi?˙，o 測量電 的轉速 物?量。
3.充分?用圖書館，查?資料，與 學 導師?fi討論‰ 。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
從“文獻綜述”的”寫來看，該 學對論文的相 資料?fi了較多的收集 查? 整? 總–，對所要‰ 的
對象及‰ 驟 了明 的 。相 通過作 的努 完成 次?題。
2．對 ?題的深度 廣度及工作量的意見 對設計（論文）–?的預測：
?題??速度轉速數(shù)字測量為‰ 對象?fi系統(tǒng)設計。 一￠的?論深度與廣度，工作量適中，并具 一￠
的 意`，通過 ?題的‰ ， 學生對?˙設計與˙造 ?一 的 提?。
3.?否 意開題： 意 意
指導教師：
2016 年 03 月 08 日
所在專業(yè)審查意見：
意
負 ?：
2016 年 03 月 09 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目： Digital Meter for Measuring Rotational Speed
數(shù)字式轉速測量儀
學生姓名：
?！ I(yè)：
所在學院：
指導教師：
職 稱：
Digital Meter for Measuring Rotational Speed
The rotor speed control system of industry is one of the important parameters. Mechanical tachometer measuring speed, the rotor contact with the measured object must be to get the synchronous speed, through the internal gear shift instruction after the pointer speed with the size of the header. Use of mechanical tachometer measured object can interfere with movement, especially when measured rotor mass is very small, speed tables on the rotor pressure is not a small additional load, which affects the measurement accuracy. This paper describes a 8032 single-chip microcomputer as the core to the non-contact Digital Tachometer.
1 speed measuring principle
The gun speed-sensitive devices with infrared sensors, launched by the specialized infrared detection devices, while receiving reflected back from the measured object infrared, photoelectric conversion into electrical pulses through the signal, does not affect the rotation of the object. Tubes and pipes are fixed in the detection of acceptable shelf, through the lens focus, semi-transparent film not only to the reflected infrared light fired rotating objects, they can rotate the object by the reflected infrared light through the translucent membrane back fired for management. Along the circumference of a rotating body even paste some reflection paper, it directed reflection infrared to receive the reflected acceptance of the infrared control.
Photovoltaic conversion shown in Figure In the optical triode 3DU5C adding an appropriate bias, when 3DU5C by infrared irradiation, at the conduction state, A point for the low level, 3DG6 end, B point is high; when no infrared radiation, the photoelectric transistor closed A high point presentation, so 3DG6 low collector point B, B point of the pulse signal through the inverter 1,2 plastic, and then the door 3 RP, frequency and speed will be proportional to the size of the corresponding changes The speed pulse signal. Speed pulse signal into the 8032 microcontroller timer / counter, through the microcontroller to calculate speed software processing.
Figure 1 Schematic photoelectric conversion
When the machine used in the measurement speed M / T method and timing method were used. M/T M / T method is the detection time Tc, the time according to speed pulse m1 and m2 to calculate the speed pulse. If a fixed period Tc, the total time taken and pulse rotation pulse fp fc's Pulse on m1 and m2, timing pulse frequency f, rotor output pulses per revolution for the p, the speed n = 60fm1 / pm2 (r / min). Such as the speed measured over 1 s pulses for the m1, rotor output pulse number per revolution, that great number of p, the speed n = 60m1 / p (r / min).
2 hardware speed measurement instrument
Figure 2 constitute the grounds of speed 8032 MCU measuring circuit. 8032 is MCS-51 series single chip, compared with the common 8031 chip, a feature more than 8032 strong T2 timer / counters and 128 bytes of internal RAM, which T2 counter with 16-bit auto-reload and capture, can for timer / counter with, but also used as a baud rate generator. The system used for time T2, which take into account regular pulse, regular pulse signal directly from the 8032 chip address latch signal ALE client leads, and through the 74LS74 dual D flip-flop frequency, was two points. When using 6 MHz crystal oscillator, the time pulse frequency fc is 0.5 MHz. T0 accrual speed pulse counter fp, T1 time pulse counter for taking into account fc, trigger DFF1, DFF2 and 1,2,3,4 component count and gate control circuit, can also start and stop counters T0 and T1. P0 port to allow control through the end of 8D with latch 74LS377 extends an 8-bit output, as a five segment LED digital display of the data line selection code. P3.0, P3.1 access switches S1 and S4, S1 for the very few P set selector switch, S4 input pulse for the very few keys. P3.2 and P3.3 are connected S2 and S3 switch, S2 switch method for the speed selection key; select the use of M / T method speed, or velocity measurement with time. S3 for the speed frequency select switch, to select the measuring speed or frequency measurements. When using regular method to measure the speed, the system can be easily measured by measuring the frequency.
