基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設計畢業(yè)設計論文VIP

1、題目：基于題目：基于 labview 的霍爾測速系統(tǒng)設計的霍爾測速系統(tǒng)設計 title: the speed system design based on labview and hall 院系名稱：物理與通信電子學院 學生姓名： 學生學號： 專 業(yè)：電子信息工程 指導老師： 完成時間：2011 年 4 月 摘 要 轉(zhuǎn)速是工業(yè)控制里面非常重要的一項參數(shù)。本文設計了一種 基于 labview 的霍爾測速系統(tǒng)。系統(tǒng)以 at89s52 為控制核心， 利用霍爾傳感器作為轉(zhuǎn)速檢測元件，將得到的脈沖信號送給單 片機進行處理，單片機對信號處理后顯示出實時速度，同時將 轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給 labview

2、編寫的上位機軟件界面，上 位機對轉(zhuǎn)速進行顯示與保存。 關(guān)鍵詞：labview；串行通信；單片機；霍爾傳感器。 abstract speed is very important in industrial control inside a parameter. this paper presents a system based on labview hall velocity. at89s52 as the control system to the core, the use of hall sensors as a speed detection device, will be sent

3、to the pulse signal processing single chip, single chip for signal processing and display the real-time speed, while the speed of data sent through the serial port pc written labview software interface, the host computer for display and preservation on speed. key words: labview; serial communication

4、; microcontroller; hall sensor. 目 錄 摘 要.i abstract.ii 1 引言.1 2 設計任務與要求.1 3 總體方案設計.1 4 方案論證.2 4.1 電機的選擇.2 4.2 顯示模塊的選擇.2 5 系統(tǒng)設計原理 .2 5.1 傳感器模塊.2 5.1.1 霍爾傳感器介紹 .2 5.1.2 傳感器電路設計 .3 5.2 單片機模塊.4 5.2.1 單片機介紹 .4 5.2.2 單片機電路設計 .5 5.3 數(shù)據(jù)顯示模塊.5 5.4 串口通信模塊.6 5.5 電機的調(diào)速模塊.7 6 霍爾測速的軟件設計.8 6.1 上位機軟件設計.8 6.1.1 上位機 l

5、abview 整體程序框圖 .8 6.1.2 visa 配置串口.9 6.1.3 串口讀數(shù)據(jù)原理 .9 6.1.4 串口數(shù)據(jù)傳換 .10 6.1.5 串口數(shù)據(jù)接收處理程序圖 .10 6.1.6 轉(zhuǎn)速的顯示程序 .11 6.1.7 excel 文件生成程序.11 6.1.8 串口數(shù)據(jù)保存 .11 6.1.9 上位機界面 .12 6.2 單片機程序設計.13 6 霍爾測速的軟件仿真.14 7 設計系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果與數(shù)據(jù)分析.15 7.1 上位機labview界面圖與保存的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù) .15 7.2 轉(zhuǎn)速分析.16 8 結(jié)束語.18 參考文獻.19 附錄一：電路圖.20 附錄二：labview 整體程序

6、圖 .21 附錄三：單片機程序程序.22 1 引言 工農(nóng)工業(yè)生產(chǎn)和工程實踐中經(jīng)常需要對轉(zhuǎn)速進行測量和監(jiān) 控，傳統(tǒng)的測量方法都是在測量和顯示在同一個地方，不方便 遠程控制和監(jiān)測。隨著計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路等技術(shù)的 飛速發(fā)展，儀器系統(tǒng)與計算機軟件技術(shù)緊密結(jié)合，使得傳統(tǒng)儀 器的概念得以突破，出現(xiàn)了一種全新的儀器概念-虛擬儀器。 虛擬儀器的核心是應用計算機上的虛擬儀器軟件系統(tǒng)進行仿真。 圖形化軟件開發(fā)環(huán)境 labview 是目前實現(xiàn)虛擬化儀器軟件設計 最流行的工具之一，其廣泛地被工業(yè)界、學術(shù)界和研究實驗室 認可并接受，被公認為標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已 成為測試測量和控制行業(yè)的標準軟件平臺

