-霍爾傳感器測(cè)速課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z.霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文介紹了霍爾傳感器測(cè)速的原理，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)AT89C51的測(cè)量車速系統(tǒng)。完成了車速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、霍爾傳感器測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)。測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和車軸同軸連接，車軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個(gè)數(shù)，由霍爾器件電路局部輸出幅度為12V的脈沖。經(jīng)光電隔離器后成為輸出幅度為5V轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖?？刂贫〞r(shí)器計(jì)數(shù)時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)車速的測(cè)量。在顯示電路設(shè)計(jì)中，通過(guò)1602實(shí)現(xiàn)在LCD上直觀地顯示車輪的轉(zhuǎn)速值。與軟件配合，實(shí)現(xiàn)了顯示、報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：車速測(cè)量；霍爾傳感器；單片機(jī)；89C51；LCDAbstractThis paper

2、introduces the principle of the hall sensors, speed, the design based on single chip microputer AT89C51 measurement speed system. pleted the speed of the measurement system hardware circuit design, hall sensor measurement circuit design, display circuit design. Measurement speed hall-effect sensor a

3、nd a*le coa*ial connected, every turn a week a*le, produce a certain amount of the number of the pulse, the hall device circuit of the output amplitude for 12 V of the pulse. By photoelectric isolated after the output amplitude for 5 V bee number of turn counter pulse count. Control the timer counti

4、ng time, to speed measurement can be realized. The display circuit design, through the 1602 to realize in LCD display directly on the wheel speed value. And with the software to display and alarm function.Key Words: Speed Measurement; Hall Sensor; Microputer; 89C51；LCD目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l

5、_Toc247526871一、容及要求 PAGEREF _Toc247526871 h 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HYPERLINK l _Toc2475268721.1 設(shè)計(jì)容 PAGEREF _Toc247526872 h 3HYPERLINK l _Toc2475268761.2 設(shè)計(jì)要求1HYPERLINK l _Toc247526882二、霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1HYPERLINK l _Toc2475268832.1 車速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)1HYPERLINK l _Toc2475268842.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)1HYPERLINK l _Toc2475268852.1.2

6、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2HYPERLINK l _Toc2475268862.2 霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì)3HYPERLINK l _Toc2475268872.2.1 霍爾元件3HYPERLINK l _Toc2475268882.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理4HYPERLINK l _Toc2475268892.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法5HYPERLINK l _Toc2475268902.2.4 反相器74LS145HYPERLINK l _Toc2475268912.2.5 光電耦合器5HYPERLINK l _Toc2475268922.2.6 蜂鳴器6HYPERLINK l _Toc24752689

7、32.3 單片機(jī)AT89C517HYPERLINK l _Toc2475268942.3.1 AT89C51芯片7HYPERLINK l _Toc2475268952.3.2 定時(shí)器8HYPERLINK l _Toc2475268962.3.3 外部中斷8HYPERLINK l _Toc2475268972.4 顯示電路設(shè)計(jì)9HYPERLINK l _Toc2475268982.4.1 1602字符型LCD簡(jiǎn)介9HYPERLINK l _Toc2475268992.4.2 1602LCD的根本參數(shù)及引腳功能9HYPERLINK l _Toc2475269002.4.3 顯示模式 PAGEREF

8、 _Toc247526900 h 3HYPERLINK l _Toc247526901三、霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc247526901 h 3HYPERLINK l _Toc2475269023.1 設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc247526902 h 3HYPERLINK l _Toc2475269033.2 總體軟件流程 PAGEREF _Toc247526903 h 3HYPERLINK l _Toc247526904四、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法 PAGEREF _Toc247526904 h 3HYPERLINK l _Toc2475269054.1出現(xiàn)

