黑龙江信息技术职业学院 刘伟

黑龙江信息技术职业学院

毕业设计（论文）说明书

题目:基于单片机的转速测试系统设计

系 部 专 业 年 级 姓 名 指导教师

年 月 日

黑龙江信息技术职业学院

毕业设计（论文）任务书

题目：基于单片机的的转速测试系统设计

学生姓名 系部名称 专 业 学 号 指导教师 职 称

一、原始依据

1.驱动电机

2.利用PWM控制电机转速 3.驱动电机实现正反转 4.测速并显示

二、参考文献

[1] 李全利，迟荣强.单片机原理及接口技[M].北京：高等教育出版社，2004. [2] 李朝青.单片机原理及接口计数[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [3] 王小明.电动机的单片机控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007. [4] 谭浩强.MCS-51单片机应用教程[M].北京：清华大学出版社，2004. [5] 刘宝廷.步进电动机及其启动控制系统[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.

[6] 陈小中，黄宁.单片机接口计数实用子程序[M].北京：人民邮电出版社，2005. [7] 张红.单片机原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2009. [8] 谢瑞和.串行技术大全[M].北京：清华大学出版社，2003. [9] 孟桂旭.数字电子技术[M].大连：大连理工大学出版社，2007.

[10]陈锦玲.Protel 99SE电路设计与制版快速入门[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[11]张义和.例说51单片机（C语言版）[M].北京：人民邮电出版社，2008. [12]宋浩，田丰.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，北京交大出版社，2005.

[13]谢维成，杨国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006.

[14]MAX517 Date Sheet.Maxim[M].Integrated Products.2005. [15]R.Dye.Visual

Object-Orientated

Programming.[M].Dr.Dobbs

MacintoshJournal,Sept.1.2001.

三、设计（研究）内容和要求

设计内容：

1，了解AT89C51单片机，掌握其主要特性及管脚说明；

2，单片机与编码器、光耦合器、显示器模块之间的串联，掌握其中的原理.并用于测试电动机转速的技术；

3结合材料了解传统单片机测电动机转速的方法，从中选出最简单、快捷的方法，结合表格与文字，设计出软件流程图，外部中断流程图，定时器中断流程图和电动机转速测量的电路原理图。

设计要求

1，采用AT89C51单片机，利用光电编码器检测一路电动机转速并加以显示； 2，学习电动机转速测量方法，掌握光电编码器、光耦合器的工作原理；

3，字符LCD显示器使用的目的是，将所得到电动机转速的数值输出显示，并且用C语言编程，达到简单、精度高、稳定性好的特点。

指导教师（签字）

年 月 日

审题小组组长（签字）

年 月 日

黑龙江信息技术职业学院

毕业设计（论文）开题报告

课题名称 学院名称 学生姓名 1.选题的目的和意义: 随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使全球数字化测量转速系统得以广泛应用.本文在此基础上，设计一种以AT89C51单片机为控制器.结合光电编码器和光耦合器测量电动机转速的方法，并采用C语言编程.可用于转速检测和调速控制的应用中。 基于单片机的转速测试系统设计 专业名称 指导教师 2. 国内外研究现状简述： 电动机的控制技术的发展得力于微电子计算、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。正是这些技术的进步使电机控制技术在20多年内发生了翻天覆地的变化，其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让微于单片机为主的微处理器控制，形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用，并向全数字化控制方向快速发展。像国外交直流系统数字化已经达到实用阶段

摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1绪论 ..................................................................... 12 1.1研究背景 ............................................................... 12 1.2 单片机简介............................................................. 12 1.3 AT89C51单片机概述 ..................................................... 13 1.4 AT89C51单片机管脚说明 ................................................. 13 2转速测量介绍 .............................................................. 5 2.1单片机测转速 ............................................................ 5 2.2电机转速测量法......................................................... 6

方

3硬件设计 .................................................................. 8 3.1 光电编码器的原理及选型.................................................. 8 3.2光耦合器的原理及选型 ................................................... 21 3.3字符型LCD选型 ......................................................... 23 3.4设计思想 ............................................................... 25 4软件设计 ................................................................. 14 4.1软件流程图 ............................................................. 26 4.2程序代码 ............................................................... 28 总结....................................................... 错误！未定义书签。 致谢....................................................................... 35 参考文献................................................................... 36

附录1 电动机转速测量电路原理 .......................................... 37

基于单片机的转速测试系统设计

1绪论

1.1研究背景

目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速发（如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得）、同步测速发（如机械式或闪光式频闪测速仪）以及计数测速法.计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法.传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有用电磁式（利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等）、电容式（对高频振荡进行幅值调制或频率调制）等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号，其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点.加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用.而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景.

1.2 单片机简介

微控制器已经渗透到了我们生活的各个行业和领域.全球卫星定位系统、（GPS）、飞机上各种仪表、汽车内部控制系统、计算机的数据传输、工业自动化过程的实时控制、各种智能IC卡、数码相机、MP3、全自动洗衣机等，内部都包含微控制器.人们对现代化、智能化的强烈要求、促使微控制器产品技术得到迅猛的发展、并且在未来一段时间内，这种势头将持续下去.在我国，人们普遍把微控制器称作“单片机”尤其是指4位、8位和16位的微控制器.包含以下几部分组成 1)中央处理器 2)存储器 3)内部总线 4)I/O接口及外设

正是基于上面的论述，看到了单片机在测量和控制系统中的广泛应用.于是，在这种背景下，本文介绍了再单片机控制下，利用光电编码器，采用适当的测量

方法对电机转速进行测量[1].

1.3 AT89C51单片机概述

AT89C51始终带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器.AT89C20521始终带2K字节闪存可片成可擦除只读存储器的单片机.单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次.该器件采用ATEML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，AT89C2051是它的一种精简版本.AT89C单片机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[2].

主要特点：与MCS-51兼容.4K字节可编程FLASH存储器.寿命：1000写/擦循环.数据保留时间：10年.全静态工作：0Hz-24MHz.三级程序储存器锁定.128x8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.片内振荡器和始终电路.

1.4 AT89C51单片机管脚说明

图1-1 AT89C51管脚分布

VCC:供电电压， GND:接地.

P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流.当

P1口得管脚第一次写1时，被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据储存器，它可悲定义为数据/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口得管脚被外部拉低，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机型读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在FLAH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号.

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，他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得一些特殊功能口. 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 (计时器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/PR0G：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六分之一.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.如果未处理在外部执行状态ALE禁止，置为位无效.

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.[13] XTAL2:来自反向振荡器的输出. 振荡器特性：

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出.该反向放大器可以配置为片内振荡器.石晶振荡器和陶瓷振荡均可采用.如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接.有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度[6].

图1-2 内部振荡电路

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2q0d.html