3 software design and anti-interference measures
System programming includes the main program, interrupt procedures, code conversion routines, display routines, etc. The hardware structure of two measurement methods are identical, but different software process, to set the speed through the P3.2 port approach. The following two measurement methods were discussed works.
M / T method, first of all by the end of 8032 the P1.1 output start pulse signal, the start pulse cleared DFF1 and DFF2 two triggers, so that Q1 ended output low, blocking the door 2,3,4, Q- 1 side open the door for the high one, and trigger DFF2 the Q-2-ended output is high, ready for the start of work. When the speed pulse signal fp receives the rising edge, the flip-flop DFF1 turn, Q-1 is low, blocking the door 1, Q1 is high, open the door 2,3,4, so that start time T2, m1, m2 and started counting. In the interrupt program, the P1.2 8032 ended output pulse signal to stop, set bit trigger DFF2, Q-2 low-side outputs, blocking the door 2,3,4, T0, T1 and stop counting. Interrupt the program while reading speed signal pulses and timing signal pulses m1 m2, in the main program, in accordance with m1, m2, P and f calculated speed n = 60fm1/pm2, and converted to BCD code sent to the digital look-up table display, complete a data collection and display.
In the regular method, due to the timing signal generated 1 s, while the maximum time the system 131 ms, it is the law in time to take 10 consecutive 100 ms time method, when the time to 100 ms, the timer T2 overflow interrupt to the 8032 application. Interrupt in the interrupt process of the cumulative number of times, if the cumulative number of times until they break 10, not to make any operation on the return, T2 to the next 100ms the time, T0 to count speed pulse, when the interrupt when the number reached 10 in interrupt the program, set bit P1.2, stop counting, and reading the count value T0 m1, corresponding in the main program to calculate the speed of operation, and converted to BCD code, send LED display. Time here with 16-bit counter with auto-loading feature of the T2 counter, when T2 overflow interrupt the same time, the counter counts automatically reload the initial value, continue to regularly. So it's time is continuous, without interruption and response procedures for dealing with the impact of disruption. If not overloaded by features such as timers T0 or T1, then when the timer overflow, it should be in response to failure, reset the timer interrupt program, the initial value. Timer timing is intermittent, the impact of timing accuracy, thereby affecting measurement precision. Visible by 8032 in the T2 counter timer is a feature of the system, it can significantly improve measurement precision. The guns range in 0-49r/min accuracy up to ± 0.1 r / min, at 50-99 999r/min range of accuracy up to ± 1 r / min.
The gun can measure the number of different pole pulse generator pulse occurs, such as infrared detectors above, when changing the rotating body attached to the amount of reflection paper, issued by the rotor per revolution pulse number p is also changed accordingly, At this point, if still in accordance with the procedures in the original p value calculation, calculation error will be. Therefore, the system provides very few of the features set the scene: P3.0 I take very few set selector switch, when P3.0 is high time that need to set the pole, then the system waiting for input into the mouth by the P3.1 pulse signal, each pulse makes the system very few register value plus 1, and displayed in the LED digital tube.
Velocity measurement at the time, and when not to n = 60m1 / p the operators directly to the speed of 1 s pulses m1 transformed into BCD code shows that the value obtained is obviously the input pulse frequency. Therefore, the system set up speed frequency options. P3.3 port access speed frequency select switch S3, when P3.3 is high time that test frequency.
Meanwhile, the system software has set a number of logical fault diagnosis functions, such as speeds above 99 999 r / min, the system will display PPPPP, that go beyond the scope of this gun is measured, and as if the M / T velocity measurement, the Select the measurement frequency, it shows EEEEE, prompts the user error and so on.
As the gun is generally in the industrial field in the working environment of sources of interference, so in the design, using anti-jamming measures, such as power supply filtering, decoupling, pay attention to the trend of ground, then the locations and other hardware interference approach to CPU, RAM self-test, software redundancy, software, software such as anti-jamming technology trap.
Figure 2 Circuit Digital Speed Meter
From: Document Type and Number: United States Patent 5442592
Publication Date: 08/15/1995
Primary Examiner: Lobo, Ian J.
