1、目錄1 引言12 系統實現23 硬件設計23.1方案實現原理23.2 硬件設計框圖33.3 硬件電路原理圖43.4槽型光電傳感器ITR840243.5 ISP下載口53.6電源電路53.7脈沖信號完成電路53.8單片機控制系統電路63.9超速報警電路73.10 PCB連線84 程序設計84.1 程序設計思路94.2 系統程序105設計總結14參考文獻15致謝16附錄17智能型電機轉速測定儀設計摘要：本文詳細介紹了一種基于單片機的智能型電機轉速測定儀的設計。該設計以at89s52單片機作為主控核心，與光電傳感器、LED數碼管、蜂鳴器等構成硬件操作，再利用C語言編程，最終完成電機轉速測定儀的設計。

2、本文詳細闡述了如何利用光電傳感器實現電機轉速的信號接受，運用單片機單片機at89s52對脈沖信號進行處理計算，然后通過數碼顯示管顯示出來。關鍵詞：測速；光電傳感器；at89s52單片機最小系統；電機；數碼管；Intelligent Motor Speed Cryoscope DesignDengqiulingInformation Science and Technology school, Zhanjiang Normal University, Zhanjiang , 524048Abstract: This paper introduces a kind of intelligent m

3、otor speed based on single chip design of the HSP. This design as the core, at89s52 SCM control with photoelectric sensors, LED digital tube, hardware composition, etc, buzzer reusing the C programming language, and finally finished the design of motor speed tester. This paper expounds how to realiz

4、e the motor speed by photoelectric sensor signal by monolithic integrated circuit at89s52 SCM, on the pulse signal processing, and then calculated by XianShiGuan digital display.Keywords:speed;Photoelectric sensor; At89s52 SCM system of minimum; Motor; Digital tube;1引言近年來，隨著電力電子技術、計算機技術及控制技術等的快速發展，伺

5、服驅動系統不斷朝著數字化、智能化方向發展.要滿足高性能伺服驅動系統高精度、高可靠性等要求，轉速控制是實現的關鍵環節.如何獲得電動機精確的轉速信號以實現轉速的高精度控制，就成了單片機控制電機測度的一個突出的問題之一。在電動機的調速系統中，在電動機的轉軸上安裝測速發電機或光電編碼盤等測速裝置，利用電機中的轉子位置傳感器所產生的脈沖信號來反映它的轉速。通常所用的位置傳感器有霍爾傳感器和光電式傳感器。霍爾傳感器具有結構簡單緊湊、靈敏度高，傳送過程無抖動現象，頻率響應寬、壽命長等優點。但霍爾傳感器存在一定程度的磁不敏感區，會降低電機運行的可靠性，且對安裝位置要求精確，因此安裝調試比較復雜，如要用于產品開

6、發，會間接增加開發成本。光電式傳感器是利用光電元件，對帶有糟口（或柵）的旋轉圓盤的位置進行通斷信號變化的接收，產生一系列反映轉子位置的脈沖信號。其檢測分辨率高，適用于檢測各種一般電動機。因為光電傳傳感器性能比較穩定，這在應用中是相當重要的。本設計介紹利用光電傳感器模塊來測定電機轉速的方法。相對于傳統的方法而言，該方法將大大降低成本，其性能穩定，器件體積小，適用于進行各種電機測速。2系統實現本系統利用光電傳感器和單片機相結合，運用了編碼盤不停的切割光電傳感器產生一連串的脈沖，編碼管裝在電機上，當電機轉動的時候，編碼管就回切割光電傳感器，產生信號，然后經過比較器產生一連串的脈沖信號，脈沖信號通過單

7、片機at89s52T1計數管腳輸入，單片機對脈沖進行計數，再通過算法把計到的脈沖數轉為速度。因為本設計是針對電機轉速測定，所以報警電路是必需。通過程序的編寫和外部電路設定，共同完成了本測定儀的報警系統。外部超速報警電路按鍵是用于設定額定速度值,每按一次單片機內部自加1,并在數碼管中顯示。通過外部按鍵設定超速額定值,這便于本電機轉速測定儀更智能化,更便利化。3硬件設計3.1 方案實現原理光電傳感器是選用機械鼠標里面的對射式的光電傳感器。它的工作原理是：當接收管接收到來自發射管的信號時，接收管就導通，沒接到信號時，接收管就截止。利用它的這一特性，可以用一編碼盤不停的切割光電對管，利用光電對管的特性

8、產生一連串的脈沖，編碼盤就利用鼠標里面現成的。編碼盤裝在電機上，電機轉動后，編碼盤就不停的切割光電對管。從而產生一定頻率的方波,由于這樣直接產生的方波電壓比較小，不能被單片機的計數引腳直接識別。因此直接產生的方波經過一個比較器產生一個五伏左右的方波，該方波信號被單片機的計數管腳T1接收，利用另一定時器定一中斷周期，然后處理這一周期內接收到的脈沖次數，通過計算便可得出電機的轉速.編碼盤有十個孔，編碼盤轉動一圈能夠產生10個脈沖，精度達到0.1r/s，如果想要提高測速的精度，只需改變編碼盤上的孔數即可。3.2 硬件設計框圖單片機控制系統電源脈沖信號完成外部信號輸入數碼管顯示圖3-1硬件設計框圖 如