7、1。使用 labview 結(jié) 合傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速進行檢測和控制，將大大提高工業(yè)控制 的效率和操作的靈活性，而且 labview 采用的是圖形化的界面， 將大大提高儀器的實用性，所以設計一個基于 labview 的轉(zhuǎn)速 測量系統(tǒng)就非常有必要了。 2 設計任務與要求 基于 labview 的霍爾測速系統(tǒng)設計 基本要求： （1）霍爾測速范圍 20-300 轉(zhuǎn)/秒 （2）上位機界面顯示速度值 3 總體方案設計 根據(jù)設計要求，本系統(tǒng)主要包括電機轉(zhuǎn)速控制模塊，傳感 器模塊、單片機、顯示模塊、串口模塊和上位機軟件設計模塊 等部分組成。首先電機轉(zhuǎn)動并調(diào)節(jié)速度，然后傳感器負責將電 機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號；處理

8、器采用 at89s52 單片機，負責 將脈沖計數(shù)，并計算出電機的轉(zhuǎn)速發(fā)送到上位機和數(shù)碼管顯示 出來；顯示器將單片機所傳送的轉(zhuǎn)速顯示出來；上位機軟件負 責將串口傳輸來的轉(zhuǎn)速顯示到 pc 機上，并保存數(shù)據(jù)。系統(tǒng)框圖 如圖 1 所示： 單片機 串口模塊 顯示模塊 電機傳感器 上位機 圖 1 系統(tǒng)框圖 4 方案論證 4.1 電機的選擇 方案一：使用直流電機。直流電機用程序更好控制，電路 也會相對簡單。調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。起 動、制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動、制動2。 方案二：采用步進電機。直流電機在上電的時候很難控制 其速度，容易出現(xiàn)電機不能快速停止的情況。用步進電機再加 上程序控制基本

9、上可克服上述困難。 由于本設計主要是對電機轉(zhuǎn)速的測量，為了方便控制轉(zhuǎn)速， 而且直流電機的價格也比較低廉，所以本設計使用直流電機。 4.2 顯示模塊的選擇 方案一：采用液晶顯示，液晶顯示器（lcd）3為平面超薄 的顯示設備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光 源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，適用于使用電池的 電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點線、面 配合背部燈管構(gòu)成畫面。液晶顯示內(nèi)容豐富，可顯示大量文字， 圖形等，顯示質(zhì)量高。體積小、重量輕、功耗低，但所需要的 接口線多，并且價格昂貴。 方案二：采用數(shù)碼管（led）顯示，它能在低電壓、小電流 條件下驅(qū)動發(fā)光，能與 cm

10、os,itl 電路兼容。它發(fā)光響應時間極 短，高頻特性好，單色性好。亮度高。體積小重量輕，抗沖擊 性能好。壽命長，并且成本低，對于顯示數(shù)字最適合。 由于本設計只需要對轉(zhuǎn)速進行顯示，只需要顯示數(shù)字，相 對液晶來說數(shù)碼管的控制也比較簡單，價格也低廉，所以選用 數(shù)碼管進行顯示。 5 系統(tǒng)設計原理 5.1 傳感器模塊 5.1.1 霍爾傳感器介紹 霍爾傳感器4是對磁敏感的傳感元件，由磁鋼、霍耳元件 等組成。測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器選用 cs3144 的霍爾傳感器，其 響應頻率為 250khz，額定電壓為 4.5-24（v）、檢測距離為 10（mm）。其在大電流磁場或磁鋼磁場的作用下，能測量高頻、 工頻、直流

11、等各種波形電流。該傳感器具有測量精度高、電壓 范圍寬、功耗小、輸出功率大等優(yōu)點，廣泛應用在高速計數(shù)、 測頻率、測轉(zhuǎn)速等領域。輸出電壓 4.524v，直流電源要有足 夠的濾波電容，測量極性為 s 極。安 裝時將一非磁性圓盤固定在電動機的 轉(zhuǎn)軸上，將磁鋼粘貼在圓盤邊緣，磁 鋼采用永久磁鐵，其磁力較強，霍爾 元件固定在距圓盤 1-10mm 處。當磁鋼與霍爾元件相對位置發(fā)生 變化時，通過霍爾元件感磁面的磁場強度就會發(fā)生變化。圓盤 轉(zhuǎn)動，磁鋼靠近霍爾元件，穿過霍爾元件的磁場較強，霍爾元 件輸出低電平；當磁場減弱時，輸出高電平，從而使得在圓盤 轉(zhuǎn)動過程中，霍爾元件輸出連續(xù)脈沖信號。這種傳感器不怕灰 塵、油