9、的問(wèn)題 PAGEREF _Toc247526905 h 3HYPERLINK l _Toc2475269084.2 解決方法13HYPERLINK l _Toc247526913五、總結(jié)14HYPERLINK l _Toc247526914附錄完整電路圖15HYPERLINK l _Toc247526915參考文獻(xiàn)16-. z.一、容及要求1.1 設(shè)計(jì)容霍爾傳感器一般由霍爾元件和磁鋼組成，當(dāng)霍爾元件和磁鋼相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，根據(jù)磁鋼和脈沖數(shù)量就可以計(jì)算轉(zhuǎn)速，進(jìn)而求出車速?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，在小車的適當(dāng)位置安裝霍爾元件及磁鋼，使之具有以下功能：1LED數(shù)碼管顯示小車的行駛距離單位

10、：cm。2具有小車前進(jìn)和后退檢測(cè)功能，并用指示燈顯示。3記錄小車的行駛時(shí)間，并實(shí)時(shí)計(jì)算小車的行駛速度。4距離測(cè)量誤差2cm。5其它。1.2 設(shè)計(jì)要求1掌握傳感器的工作原理及相應(yīng)的輔助電路設(shè)計(jì)方法。2獨(dú)立設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的硬件電路。3設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式規(guī)，層次合理，重點(diǎn)突出。并附上詳細(xì)的原理圖。二、霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1測(cè)量車速系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)2.1.1 總體硬件設(shè)計(jì)使用單片機(jī)測(cè)量車速的根本構(gòu)造如圖2-1所示。該系統(tǒng)包括霍爾傳感器、隔離整形電路、主CPU、顯示電路等局部。電機(jī)霍爾傳感器單片機(jī)STC89C511602液晶顯示圖2-1 系統(tǒng)總體構(gòu)造圖其測(cè)量過(guò)程是測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和小車

11、車軸同軸連接，車軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個(gè)數(shù)，由霍爾器件電路輸出。經(jīng)過(guò)電耦合器后，即經(jīng)過(guò)隔離整形電路后，成為轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖。同時(shí)霍爾傳感器電路輸出幅度為12V的脈沖經(jīng)光電耦合后降為5V，保持同單片機(jī)AT89C51邏輯電平相一致，控制計(jì)數(shù)時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)車軸的轉(zhuǎn)速值。主CPU將該值數(shù)據(jù)處理后，在LCD液晶顯示器上顯示出來(lái)。一旦轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，CPU通過(guò)喇叭和轉(zhuǎn)燈發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。1.傳感器局部主要分為兩個(gè)局部。第一局部是利用霍爾器件將小車的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)?；魻枩y(cè)速模塊由鐵質(zhì)的測(cè)速齒輪和帶有霍爾元件的支架構(gòu)成。測(cè)速齒輪如圖2-2所示，齒輪厚度大約2mm，將其固定在待測(cè)

12、車輪的轉(zhuǎn)軸上。將霍爾元件固定在距齒輪外圓1mm的探頭上，霍爾元件的對(duì)面粘貼小磁鋼，當(dāng)測(cè)速齒輪的每個(gè)齒經(jīng)過(guò)探頭正前方時(shí)，改變了磁通密度，霍爾元件就輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。第二局部是使用六反相器和光耦，將傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)展整形隔離，減少計(jì)數(shù)的干擾。測(cè)速齒輪霍爾元件圖2-2 轉(zhuǎn)速變換裝置2.處理器采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的處理器。3.顯示局部該局部有兩個(gè)功能，在正常情況下，通過(guò)LCD液晶顯示器顯示當(dāng)前的頻率數(shù)值，當(dāng)小車的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變后，通過(guò)蜂鳴器進(jìn)展報(bào)警。蜂鳴器是一種一體化構(gòu)造的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中

13、作發(fā)聲器件。2.1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)實(shí)際測(cè)量時(shí)，要把霍爾傳感器固定在測(cè)速小車的車輪上，與霍爾探頭相對(duì)的小車的軸上固定著一片磁鋼塊，車輪每轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器便發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，將此脈沖信號(hào)接到開(kāi)發(fā)的多功能實(shí)驗(yàn)板上的P3.2上，設(shè)定0定時(shí)，每分鐘所計(jì)的進(jìn)入P3.2的脈沖個(gè)數(shù)即為車輪的轉(zhuǎn)速。由于在虛擬仿真電路圖中，沒(méi)有車輪及傳感器，所以就直接用一個(gè)脈沖信號(hào)代替，電路圖如圖2-3所示。圖2-3 總體硬件電路圖2.2 霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì)2.2.1 霍爾元件根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量