數(shù)字式轉速測量儀
1 轉速測量儀原理
本測速儀的測速敏感器件采用紅外線傳感器，由專門的探測裝置發(fā)射紅外線，同時接受從被測物體反射回來的紅外線，通過光電轉換變?yōu)殡娒}沖信號，不影響物體的轉動。發(fā)射管和接受管都固定在探測架上，通過透鏡聚焦，半透明膜既能使反射的紅外光線射向轉動物體，又能使由轉動物體反射回來的紅外線通過半透明膜射向接受管。在轉動體上沿圓周均勻貼上若干反射紙，它能定向反射紅外線，使接受管接受到反射回來的紅外線。
光電轉換原理見圖1。在光電三極管3DU5C上加一適當偏壓，當3DU5C受紅外線照射時，處于導通狀態(tài)，A點為低壓電平，3DG6截止，B點為高電平；當沒有紅外線照射時，光電三極管截止，A點呈現(xiàn)高電平，使3DG6集電極B點為低電平，B點的脈沖信號經過反相器1、2的整形，再經門3反相，便得到頻率與轉速大小相應成比例變化的轉速脈沖信號。轉速脈沖信號送入8032單片機的定時/計數(shù)器，經過單片機的軟件處理計算出轉速。
圖1 光電轉換原理圖
本機在測量轉速時采用了M/T法和定時法兩種方法。M/T法是在檢測時間Tc內，根據(jù)轉速脈沖m1和計時脈沖m2來計算轉速。如在固定周期Tc內，計取轉動脈沖fp和計時脈沖fc的脈沖個數(shù)分別為m1和m2，計時脈沖的頻率為f，轉動體每轉輸出的脈沖數(shù)為p，則轉速n=60fm1/pm2(r/min)。定時法是在給定的時間間隔1 s內，對轉速脈沖進行計數(shù)。如在1 s內測得的轉速脈沖數(shù)為m1，轉動體每轉輸出的脈沖個數(shù)，即極數(shù)為p，則轉速n=60m1/p(r/min)。
2 轉速測量儀的硬件結構
圖2為由8032單片機構成的轉速測量儀電路圖。8032屬于MCS-51系列單片機，與常用的8031芯片相比，8032多了一個功能較強的T2定時/計數(shù)器和128字節(jié)內部RAM，其中T2計數(shù)器具有16位自動重載和捕獲能力，既可作定時/計數(shù)用，又可作為波特率發(fā)生器用。本系統(tǒng)T2用于定時，即計取定時脈沖信號，定時脈沖信號直接從8032芯片的地址鎖存信號端ALE引出，并經過74LS74雙D觸發(fā)器兩分頻后獲得。當晶振采用6 MHz時，定時脈沖的頻率fc為0.5 MHz。T0計數(shù)器計取轉速脈沖fp，T1計數(shù)器用于計取定時脈沖fc，觸發(fā)器DFF1，DFF2和與門1,2,3,4組成計數(shù)控制電路，能使T0和T1計數(shù)器同時啟停。系統(tǒng)采用動態(tài)顯示方式。P0口通過帶允許控制端的8D鎖存器74LS377擴展了一個8位輸出口，作為5位LED數(shù)碼管顯示的段選碼數(shù)據(jù)線。P1.3-P1.75根口線作為五位LED顯示的位選線。P3.0、P3.1接S1和S4開關，S1為極數(shù)P設定選擇開關，S4為極數(shù)輸入脈沖鍵。P3.2和P3.3分別接S2和S3開關，S2開關為測速方法選擇鍵，選擇用M/T法測速，還是用定時法測速。S3為轉速/頻率選擇開關，用來選擇測轉速還是測頻率。當用定時法測轉速時，系統(tǒng)可以很方便地測出所測頻率。
3 軟件設計及抗干擾措施
系統(tǒng)的程序設計主要包括主程序、中斷程序、代碼轉換子程序、顯示子程序等。兩種測速方法硬件結構完全相同，只是軟件流程不同，通過P3.2口來設定測速方法。下面分別論述兩種測速方法的工作原理。