12、污，在工業(yè)現(xiàn)場應用廣泛。cs3144 的功能框圖和磁電轉(zhuǎn) 換特性如圖 2 和如圖 3 所示。 1,vcc 3, vout 2, gnd 功能方框圖功能方框圖 reg 磁電轉(zhuǎn)換特性磁電轉(zhuǎn)換特性 圖 2 功能方框圖 圖 3 磁電轉(zhuǎn)換特性圖 5.1.2 傳感器電路設計 電機轉(zhuǎn)盤上安裝兩個強磁鐵，電機轉(zhuǎn)動時，當磁鐵靠近霍 爾傳感器的時候，霍爾傳感器5產(chǎn)生脈沖，脈沖接至單片機的 外部中斷 0 管腳。每來一次脈沖就進行一次計數(shù)。如圖 4 所示 為霍爾元件電路圖。 1 1 2 2 3 3 s1 3144 1k r 20 gnd vc c vc c out 圖 4 霍爾元件電路圖 5.2 單片機模塊 5.2.

13、1 單片機介紹 本系統(tǒng)的系統(tǒng)板主要由 mcs51 系列單片機 at89s52 組成。 at89s52 是一個低功耗，高性能 cmos 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes isp 的可反復擦寫 1000 次的 flash 只讀程序存儲器，器 件采用 atmel 公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)制造，兼容 mcs-51 指令系統(tǒng)及 80c51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中 央處理器和 isp flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 at89s52 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方 案。at89s52 具有如下特點：40 個引腳，8k bytes flash 片內(nèi) 程序

14、存儲器，256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram） ，32 個 外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套 中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器，2 個全雙工串行通信口， 看門狗電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，at89s52 設計和配置了 振蕩頻率可為 0hz 并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下， cpu 暫停工作，而 ram 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼 續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù)，停止芯片其 它功能直至外中斷激活或硬件復位6。同時該芯片還具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 at89s52

15、的引腳如圖 5 所示。 圖 5 at89s52 的引腳 5.2.2 單片機電路設計 at89s52 是片內(nèi)有 eprom 的單片機。因此，用這種芯片構(gòu) 成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用 at89s52 單片機構(gòu)成最小應用系 統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路以及擴展的簡單 i/o 口即可，如圖 6 所示。由于受集成度、片內(nèi)功能的限制， 最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應用特點為： 有可供用戶使用的較多的 i/o 口線。由于不需要擴展外部 存儲器，ea 應接高電平，p0、p1、p2、p3 均作為用戶 i/o 口使 用。內(nèi)部存儲器容量有限。 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。如 at89s52 的

16、應用軟件須依靠 半導體廠家用半導體掩膜技術(shù)置入，故 at89s52 應用系統(tǒng)一般 用作大批量生產(chǎn)的應用系統(tǒng)7。另外，p0、p2 口的應用與開發(fā) 環(huán)境差別較大。 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 r st 9 p3.0/r xd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/w r 16 p3.7/r d 17 xtal2 18 xtal1 19 vss 20 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/

17、a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 p2.7/a15 28 psen 29 ale 30 ea/vpp 31 p0.7/ad7 32 p0.6/ad6 33 p0.5/ad5 34 p0.4/ad4 35 p0.3/ad3 36 p0.2/ad2 37 p0.1/ad1 38 p0.0/ad0 39 vc c 40 u9 p80c 31sb pn 30pf c 37 30pf c 36 12 y4 xtal gnd vc c gnd 1 2 3 4 5 6 7 8 p17 1 2 3 4 5 6 7 8 p20 1 2

18、3 4 5 6 7 8 p22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p15 10k r 12 10uf c 38 vc c gnd s4 1 2 3 4 5 6 7 8 p21 vc c r est 圖 6 單片機最小系統(tǒng) 5.3 數(shù)據(jù)顯示模塊 如圖 7 為數(shù)碼管的引腳接線圖，實驗板上以 p0 口作輸出口， 接一個四位一體的八段共陰數(shù)碼管。表 1 為驅(qū)動 led 數(shù)碼管的 段代碼表為低電平有效，1-代表對應的筆段不亮，0-代表對應 的筆段亮。若需要在最右邊（s0）顯示“5” ，只要將從表中查 得的段代碼 64h 寫入 p0 口，然后通過 i/o 選中想點亮的數(shù)碼管 就行。設計中采用動態(tài)顯示，所