9、圖3-2的硬件電路原理圖所示,本硬件設計的電路過程如下:接通電源,裝在電機的編碼管切割光電傳感器得到信號,信號經比較器得到一個脈沖信號,脈沖信號通過T1腳輸入單片機內,單片機進行計算、處理，在數碼管中顯示。如電機轉速超過報警電路額定值，報警電路進行報警。3.3單片機89s52功能特性圖3-2單片機89s52引腳圖如圖3-2所示，單片機AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統可編程Flash 存儲器.使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器.在單芯片上，擁

10、有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。3.4槽型光電傳感器ITR8402圖3-3槽型光電傳感器ITR8402如圖3-3所示是槽型光電傳感器ITR8402，此光電傳感器把一個光發射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側。發光器能發出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作。輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。光電傳感器裝載電機上，從電路板引出導線與其連接，當編碼盤切割光電傳感器

11、的時候，其信號就可通過導線傳到比較器，從而形成脈沖信號。光電傳感器是效率最高、最可靠的檢測裝置。在現代電子領域中傳感器是獲取信息的工具，它涉及整個科學技術、國防、航空、航天、交通運輸、能源、機械、石油、化工、輕工、紡織等工業部門和環境保護、生物醫學工程等和日常生活的各個領域，是現代信息技術的重要支柱技術之一。3.5ISP下載口圖3-4所示的是ISP下載口，運用ISP下載口將程序下載在89s52大單片機中，實現對射式光電傳感器與速度轉換的計算。ISP下載口的1、7、9腳分別與單片機P1.5、P1.6和P1.7連接，實現單片機程序下載完成，5腳接單片機的RET腳，這是復位鍵，實現復位使用.5V電源

12、是供電給下載口。圖3-4ISP下載口 3.6 電源電路圖3-5所示是電源電路，電源部分為整個電路提供穩定的5伏直流電，使整個電路能正常工作。電源部分包括一個由四個二極管組成的整流管對電流起到整流作用，C01、C02、C03和C04在電路中起到濾波、加強負載的作用。圖3-5電源部分3.7脈沖信號完成電路編碼管裝在電機上，當電機轉動時，編碼管就不斷對光電傳感器的光電對管進行切割得到電機轉速信號，電機轉速信號通過比較器后得到一個脈沖信號，脈沖信號輸入單片機T1腳，在單片機中進行處理、計算。脈沖信號生成電路中的RW1電位器是用于調定圖中比較器1腳的電壓，使轉速信號轉為脈沖信號，如圖3-5所示。圖3-6

13、脈沖信號生成電路3.8單片機控制系統電路脈沖信號通過T1腳輸入單片機89s52，經過單片機的內部程序處理，將脈沖信號轉變為速度在共陰數碼管顯示。單片機X1腳和X2腳連接的時起振電路，P2.6腳連接本設計的報警電路，當輸入的電機轉速超過設定的速度時，P2.6腳就會發出信號令報警電路鳴響。當脈沖信號輸入，單片機對脈沖信號進行處理、計算，然后通過PO口輸出，在數碼管中顯示RET腳連接的是復位電路，當按鍵按下的時候，單片機復位，如圖3-7所示。圖3-8單片機控制系統電路3.9超速報警電路圖3-8所示的是超速報警電路，該電路用于電機速度超過本電路設定速度的時候進行報警，圖中的Q9013三極管用于報警電路

14、的開關，該三極管是PNP管，低電平有效。當輸入為低電平的時候，三極管處于飽和導通狀態，報警器鳴響，BEEP是報警器。當測到的速度大于設定的額定速度值時，報警器就會鳴響，這時就知道電機的轉速超過了設定的速度。圖中的P2.6是連接單片機P2.6腳，超速信號從P2.6腳輸出，經過Q9013三極管到蜂鳴器，報警器鳴響。圖3-8 報警電路 3.10PCB連線圖3-9智能型電機轉速測定儀PCB電路4程序設計4.1 程序設計思路本程序使用C語言進行編程，首先設定初始值為50ms，信號進入的中斷時間為50ms，計數20次即為1s.因為使用T1腳的外部中斷功能，只有脈沖信號進入單片機時，單片機才進行計算。脈沖信

