基于单片机的转速表设计

1、 论文内容 设计背景与意义 测速原理分析 at89c51介绍 硬件电路 软件设计 总结 致谢 转速表是机械行业必备的仪器之一，目前广泛 使用的普通式转速表，其电路结构比较复杂， 稳定性差，成本高，抗干扰能力差，测量精度 与范围不能兼顾，而且采样的时间长，难以测 得瞬时转速。而将单片机嵌入到转速表内可以 很大程度上改善这些缺点。转速表性能的提高 对机械行业的其他领域的发展会起到不可忽视 的促进作用。 目前常用的转速测量方法有m法、t法、m/t法。 m法（即测频法）是指在固定的时间内测出转速传感器 输出的脉冲个数。但是m法在测低速时因测量时间内的脉冲 数变小，误差所占比例会变大，所以m法适合测量高

2、速。 t法（即测周期法）是指在转速传感器输出脉冲周期内 对时钟信号进行计数，测出转速脉冲周期，进而计算出转速。 但t法在测高速速时测得的周期较小，误差变大，所以t法适 合测低速。 m/t法是在m法基础上吸取了t法之优点而形成的。其测 速过程是：在转速传感器输出脉冲是上升沿到来时启动定时 （定时时间为tc），同时计传感器输出脉冲个数和时钟脉冲 个数，定时时间到，先停止对传感器输出脉冲的计数，待下 一个传感器输出脉冲上升沿到来时在停止对时钟脉冲的计数， 由记录的两脉冲m1和m2求出转速。 本转速表机采用的是美国atmel公司生产的 一种高性能、低功耗、带有4k字节闪烁存储器 的8位cmos单片机（

3、at89c51）。与mcs-51软 硬件完全兼容；内部4k字节的存储器；既有 eprom的可编能力。又有eprom的电擦除特性； 既有ram的访问速度（约60ns），又有三级加 密功能。at89c51是一个低功耗高性能单片机， 40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端 口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定 时计数器，2个全双工串行通信口，可以在线编 程。其将通用的微处理器和flash存储器结合在 一起，可反复擦写。 转速信号获取模块 转速信号一般是不能直接得到的，所以要把 转速信号输入到单片机中，首先要把转速信号提 取出来，一般转速信可以号采用传感器来得到。 常用的传感器有霍尔

4、传感器和光电传感器。 霍尔传感器是靠磁性感应来采集脉冲的，使用时 间长了会出现磁性变小的情况，影响脉冲的采样 精度。而光电传感器则不存在这种情况。本次设 计就选用了光电传感器。 整形电路 由传感器得到的信号要经过处理才能 发送到单片机中，信号一般要经过整形处 理，本转速表选用lm393对输出的信号进行 放大整形。整形电路的主要作用是将正弦 波信号转化为矩形脉冲信号。 施密特触发器 数字系统中，矩形脉冲在传输中经常 发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理 想的情况，这时可用施密特触发器进行整 形，获得较理想的矩形脉冲。 键盘接口 键盘是一组开关的集合，是单片机系 统中最常用的输入设备之一。键盘可以

5、分 为独立联接式和矩阵式两类，每一类按其 译码方法又都可分为编码及非编码两种形 式。非编码键盘用软件来实现识别键、编 码转换、去抖等功能，硬件电路简单，价 格便宜。现代微机系统中广泛采用非编码 键盘，采用行扫描法识别按下的按键。本 次设计就采用的独立链接式非编码键盘。 驱动电路 本系统的输出部分就是led显示驱动。 驱动电路的主要作用是将从单片机传送出 来的脉冲进行功率驱动，以便于在数码管 上显示。它由集成电路mc14499和74ls06 来担当。 led显示器 常用的led显示器有led状态显示器 （俗称发光二极管）、led七段显示器（俗 称数码管）和led十六段显示器。发光二极 管可显示两种状态，用于系统状态显示； 数码管用于数字显示；led十六段显示器用 于字符显示。本次设计选用了led七段显示 器。 报警电路 在at89c51单片机的p1.1口上接上一个 报警电路。单片机p1.1口发出一串脉冲信号， 经共射集复合放大电路放大后，使sp导通， 发生振动；单片机没有脉冲信号时，电路 工作为稳定状态（即不工作）。就这样sp 两端形成振荡回路，发出报警声音。通过 按键取消报警声，结束后又恢复稳态，等 待下一串脉冲信号的到来。 通过利用光电传感器采集转速信号，利