19、以其亮度只有一個 led 數(shù)碼管 靜態(tài)顯示亮度的八分之一。這里設計的系統(tǒng)先用 4 位一體 led 數(shù)碼管動態(tài)顯示小型直流電機的轉(zhuǎn)速。當轉(zhuǎn)速高于 4 位所能顯 示的值（9999）時就會自動向上進位顯示8。 表 1 驅(qū)動 led 數(shù)碼管的段代碼 dpecgbfa十六進制 數(shù) 字 p0. 7 p0. 6 p0. 5 p0. 4 p0. 3 p0. 2 p0. 1 p0. 0 共 陰 共 陽 010110111b748 10001010014eb 210101101ad52 3100111019d62 4000111101ee1 5100110119b64 610111011bb44 70001010

20、115ea 810111111bf40 9100111119f60 圖7 數(shù)碼管的引腳接線圖 5.4 串口通信模塊 at89s52 單片機有一個全雙工的串行通信口，以便于單片 機和電腦之間進行串口通信。為了與計算機進行通訊，設計了 rs232 串行通信接口，將該接口與 pc 機的串口連接，可以實現(xiàn) 單片機與 pc 機的串行通信，進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。進行串行通信 要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 rs232 電平（-5 至-15v 為 1，+5 至+15v 為 0） ，而單片機的串口是 ttl 電平（大于 +2.4v 為 1，小于+0.7v 為 0） ，兩者之間必有一個電平轉(zhuǎn)換電路， 圖 9 用

21、 max232 集成電路實現(xiàn) rs232 電平與 ttl 電平的相互轉(zhuǎn)換。 此串行通信功能模塊完成測量得到的轉(zhuǎn)速值發(fā)送給上位機。圖 8 為 max232 的引腳圖。 c 1+ 1 vdd 2 c 1- 3 c 2+ 4 c 2- 5 vee 6 t2out 7 r 2in 8 r 2out 9 t2in 10 t1in 11 r 1out 12 r 1in 13 t1out 14 gnd 15 vc c 16 u10 m ax232ac pe 104 c 39 104 c 41 104 c 42 104 c 40 gnd vc c p3.1 p3.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 j6

22、d c onnector 9 圖 8 max232 的引腳圖 圖 9 電平轉(zhuǎn)換 電路圖 5.5 電機的調(diào)速模塊 lm317 9國國家半導體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。 lm317 的輸出電壓范圍是 1.2v 至 37v，負載電流最大為 1.5a10非 常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調(diào) 整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。lm317 內(nèi)置有過 載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。可調(diào)整輸出電壓低到 1.2v。保證 1.5a 輸出電流。典型線性調(diào)整率 0.01%。典型負載 調(diào)整率 0.1%。80db 紋波抑制比。輸出短路保護、過流、過熱 保護。調(diào)整管安全工作區(qū)保護。標準

23、三端晶體管封裝。其封裝 形式如圖 10 所示，lm317 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示，lm317 可 調(diào)電源調(diào)速電路如圖 12 所示。通過調(diào)節(jié)電源電壓來調(diào)節(jié)電機的 轉(zhuǎn)速。 圖 10 lm317 封裝圖 圖 11 lm317 內(nèi) 部電路圖 d10 b ridge1 uin 1000uf c 45 c ap 220uf c 46 c ap d12 led0 300 r 15 1 2 p24 header 2h in 3 1 out 2 adj u12 lm 317 240 r 14 4.7k r 16 d11 d9 圖 12 lm317 可調(diào)電源調(diào)速電路 6 霍爾測速的軟件設計 6.1 上位機軟