14、、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；魻杺鞲衅鰽3144是Allegro MicroSystems公司生產(chǎn)的寬溫、開(kāi)關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，其工作溫度圍可達(dá)-40150。它由電壓調(diào)整電路、反相電源保護(hù)電路、霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號(hào)放大器、施密特觸發(fā)器和OC門(mén)輸出極構(gòu)成，通過(guò)使用上拉電阻可以將其輸出接入CMOS邏輯電路。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點(diǎn)，有兩種封裝形式，一種是3腳貼片微小型封裝，后綴為L(zhǎng)H；另一種是3腳直插式封裝，后綴為UA。A3144E系列單極高溫霍爾效應(yīng)集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸

15、入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作?？蓱?yīng)用于汽車工業(yè)和軍事工程中?；魻杺鞲衅鞯耐庑螆D和與磁場(chǎng)的作用關(guān)系如圖2-4所示。磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用?；魻栐痛配摴苣_圖圖2-4 霍爾傳感器的外形圖該霍爾傳感器的接線圖如圖2-5所示。圖2-5 霍爾傳感器的接線圖2.2.2 霍爾傳感器測(cè)量原理測(cè)量車速的第一步就是要將車輪的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識(shí)別的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)展脈沖計(jì)數(shù)?；魻柶骷鳛橐环N轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的傳感器，它有構(gòu)造結(jié)實(shí)、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此選用霍爾傳感器檢測(cè)脈沖信號(hào)，其根本的測(cè)量原理如

16、圖2-6所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝置，進(jìn)展轉(zhuǎn)速的測(cè)量。圖2-6 霍爾器件測(cè)速原理2.2.3 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有M法(測(cè)頻法)、T法(測(cè)周期法)和MPT法(頻率周期法)，該系統(tǒng)采用了M法(測(cè)頻法)。由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量，在變換過(guò)程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在車輪轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤(pán)邊沿，轉(zhuǎn)盤(pán)隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤(pán)下方安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤(pán)隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正

17、比。脈沖信號(hào)的周期與車輪的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系：n= (2-1)式中：n為車輪轉(zhuǎn)速；P為車輪轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)；T為輸出方波信號(hào)周期。根據(jù)式(2-1)即可計(jì)算出小車的轉(zhuǎn)速7?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng)B，在沿平面方向兩端加外電場(chǎng)，則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例?；魻栭_(kāi)關(guān)傳感器由于其體積小，無(wú)觸點(diǎn)，動(dòng)態(tài)特性好，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，故在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。2.2.4 反相器74LS1474LS14是一個(gè)6反相器，引腳定義如圖2-7所示：A端為輸入端，Y端為輸出端，一片芯片一共6路，即1，3，

18、5，9，11，13為輸入端，2，4，6，8，10，12為輸出端，輸出結(jié)果與輸入結(jié)果反相。即如果輸入端為高電平，則輸出為低電平。如果輸入低電平，輸出為高電平。圖2-7 反相器引腳圖2.2.5 光電耦合器光電耦合器，是近幾年開(kāi)展起來(lái)的一種半導(dǎo)體光電器件，由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度寬及無(wú)觸點(diǎn)輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開(kāi)關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過(guò)流保護(hù)、長(zhǎng)線傳輸、高壓控制及電平匹配等。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電光電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩局部組成。把

19、發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等。光電耦合器的種類較多，常見(jiàn)有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。光電耦合器件簡(jiǎn)稱光耦是把發(fā)光器件如發(fā)光二極管和光敏器件如光敏三極管組裝在一起，通過(guò)光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于鼓勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器分為很多種類，圖

