毕业设计--基于单片机的转速测量系统设计

内容发布更新时间 : 2024/5/17 16:06:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

4) SZGB-3, 20电源电压为12V DC SZGB-3型传感器主要性能介绍如下:

SZGB-3.型光电转速传感器,使用时通过连轴节与被测转轴连接,当转轴旋转时,将转角位移转换成电脉冲信号,供二次仪表计数使用。 1)输出脉冲数:60脉冲(每一转) 2)输出信号幅值:50r/min时300mV 3)测速范围:50---5000r/min

4)使用时间:可连续使用,使用中勿需加润滑油

5)工作环境:温度-10~40℃,相对湿度≤85%无腐蚀性气体

4.2转速信号处理电路设计

转速信号处理电路包括信号放大电路、整形及三极管整形电路。由于产生的电压信号很小,所以要进行放大处理,一般要放大至少1000倍(≥60dB),然后在进行信号处理工作。信号放大装置选用运算放大器TL084作为放大电压放大元件,采用两级放大电路,每一级都采用反响比例运算电路如图4.4.设计的电压放大倍数为3000倍。其中第一级放大倍数为30,第二级放大倍数为100.放大后电压变化范围为0~4.8V。TL084采用12V双电源供电,由于电源的供电电压在一定范围内有副值上的波动,形成干扰信号。为起到消除干扰,实现滤波作用,故供电电源两端需接10UF的电容接地,电容选择金属化聚丙已烯膜电容。两级运放放大所采用的供电电源均采用此接法。

图4.4信号处理电路图

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整形电路的主要作用是将正弦波信号转化为方波脉冲信号,正弦波信号电压的最大幅值约为4.8V,最小幅值为0V。整形电路设计的是一种滞回电压比较器,它具有惯性,起到抗干扰的作用。从而向输入端输入的滞回比较器。在整形电路的输入端接一个电容C7(103),起到的作用是阻止其他信号的干扰,并且将放大的信号进行滤波,解耦。R11和R17是防止电路短路,起到保护电路的作用。

一次整形后的信号基本上为±5V的电平的脉冲信号,在脉冲计数时,常用的是+5V的脉冲信号。如果直接采用-5V的脉冲计数,会增加电路的复杂性,故一般不直接使用,而是先进行二次整形。

第二次用三极管整形电路,当输出为-5V的信号时,三极管VT2(8050)的基-射极和电阻R18组成并联电路电流经过R18.R17,三极管VT2处于反向偏置状态,所以,VT2的集-射极未接通,故处于截止状态。电源回路由R19,三极管VT2的集-射极组成,采用单电源+12V供电,由于集射极截止,处于断路状态,故输出电压U0为V。当第一次整形输出为+5V的信号时,三极管VT2基-射极处于正向偏置状态,有电流I通过,故此时三极管的集-射极处于通路状态。电源电流流经电阻R19,三极管的集-射极到地端,由于集-射极导通时的电阻很小,可以忽略不计。电源电压主要在R19上,其输出电压约为0V。综上所述,三极管整形的电路的输入关系是:信号为-5V时,U0=+12V;信号为+5V时,U0=0V。

4.3单片机AT89C51介绍

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图4.5是常用的一种单片机,型号为AT89C51,它将计算机的功能都集成到这个芯片内部去了,就这么一个小小的芯片就能构成一台小型的电脑,因此叫做单片机。

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图4.5 AT89C51芯片

它有40个管脚,分成两排,每一排各有20个脚,其中左下角标有箭头的为第1脚,然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚??第40脚。

在40个管脚中,其中有32个脚可用于各种控制,比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等,这32个脚叫做单片机的“端口”,在单片机技术中,每个端口都有一个特定的名字,比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。 AT89C51单片机的功能: 1.主要特性: ◆与MCS-51 兼容

◆4K字节可编程闪烁存储器 ◆寿命:1000写/擦循环 ◆数据保留时间:10年 ◆全静态工作:0Hz-24Hz ◆三级程序存储器锁定 ◆128*8位内部RAM ◆32可编程I/O线 ◆两个16位定时器/计数器 ◆5个中断源 ◆可编程串行通道

◆低功耗的闲置和掉电模式 ◆片内振荡器和时钟电路 2.管脚说明(图4.7):

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图4.7 AT89C51管脚分布

●VCC:供电电压,

●GND:接地。 ●P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的

管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

●P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出

4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校

验时,P1口作为第八位地址接收。 ●P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

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●P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部

下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。 P3口管脚备选功能: ●P3.0 RXD(串行输入口) ●P3.1 TXD(串行输出口) ●P3.2 /INT0(外部中断0) ●P3.3 /INT1(外部中断1) ●P3.4 T0(记时器0外部输入) ●P3.5 T1(记时器1外部输入) ●P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) ●P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)

●P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

● RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ●ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。

●PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机

器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。

●EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),

不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 ●XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 ●XTAL2:来自反向振荡器的输出。

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