24、件設計 6.1.1 上位機 labview 整體程序框圖 上位機的程序主要包括三部分：excel 文件產(chǎn)生部分，串 口接受部分，數(shù)據(jù)保存部分。程序的框圖如圖 13 所示。 excel 文件產(chǎn)生部分 串口接收部分 顯示 保存數(shù)據(jù)至 excel 圖 13 程序框圖 6.1.2 visa 配置串口 圖 14 串口配置程序圖 如圖 14 所示為串口配置程序圖 1. visa 資源名稱是指定要打開的資源。該控件也可指定會話句 柄和類。 2. 波特率是傳輸速率。默認值為 9600。 3. 數(shù)據(jù)比特是輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)。 數(shù)據(jù)比特的值介于 5 和 8 之 間。默認值為 8。 4. 奇偶指定要傳輸或接收的每一幀所

25、使用的奇偶校驗。 5. 錯誤輸入表明 vi 或函數(shù)運行前發(fā)生的錯誤。默認值為無錯 誤。 6. 錯誤輸出包含錯誤信息。如錯誤輸入表明在 vi 或函數(shù)運行 前已發(fā)生錯誤，錯誤輸出將包含相同的錯誤信息。否則，表 明 vi 或函數(shù)中出現(xiàn)的錯誤狀態(tài)。右鍵單擊錯誤輸出的前面 板顯示控件。 7. visa 資源名稱輸出是由 visa 函數(shù)返回的 visa 資源名稱的副 本 6.1.3 串口讀數(shù)據(jù)原理 圖 15 visa 讀取 如圖 15 所示為 visa 讀取圖標11。 1. 誤輸入表明 vi 或函數(shù)運行前發(fā)生的錯誤。 2. visa 資源名稱指定要打開的資源。該控件也可指定會話 句柄和類。 3.字節(jié)總數(shù)是

26、要讀取的字節(jié)數(shù)量。 4.visa 資源名稱輸出是由 visa 函數(shù)返回的 visa 資源名稱 的副本。 5.讀取緩沖區(qū)包含從設備讀取的數(shù)據(jù)。 6.錯誤輸出包含錯誤信息。 6.1.4 串口數(shù)據(jù)傳換 圖 16 串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 labview 從串口讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 u8 字節(jié)后，得到的是所 傳輸字符的 ascii 碼，可以保存到 excel 文檔中，如圖 16 串口 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換圖。 6.1.5 串口數(shù)據(jù)接收處理程序圖 圖 17 串口數(shù)據(jù)接收處理程序圖 6.1.6 轉(zhuǎn)速的顯示程序 將數(shù)據(jù)的第二字節(jié)放大 100 倍加上第三字節(jié)數(shù)據(jù)通過波形 圖進行顯示程序圖如圖 18 所示。 圖 18 轉(zhuǎn)速顯示程序圖 6.

27、1.7 excel 文件生成程序 串口接收到得到的數(shù)據(jù)保存到 excel 中，所以我以 pc 機系 統(tǒng)時間作為 excel 的文件名并創(chuàng)建和打開 excel，程序圖如圖 19 所示。 圖 19 excel 文件生成程序圖 6.1.8 串口數(shù)據(jù)保存 通過一個組合程序?qū)⒋诮邮盏降臄?shù)據(jù)存入 excel 表格中， 程序圖如圖 20 所示。 圖 20 串口數(shù)據(jù)保存程序圖 6.1.9 上位機界面 將上位機的界面調(diào)整后如圖 21 所示。 圖 21 上位機界面圖 6.2 單片機程序設計 本設計軟件主要為主程序、數(shù)據(jù)處理顯示程序、定時器中 斷服務程序、串口通信程序四個部分。 （1）主程序主要完成初始化功能，包

28、括 led 顯示的初始化， 中斷的初始化，定時器的初始化，寄存器、標志位的初始化等。 （2）數(shù)據(jù)處理顯示模塊程序。此模塊中單片機對在 4 秒內(nèi) 的計數(shù)值進行處理，轉(zhuǎn)換成 r/min 送顯示緩存以便顯示。具體 算法如下:設單片機每秒計數(shù)到 n 個值，即 n/2 (r/s)(圓盤貼 兩個磁鋼)。 （3）串口通信程序。串口通信程序主要完成轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的傳 輸。 （4）定時器 1 中斷服務程序設計。定時器 1 完成計時功能， 定時 50ms，進行定時中斷計數(shù)并每隔 1s 更新一次顯示數(shù)據(jù)。 程序流程圖如圖 22 所示： 開始 初始化串口 初始化 time0 更新速度、顯示速度 定時器裝初值 50ms 計數(shù)