20、2-8所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。當(dāng)電信號(hào)送入光電耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管通過(guò)電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無(wú)信號(hào)，發(fā)光二極管不亮，光敏三極管截止，CE不通。對(duì)于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平0時(shí)，光敏三極管截止，輸出為高電平1；當(dāng)輸入為高電平1時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平0。假設(shè)基極有引出線則可滿足溫度補(bǔ)償、檢測(cè)調(diào)制要求。這種光耦合器性能較好，價(jià)格廉價(jià)，因而應(yīng)用廣泛。圖2-8 最常用的光電耦合器部構(gòu)造圖光電耦合器的接線原理如圖2-9所示。圖2-9 光電耦合器接線原理2.2.6 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化構(gòu)造的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算

21、機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。報(bào)警器的種類很多，比方：揚(yáng)聲器、蜂鳴器等，本設(shè)計(jì)中選用電磁式蜂鳴器作為報(bào)警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。圖2-10 電磁式蜂鳴器2.3 單片機(jī)AT89C51單片機(jī)(Single-Chip-Microputer)又稱為單片微控制器，其根本構(gòu)造是將微型計(jì)算機(jī)的根本功能部件：中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入口、輸出口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等全部集中在一個(gè)半

22、導(dǎo)體芯片上。單片機(jī)構(gòu)造上的設(shè)計(jì)，在硬件、指令系統(tǒng)及I/O能力等方面都有獨(dú)到之處，具有較強(qiáng)而有效的控制功能。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但無(wú)論從組成還是從其邏輯功能上來(lái)看，都具有微機(jī)系統(tǒng)的含義。另一方面，單片機(jī)畢竟是一個(gè)芯片，只有外加所需的輸入、輸出設(shè)備，才可以構(gòu)成實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)11。2.3.1 AT89C51芯片AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS

23、-51指令集和輸出管腳相兼容12。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)格低廉的方案。其引腳圖如圖2-11所示。圖2-11 AT89C51引腳圖2.3.2 定時(shí)器8051單片機(jī)部有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，記為T(mén)0和T1。它的工作方式可以通過(guò)指令對(duì)相應(yīng)的特殊功能存放器編程來(lái)設(shè)定，或作定時(shí)器用，或作外部事件計(jì)時(shí)器用。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在硬件上由雙字節(jié)加法計(jì)數(shù)器TH和TL組成。作定時(shí)器使用時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由單片機(jī)部振蕩器提供，計(jì)數(shù)頻率為f/12,每個(gè)機(jī)器周期加113。8051單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工

24、作方式由特殊功能存放器TMOD編程決定，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)運(yùn)行由特殊功能存放器TCON編程控制。不管用作定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器，每當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)，都會(huì)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。單片機(jī)的定時(shí)器的工作原理是利用了存放器的溢出來(lái)觸發(fā)中斷的,所以在寫(xiě)定時(shí)器的時(shí)候就要去算計(jì)數(shù)的增量,再根據(jù)單片機(jī)的晶振的頻率就可以算出確定的時(shí)間了。定時(shí)器主要用到了2個(gè)存放器,一個(gè)為T(mén)CON,另一個(gè)為T(mén)MOD。TCON是用來(lái)控制定時(shí)器的啟動(dòng)與停頓的。TMOD是用來(lái)設(shè)置定時(shí)器的模式的。8051單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是可編程的，在進(jìn)展定時(shí)或計(jì)數(shù)操作之前要進(jìn)展初始化編程。通常8051單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程包括如下幾個(gè)步驟:1.確

25、定工作方式，即給方式控制存放器TMOD寫(xiě)入控制字。2.計(jì)算定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初值,并將初值寫(xiě)入TH和TL。3.根據(jù)需要對(duì)中斷控制存放器IE置初值，決定是否開(kāi)放定時(shí)器中斷。4.使運(yùn)行控制存放器TCON中的TR0或TR1置1，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在初始化過(guò)程中，要設(shè)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初始值，這時(shí)需要進(jìn)展一點(diǎn)運(yùn)算。由于計(jì)數(shù)器是加法計(jì)數(shù)，并在溢出時(shí)產(chǎn)生中斷，因此初始值不能是所需要的計(jì)數(shù)模值，而是要從最大計(jì)數(shù)值減去計(jì)數(shù)模值所得才是應(yīng)當(dāng)設(shè)置的計(jì)數(shù)初始值。假設(shè)計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值為M根據(jù)不同工作方式，M可以是2、2或2，則計(jì)算初值*的公式如下：計(jì)數(shù)方式：*=M-要求的計(jì)數(shù)值2-2定時(shí)方式：*=M-2-32.3.3 外