15、號進入單片機，單片機內部的程序運用zhuansu=(TL1+256*TH1)/50公式進行計算出此時的電機轉速.此時電機的速度，將數據p0腳輸出，共陰數碼管顯示，如果電機的轉速超過報警電路設定的速度，那么報警器就會響，超速的速度通過數碼管顯示出來。報警電路的速度額定值是運用外部設定，單片機內部只要設定自加1程序，根據外部報警電路的指示進行額定值設定。此次設計電機轉速測定儀的程序采用的是C程序設計，程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此之間也是相互獨立的。這種結構化方式可使程序層次清晰, 便于使用、維護以及調試。圖4-1就是本次程序設計的流程框圖，其清楚地表明本次程序設計的思路和步驟。開始設初值

16、為50ms計數1s時間? NY讀出計算的脈沖數計算出轉速報警超速 Y NN顯示圖4-1 軟件設計流程圖4.2 系統程序#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit p26=P26; /百位sbit p25=P25; /十位sbit p24=P24; /個位sbit p20=P20 ;sbit p21=P21;sbit p22=P22;sbit beep=P23;void delay(uchar n);void key_s1(void) ;

17、void key_s2(void) ;void key_s3(void) ;void xianshi1();void xianshi2();void chuli(uint m);void beeping(unsigned char t);uchar dop; /標志位uchar cishu;char temp1=60;uchar status_flag;unsigned char bai,shi,ge;uint l,cmp;uchar a10=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F;uint zhuansu;void delay(uc

18、har n) uint i,j; for(i=0;i<n;i+) for(j=0;j<121;j+) ; void key_s1(void) uint i; p20=1; if(p20=0) temp1+; for(i=0;i<50;i+) xianshi2();void key_s2(void) uint i; p21=1; if(p21=0) temp1-; for(i=0;i<50;i+) xianshi2(); void key_s3(void) uint i; p22=1; if(p22=0) status_flag+; if(status_flag>1

19、) status_flag=0; if(status_flag=0) for(i=0;i<15;i+) xianshi1(); if(status_flag=1) for(i=0;i<15;i+) xianshi2(); void xianshi1()P0=age; p26=0; delay(1); /顯示個位 p26=1; P0=ashi; p25=0; delay(1); /顯示十位 p25=1; P0=abai; p24=0; delay(1); /顯示百位 p24=1;void xianshi2()P0=atemp1/100%10; p24=0; delay(1); /顯示

20、bai位 p24=1; P0=atemp1%100/10; p25=0; delay(1); /顯示shi位 p25=1; P0=atemp1%100%10; p26=0; delay(1); /顯示ge位 p26=1; void chuli(uint m) bai=(m/100)%10;/得到百位數 shi=(m%100)/10; /得到十位數 ge=(m%100)%10;/得到個位數timer0() interrupt 1 using 0 /定時器0中斷服務程序，定義定時器0cishu+; TH0=(65536-50000)/256;/寫入定時初值，定時值為50msTL0=(65536-5

21、0000)%256;if(cishu=20)/每次中斷為50ms，計數20次即為1szhuansu=(TL1+256*TH1)/50; cmp=zhuansu;chuli(zhuansu);TH1=0;TL1=0;cishu=0;void beeping(unsigned char t)uchar bmp;for(;t>0;t-)beep=!beep;for(bmp=0;bmp<100;bmp+)xianshi1();main() beep=0;xianshi1();TMOD=0x51;/T0工作在定時器方式，操作模式1，T1工作在計數方式操作模式1TH0=(65536-50000

22、)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=0;/T1自動計算輸入脈沖的值TL1=0;ET0=1;/允許定時器0溢出中斷TR0=1;/ 定時器0運行ET1=1;/允許計數器1溢出中斷TR1=1;/計數器1運行EA=1; while(1) key_s3(); switch(status_flag)case 1: key_s1(); key_s2(); for(l=0;l<50;l+) xianshi2(); /delay(20);break; case 0:chuli(zhuansu); xianshi1(); if(zhuansu>temp1) beeping(

23、4); chuli(cmp); xianshi1(); break; default: break; 5 設計總結及展望本次設計從3月上旬到5月中旬這段時間進行的，在這段時間內，通過自身的努力、指導老師和同學們的幫助，設計任務還是順利完成的,實現了電機轉速測定 。通過此次的設計，讓我更加鞏固C語言編程和protel的應用，而且很擴展了相關電子的知識。這一切成果都是在本次設計中收獲的.第一點是我制作電路板的時候遇到了很多的問題，例如：protel的模擬調試常常無法調試正確，PCB連線圖出現了不少跳線等一些問題。不過我不灰心，也得到了大家的幫助，最終把硬件的原理圖完成了，并把電路板制作出來。第二點就是在程序編寫和調試中，出現了超速而無法報警，復位電路無法工作，晶振無法起振等一些問題，這非常讓人苦惱，但是經過劉老師和同學們的幫助，目前問題都一一解決了。在本次設計中讓我更加掌握了C語言和protel的知識，更讓我熟悉了相關元件的一些功能和特性，例如at89s52芯片的應用，光電傳感器的