29、標志 second+ 入棧保護 second=20？ 串口發(fā)送數(shù)據(jù)，second 置 0 出?；謴?返回 y n 圖 22 單片機程序流程圖 6 霍爾測速的軟件仿真 如圖 23 所示為霍爾測速系統(tǒng)的仿真圖。在外部中斷 0 口輸 入一個頻率為 2k 的方波信號，通過單片機計數(shù)。虛擬串口接受 的數(shù)據(jù)為 31 14 02 34 其中 31 和 34 為單片機發(fā)送數(shù)據(jù)幀的 開始和結(jié)尾，中間兩個字節(jié)為轉(zhuǎn)速其中 14 為高位，02 為低位。 將 14 02 轉(zhuǎn)換為實際的十進制的結(jié)果是 2002。 1a b c d e fg2 3 4 5 6 7 8dp a 1 b c d e f g dp 8 7 6 5

30、 4 3 p0 p2 p4 p7 p3 p5 p6 ad0 ad1 ad2 ad3 ad4 ad5 ad6 ad7 2 p2 p1 xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/

31、int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 x1 crystal 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp1 respack-8 c1 30p c2 30p r1 500rc3 10u 1 2 3 4 5 6 7 8 20 19 18 17 16 15 14 13 912 1011 u2 led-bar

32、graph-red p2 rxd rts txd cts p1 圖 23 霍爾測速的仿真圖 7 設計系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 將所制作好的硬件進行調(diào)試，直流電機正常轉(zhuǎn)動，啟動單 片機，數(shù)碼管顯示出了轉(zhuǎn)速。然后再用 usb 轉(zhuǎn)串口線連接到電 腦上的 usb 上進行調(diào)試，觀看上位機的界面效果和 excel 保存 的的數(shù)據(jù)。 7.1 上位機 labview 界面圖與保存的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù) 通過調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)直流電機的的電壓，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 調(diào)節(jié)電位器時上位機界面中轉(zhuǎn)盤的指針將迅速擺動。上位機的 界面效果如圖 24 所示。此時的轉(zhuǎn)速為 72 轉(zhuǎn)/秒，串口通信正常。 在轉(zhuǎn)盤指針擺動的同時所接收的轉(zhuǎn)速數(shù)值和接收到

33、轉(zhuǎn)速的時間 和日期也會迅速的保存在 excel 表格當中。excel 表格中部分 數(shù)據(jù)如表 2 所示。 圖 24 上位機界面效果圖 表 1 驅(qū)動 led 數(shù)碼管的段代碼 日期時間 轉(zhuǎn)速 （r/s） 2011-4- 27 10:53:4851 2011-4- 27 10:53:49180 2011-4- 27 10:53:50143 2011-4- 27 10:53:51148 2011-4- 27 10:53:52152 2011-4- 27 10:53:53151 2011-4- 27 10:53:54151 2011-4- 27 10:53:55151 2011-4- 27 10:53:5

34、6164 2011-4-10:53:57170 27 2011-4- 27 10:53:58126 2011-4- 27 10:53:5996 7.2 轉(zhuǎn)速分析 如圖 25 所示為測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過一次擬合得到的電壓-轉(zhuǎn)速 曲線，曲線為直線，它是將所測的的數(shù)據(jù)通過 matlab12件編程 得到的曲線，經(jīng)過分析曲線的斜率為 24.7 所以電機的轉(zhuǎn)速于電 壓的關(guān)系表達式如公式（1）所示： .speed87. 8* 7 . 24v .(1) 公式中 speed 表示電機的轉(zhuǎn)速，v 表示電機兩端的電壓。 曲線并沒有過原點，按照轉(zhuǎn)速公式輸入電壓為 0 時輸出轉(zhuǎn)速并 不為 0.經(jīng)過分析我覺得主要是因為電機的內(nèi)

35、阻受溫度影響，而 且電機的轉(zhuǎn)動并不是完全的無摩擦的，速度不同電機受到的摩 擦力也不同。matlab 軟件程序如下： t=1.25 2 2.2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.38; y=20 39 44 52 63 78 90 104 116 129 141 154 166 178 191 204 213 222 236 243; co=polyfit(t,y,1); a1=co(1);a2=co(2); y=a1.*t+a2; plot(t,y) hold on ti=0:0.5:12; title(電機轉(zhuǎn)速-電壓擬合曲