26、部中斷外部中斷：對(duì)*個(gè)中央處理機(jī)而言，它的外部非通道式裝置所引起的中斷稱為外部中斷。51單片機(jī)的外部中斷有兩種觸發(fā)方式可選：電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。選擇電平觸發(fā)時(shí)，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期檢查中斷源口線，檢測(cè)到低電平，即置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志，向CPU請(qǐng)求中斷。選擇邊沿觸發(fā)方式時(shí)，單片機(jī)在上一個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到中斷源口線為高電平，下一個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到低電平，即置位中斷標(biāo)志，請(qǐng)求中斷。應(yīng)用時(shí)需要特別注意的幾點(diǎn)：1電平觸發(fā)方式時(shí)，中斷標(biāo)志存放器不鎖存中斷請(qǐng)求信號(hào)。要使電平觸發(fā)的中斷被CPU響應(yīng)并執(zhí)行，必須保證外部中斷源口線的低電平維持到中斷被執(zhí)行為止。因此當(dāng)CPU正在執(zhí)行同級(jí)中斷或更高級(jí)中斷期間，產(chǎn)生的外部中斷源

27、產(chǎn)生低電平如果在該中斷執(zhí)行完畢之前撤銷變?yōu)楦唠娖搅耍瑒t將得不到響應(yīng)，就如同沒(méi)發(fā)生一樣。同樣，當(dāng)CPU在執(zhí)行不可被中斷的指令如RETI時(shí)，產(chǎn)生的電平觸發(fā)中斷如果時(shí)間太短，也得不到執(zhí)行。2邊沿觸發(fā)方式時(shí)，中斷標(biāo)志存放器鎖存了中斷請(qǐng)求。中斷口線上一個(gè)從高到低的跳變將記錄在標(biāo)志存放器中，直到CPU響應(yīng)并轉(zhuǎn)向該中斷效勞程序時(shí)，由硬件自動(dòng)去除。因此當(dāng)CPU正在執(zhí)行同級(jí)中斷甚至是外部中斷本身或高級(jí)中斷時(shí)，產(chǎn)生的外部中斷負(fù)跳變同樣將被記錄在中斷標(biāo)志存放器中。在該中斷退出后，將被響應(yīng)執(zhí)行。如果不希望這樣，必須在中斷退出之前，手工去除外部中斷標(biāo)志。3中斷標(biāo)志可以手工去除。一個(gè)中斷如果在沒(méi)有得到響應(yīng)之前就已經(jīng)被手工

28、去除，則該中斷將被CPU忽略。就如同沒(méi)有發(fā)生一樣。2.4 顯示電路設(shè)計(jì)2.4.1 1602字符型LCD簡(jiǎn)介字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以太陽(yáng)人電子的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。2.4.2 1602LCD的根本參數(shù)及引腳功能1.1602LCD類型1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大局部為HD44780，帶背

29、光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差異，兩者尺寸差異如圖2-12所示。圖2-12 1602帶背光與不帶背光差異圖2.LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最正確工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm3.1602LCD引腳1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳無(wú)背光或16腳帶背光接口，各引腳接口說(shuō)明如表2-1。表2-1 引腳接口說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)

30、據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地時(shí)比照度最高，比照度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)展讀操作，低電平時(shí)進(jìn)展寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高