M/T法中，首先由8032的P1.1端輸出啟動脈沖信號，該啟動脈沖清零DFF1和DFF2兩個觸發(fā)器，使Q1端輸出低電平，封鎖門2、3、4，Q-1端為高電平打開門1，而觸發(fā)器DFF2的Q-2端輸出為高電平，為啟動工作做好準備。當接受到轉速脈沖信號fp的上升沿時，觸發(fā)器DFF1翻轉，Q-1為低電平，封鎖門1，Q1為高電平，打開門2、3、4，從而使T2開始定時，m1，m2同時開始計數(shù)。當T2定時到100 ms時，向8032申請中斷。在中斷程序中，8032的P1.2端輸出停止脈沖信號，置位觸發(fā)器DFF2，Q-2端輸出低電平，封鎖門2、3、4，T0、T1同時停止計數(shù)。同時在中斷程序中讀出轉速信號脈沖數(shù)m1和定時信號脈沖數(shù)m2，在主程序中根據(jù)m1、m2，P和f算出轉速n=60fm1/pm2，并轉換為BCD碼，查表送至數(shù)碼管顯示，完成一次數(shù)據(jù)的采集和顯示。
在定時法中，由于要產生1 s的定時信號，而本系統(tǒng)中定時最大值為131 ms，故在定時法中，采取連續(xù)定時10次100 ms的方法，當?shù)搅?00 ms定時時，定時器T2溢出向8032申請中斷。在中斷程序中對中斷次數(shù)進行累計，如果累計中斷次數(shù)未到10次，則不作任何運算就返回，T2繼續(xù)下一次的100ms的定時，T0繼續(xù)計數(shù)轉速脈沖，當中斷次數(shù)達到10次時，在中斷程序中，置位P1.2，停止計數(shù)，并且讀出T0的計數(shù)值m1，在主程序中進行相應運算算出轉速，并轉換為BCD碼，送LED顯示。這里定時計數(shù)器采用了具有16位自動重裝載功能的T2計數(shù)器，當T2溢出產生中斷的同時，計數(shù)器自動重載計數(shù)初值，繼續(xù)定時。因此它的定時是連續(xù)的，不受響應中斷和處理中斷程序的影響。而如果采用沒有重載功能的定時器如T0或T1，則當定時器溢出時，須在響應中斷后，在中斷程序中重置定時器初值。定時器的定時是斷續(xù)的，影響定時精度，繼而影響測速精度。可見采用8032中的T2計數(shù)器定時是本系統(tǒng)一個特點，它能顯著提高測速精度。本測速儀在0-49r/min范圍內，精度可達±0.1 r/min,在50-99 999r/min范圍內，精度可達±1 r/min。
本測速儀可以測量不同極數(shù)的脈沖發(fā)生器發(fā)生的脈沖，如前述的紅外線探測器，當改變貼在轉動體上反射紙的數(shù)量時，轉動體每轉發(fā)出的脈沖數(shù)p也相應改變，此時如果仍按照程序中原定的p值進行計算，就會運算出錯。因此本系統(tǒng)提供了現(xiàn)場設置極數(shù)的功能：P3.0口接極數(shù)設定選擇開關，當P3.0高電平時，表明需要設置極數(shù)，此時系統(tǒng)等待由P3.1口輸進的脈沖信號，每一個脈沖信號可使系統(tǒng)的極數(shù)寄存器數(shù)值加1，并顯示在LED數(shù)碼管上。
在定時法測速時，當不進行n=60m1/p的運算，直接將1 s內的轉速脈沖數(shù)m1變換為BCD碼顯示，所得的數(shù)值顯然就是輸入脈沖信號的頻率。因此系統(tǒng)設置了轉速/頻率選擇功能。P3.3口接轉速/頻率選擇開關S3，當P3.3為高電平時，表示測頻率。
同時，系統(tǒng)軟件還設置了一些邏輯錯誤診斷功能，如當轉速超過99 999 r/min，系統(tǒng)將顯示PPPPP，表示超出本測速儀所測范圍，又如當在M/T法測速時，選擇了測頻率，則顯示EEEEE，提示用戶出錯等。
由于測速儀一般都在工業(yè)生產現(xiàn)場工作，工作環(huán)境干擾來源多，因此在設計中，采用了抗干擾措施，如電源濾波、去耦、注意地線的走向，接地點的安排等硬件抗干擾辦法，以CPU、RAM自檢、軟件冗余、軟件陷阱等軟件抗干擾技術。
圖2 數(shù)字式轉速測量儀電路圖
出處：文件類型和編號:美國專利5442592
出版日期：1995年8月15日
主審查員：羅保.伊恩j.
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