36、線) 1234567891011 0 50 100 150 200 250 壓 壓 壓 壓 -壓 壓 壓 壓 壓 壓 圖 25 電機轉(zhuǎn)速與電壓的關(guān)系曲線 8 結(jié)束語 經(jīng)過幾個月的學習和工作，我終于完成了論文。從開始接 到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對 我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我大學期間獨立完成的最 大項目。通過這次制作畢業(yè)設計我感受到自己學習的過程和研 究的過程是最可貴的。只有不斷的學習才能使自己的研究能力 提高。 在這段時間里，我學到了很多知識。在我對labview軟件一 點都不了解的狀態(tài)下，我開始了獨立的學習和試驗。在圖書館 查看相關(guān)書籍和觀看網(wǎng)上視頻后讓自己

37、對labview編程有基礎的 理論知識。開始的時候根據(jù)手中的資料編寫簡單的程序來熟悉 labview編程界面和編程思想。在對labview編程有一定的理論 基礎和實踐基礎后才開始思考自己的設計作品應該怎么才能實 現(xiàn)。我將上位機設計分為串口接收和數(shù)據(jù)保存為兩個模塊。于 是我到網(wǎng)上搜索labview關(guān)于串口編程的和數(shù)據(jù)保存至excel的 實例，但是所找到的實例很少并且基本上都有問題，這樣我只 能通過labview書上的知識來自己編寫程序并調(diào)試。我首先編寫 的是串口自收自發(fā)程序，在這個小程序完成后逐步添加和修改 程序使得串口接收的部分功能完成。接著通過我不斷的學習實 現(xiàn)了數(shù)據(jù)保存的功能。在將上位機完

38、全調(diào)試好后我開始設計硬 件部分，根據(jù)以前的設計經(jīng)驗和查看了一些書籍后我對硬件設 計有了初步的設計方案。我將初步的設計方案進行仿真測試它 的可行性，并請指導老師查看方案是否可行。經(jīng)過劉剛老師的 指導我不斷改善設計方案并定了最終方案。在定下方案后就開 始制作硬件，在制作完成后在便對硬件和上位機整體進行調(diào)試。 在不斷的調(diào)試后終于達到了設計要求。將實物制作好后我便開 始撰寫論文。在完成初稿后的事情便是不斷的對它修改，在論 文修改階段時，與老師的交流也多了，自己寫初稿時很多不確 定的想法也能向老師咨詢了。根據(jù)老師給的意見，我充分考慮 并根據(jù)自身的情況盡量修改。一篇優(yōu)秀的論文不是寫出來的， 而是修改出來的

39、，這需要的是耐心，還要用心。最后經(jīng)過多次 修改，論文質(zhì)量也逐步得到提高，并最終完成。 雖然我的設計作品還有很多不足之處。但是這次設計項目 的經(jīng)歷也會使我終身受益， 。這次的經(jīng)歷能讓我知道要耐心，用 心去做每一件事情這樣才能使自己成功。設計作品和論文能夠 順利的完成，需要感謝指導老師和許多同學對我的幫助，在這 里請你們接受我誠摯的謝意！ 參考文獻參考文獻 1劉君華.基于 labview 的虛擬儀器設計m.北京：電子工 業(yè)出版社，2003 2陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)m.機械工業(yè)出版社， 2003 年 3胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù) m.清華大學出版社, 2004.274-279 4 郁有文.

40、傳感器原理及工程應用m西安電子科技大學出 版 2008.116-123 5趙樹磊.基于霍爾傳感器的電機測速裝置j.江蘇電器， 2009：10，53-56 6陳明熒.8051 單片機課程設計實訓教程m清華大學出 版社 7梅麗風，王艷秋，汪雨澤.單片機原理及接口技術(shù)m.清 華大學出版社，2004 年 8林敏，于忠得.74ls164 在單片機 led 顯示電路中的應用 j.大連工業(yè)學院學報，2009（2）：95-96 10聶清模擬電路設計m高等教育出版社2007 年 11劉君華.虛擬儀器圖形化編程語言 labview 教程m.西安 電子科技大學出版社，2003 12 劉明.精通 matlab 7.電