31、電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。4.其與單片機(jī)的連接如圖2-13所示。圖2-13 1602與單片機(jī)接線圖2.4.3 顯示模式LCD1602是常見(jiàn)的162行，68字符點(diǎn)陣液晶模塊，廣泛應(yīng)用于智能儀表、通信、辦公自動(dòng)化設(shè)備中，其字符發(fā)生器ROM中自帶數(shù)字和英文字母及一些特殊符號(hào)的字符庫(kù)，沒(méi)有漢字。本設(shè)計(jì)中LCD1602顯示了英文字母和數(shù)字。由于Proteus庫(kù)中沒(méi)有16引腳，因此選用LCD1602的14引腳方式，即不帶背光源局部。如圖2-14所示。圖2-14 LCD顯示圖三、霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1

32、設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)采用89C51中的中斷對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)。定時(shí)器T0工作于定時(shí)方式，工作于方式1。每到1s讀一次外部中斷計(jì)數(shù)值，此值即為脈沖信號(hào)的頻率，代表的即是小車的轉(zhuǎn)速。3.2總體軟件流程先進(jìn)展初始化設(shè)置各定時(shí)器初值，然后判斷是否啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)展測(cè)量。如果是，就啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。如果不是就等待啟動(dòng)。啟動(dòng)系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測(cè)脈沖到來(lái)后，啟動(dòng)外部中斷，每來(lái)一個(gè)脈沖中斷一次，記錄脈沖個(gè)數(shù)。同時(shí)啟動(dòng)T0定時(shí)器工作，每1秒定時(shí)中斷一次，讀取記錄的脈沖個(gè)數(shù)，即小車轉(zhuǎn)速。連續(xù)采樣三次，取平均值記為一次轉(zhuǎn)速值。再進(jìn)展數(shù)值的判斷，假設(shè)數(shù)值高于5000r/min則報(bào)警并返回初始化階段，否則就進(jìn)展正常速度液晶顯示。如圖3-

33、1所示。圖3-1 主流程圖四、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法4.1 出現(xiàn)的問(wèn)題1、邏輯故障2、元器件失效3、電源故障4.2 解決方法1排除邏輯故障顯示器局部調(diào)試為了使調(diào)試順利進(jìn)展,首先將89C51與LCD顯示別離,這樣就可以用靜態(tài)方法先測(cè)試LCD顯示,用規(guī)定的電平加至位顯示的引腳,看顯示是否與理論上一致。不一致,一般為L(zhǎng)CD顯示器接觸不良所致,必須找出故障,檢測(cè)89C51電路工作是否正常。對(duì)89C51進(jìn)展編程調(diào)試時(shí),分為兩個(gè)步驟：第一,對(duì)其進(jìn)展初始化。第二,將89C51與LCD結(jié)合起來(lái),借助開(kāi)發(fā)機(jī),通過(guò)編制程序進(jìn)展調(diào)試。假設(shè)調(diào)試通過(guò)后,就可以編制應(yīng)用程序了。對(duì)于一些邏輯故障來(lái)說(shuō)，這類故障往往是由于設(shè)計(jì)

34、和焊接過(guò)程中的失誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將焊接好的電路板認(rèn)真對(duì)照原理圖,看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查,以防止電源短路和極性錯(cuò)誤,并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能,可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。2排除元器件失效造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來(lái)時(shí)就已壞了另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤,造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無(wú)誤后,用替換方法排除錯(cuò)誤。3排除電源故障在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位,一般先檢查VCC與GND之間電位,假設(shè)在5V48V之間屬正常。假設(shè)有高壓,聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí),將會(huì)損壞仿真器等,有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。五、總結(jié)經(jīng)過(guò)兩周的辛勤努力，學(xué)習(xí)了霍爾傳感器測(cè)速原理及相關(guān)器件的性能特點(diǎn)與用法等知識(shí)，查閱了關(guān)于傳感器、單片機(jī)的各方面的資料，實(shí)現(xiàn)了霍爾傳感器測(cè)量車速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本要求。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有以下功能：1.設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)作為測(cè)量轉(zhuǎn)速的主CPU芯片，系統(tǒng)硬件設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單合理，本錢(qián)低，實(shí)時(shí)性好。2.測(cè)速系統(tǒng)采用霍爾傳感器作為敏感速率信號(hào)，具有頻率響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。霍爾傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)