41、子工業(yè)出版社m.2006 14gaey wendt e,klaus k w.a new type of hydraulic actuator using electrorheological fluidsj.internationalj moder physics b,1999(14):2 176. 15gary w.johnson，richard jennings. graphical programming,2011. 附錄一：電路圖附錄一：電路圖 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 r st 9

42、p3.0/r xd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/w r 16 p3.7/r d 17 xtal2 18 xtal1 19 vss 20 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 p2.7/a15 28 psen 29 ale 30 ea/vpp 31 p0.7/ad7 32 p0.6/ad6 33 p0.5/ad5 34 p0.4/ad4 35 p0.3/ad3 36

43、 p0.2/ad2 37 p0.1/ad1 38 p0.0/ad0 39 vc c 40 u1 p80c 31sb pn 30pf c 3 30pf c 1 12 y1 xtal gnd vc c gnd 1 2 3 4 5 6 7 8 p2 1 2 3 4 5 6 7 8 p3 header 8 1 2 3 4 5 6 7 8 p5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p1 10k r 1 10uf c 2 vc c gnd s1 1 2 3 4 5 6 7 8 p4 vc c r est c 1+ 1 vdd 2 c 1- 3 c 2+ 4 c 2- 5 vee 6 t2out 7 r 2

44、in 8 r 2out 9 t2in 10 t1in 11 r 1out 12 r 1in 13 t1out 14 gnd 15 vc c 16 u2 m ax232ac pe 104 c 4 104 c 6 104 c 7 104 c 5 gnd vc c p3.1 p3.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 j1 d c onnector 9 e 1 d 2 dp 3 c 4 g 5 1 6 b 7 2 8 3 9 f 10 a 11 4 12 ds1 out 1 1 2 2 3 3 s2 3144 vc c gnd vc c 1k r 2 out 1000uf c 10 c ap 22

45、0uf c 11 c ap d5 led0 300 r 6 1 2 p7 header 2h d6 b ridge1 uin in 1 2 out 3 gnd u4 lm 7805 p3.0 p3.1 ab cde f gdp1 234 a b c d e f g dp 1 2 3 4 1000uf c 8 c ap 220uf c 9 c ap d4 led0 300 r 5 1 2 p6 header 2h in 3 1 out 2 adj u3 lm 317 d2 b ridge1 uin 240 r 3 4.7k r 4 d3 d1 附錄二：labview 整體程序圖 附錄三：單片機程

46、序程序 #include unsigned int send4=0 x31,0 x32,0 x33,0 x34; /待發(fā) 送的測量數(shù)據(jù) unsigned char code temp=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,/數(shù) 碼管代碼 0 x66,0 x6d,0 x7d ,0 x07, 0 x7f,0 x6f; int a,second,number,speed; int ge,shi,bai,qian; void uart_init() sm0=0; sm1=1; /設置為模式 1 ti=0; /復位串口中斷標志位 th1=0 xfd; /設置波特率 tl1=0xfd; tmod

47、=0 x21; /設置定時器為工作模式 2 ea=1; /開總中斷 et1=0; /關(guān)定時器 t1 中斷 tr1=1; /啟動定時器 /* */ void time0_init() tmod=0 x21; /設置定時器 0 工作模式 th0=(65536-46080)/256; tl0=(65536-46080)%256; et0=1;/開 t0 中斷 it0=1;/ 設置負邊沿觸發(fā) ex0=1; / 開外部中斷 tr0=1;/啟動定時器 t0 number=0; /延時程序 void delay(int x) int i,j; for(j=0;jx;j+) for(i=0;i10;i+);

48、/* */ /uart 發(fā)送程序查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù) void uart_send() for(a=0;a4;a+) ti=0; sbuf=senda; while(!ti); ti=0; delay(10) ; /*/ /顯示程序 void display() qian=speed/1000; bai=speed%1000/100; shi=speed%100/10; ge=speed%10; p2=0 xef; p1=tempqian; delay(10); p2=0 xdf; p1=tempbai; delay(10); p2=0 xbf; p1=tempshi; delay(10); p2=0 x7f; p1=tempge; delay(10); /* */ void main() uart_init(); time0_init(); speed=0; while(1) send1=speed/100;/更新轉(zhuǎn)速 send2=speed%100; display(); void inter0() interrupt 0 number+; /中斷計數(shù) void timer0() interrupt