数字转速测试仪的设计毕业设计(编辑修改稿)

数字转速测试仪的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

功能和用法。 12. 增强的硬件调试功能 a) C程序调试时可选择是否执行到 “main()” 函数，零起始时，单步、西安工业大学学 士学位论文 6 步越均一步到位，决无 keil的延迟。 b) 智能识别 “for(int i=0。 i10000。 i++)” 等指令，一步完成。 c) 支持不运行跳转，方便子程序（函数）的调试。 开发工具主要技术指标 A、支持的目标系统：所有 89C51 系列单片机及其兼容产品； B、系统时钟：最大可达 24MHz。 C、通过 RS232（ USB）接口与 PC 机相连； D、支持汇编语言和 C51 源代码级调试； E、第三方工具支持（ Keil C）。 IDE 软件运行环境 要求 PC机能够运行开发工具软件并能与串行适配器通信。 对 PC 机有如下系统要求 : A. Pentium PentiumII 或兼容处理器的 PC。 B. Windows95 Windows98 Windows。 C. 至少 16MB RAM。 D. 至少 20MB 硬盘空间。 开发工具与 PC 机硬件连接 所有的 Keil 产品都自带一个安装程序和安装说明非常易于安装根据您得到的软件途径不同软件的存放格式可能不同 . 第三章 数字转速测试仪系统介绍 7 3 数字转速测试仪系统介绍 数字转速测试仪系统组成、主要内容和拟采用的方案 数字转速测试仪控制系统由硬件和软件两部分组成，其中硬件主要完成转速信号的测量以及 LCD 显示等部分。 而软件则完成信号的采集、处理、 LCD 液晶显示等功能。 本课题拟通过使用光电脉冲编码器对转速系统进行检测，将传感器输出的脉冲信号通过 施密特反向器 74LS14，一个 74LS121 和两个与门构成的转向区别电路输出的 频率信号输入至单片机定时 /计数器 T0（ T0 工作在计数方式）和定时 /计数器 T1， 最后通过 LCD 液晶显示。 而在单片机中利用软 件编程实现对信号的处理，转换，转速的测量，转向的判定以及显示功能。 硬件组成部分 其硬件部分采用的芯片主要有 :16 位微处理器 AT89C52,EPC755A 光电脉冲编码器 ,LCD 液 晶 显 示 芯 片 MGLS12032A, 电 压 转 换 芯 片MAX1677,74LS00,74LS04,六施密特反向器 74LS14,单稳态触发器 74LS121,两节 ,电阻电容等常用器件若干 . 原理框图 系统框图如图 所示。 图 数字转速测试仪系统硬件原理框图 转速设备及传感器信号采集 信号调理电 路 CPU控制电路AT89C52为核心 LCD显示 第四章 硬件部分 8 4 硬件部分 光电编码器 EPC755A 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。 这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。 光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。 由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图 1所示；通过计算每秒光电 编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。 此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差 90176。 编码器的分类 根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。 根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。 1增量式编码器 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲 A、 B 和 C 相； A、B两组脉冲相位差 90176。 ， C相 用于基准点定位。 它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。 其缺点是无法输出轴转动的绝 对位置信息。 西安工业大学学士学位论文 9 2绝对式编码器 绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。 这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。 显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器 ，其码盘必须有 N条码道。 目前国内已有 16 位的绝对编码器产品。 3混合式绝对值编码器 混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。 光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠 ,接口数字化等优点。 它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。 EPC755A 编码器的介绍 EPC－ 755A 是美国 ENCODER PRODUCTS 公司生产的微型光电编码器，具有重量轻、体积小、耐碰撞、易安装等优点，其直径和长度均为 英寸，采用能保证多年可靠工作的金属结构，具有多种灵活的安装方式，能大大降低安装成本。 该光电编码器输出为双通道正交信号，具有校正基准信号，可方便地实现双向计数。 EPC－ 755A 光电编码器的主要性能参数如下： ●输入电压： 5～ 28VDC(最小 ，最大 )； ●输出电流：最大 100mA； ●输出信号： 2 路计数脉冲， 1路基准脉冲； ●基准信号 ：每圈输出 1 个脉冲，中心与通道 A 波形重合； ●测量范围：最大可测旋转速率为 7500 转 /分； ●工作温度：最高可达 100℃； ●频率响应： 100kHz,最高 200kHz； ●分辨率：最低 1个脉冲 /圈，最高 6000 个脉冲 /圈，中间有 55 种分辨率可 供选择； ●安装方式：柔性方式，伺服方式，法兰盘方式； ●使用寿命：平均 10 万小时； ●重量：柔性 100克，伺服 90 克； 西安工业大学学士学位论文 10 ●转轴方向：双向； ●工作精度：两圈间误差≤177。 176。 图 光电编码器输出电路类型（ b） 图 顺时针旋转时输出的信号波形（ a） 信号采集部分硬件电路 图 增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其码盘比绝对编码器码盘要简单得多且分辨率更高。 一般只需要三条码道，这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道的意义，而是产生计数脉冲。 它的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的透光和不透光的扇形区（光栅），但是两道扇区相互错开半个区。 当码盘转动时，它的输出信号是相位差为 90176。 的 A 相和 B 相脉冲信号以及只有一条透光西安工业大学学士学位论文 11 狭缝的第三码道所产生的脉冲信号（它作为码盘的基准位置，给计数系统提供一个初始的零位信号）。 从 A， B 两个输出信号的相位关系（超前或滞后）可判断旋转的方向。 由图 3（ a） 可见，当码盘正转时， A道脉冲波形比 B道超前 π/2 ，而反转时， A 道脉冲比 B 道滞后 π/2。 图 3（ b）是一实际电路，用 A 道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与 B道整形波相 ‘ 与 ’ ，当码盘正转时只有正向口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。 因此，增量编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。 通常，若编码器有 N 个（码道）输出信号，其相位差为 π/ N ，可计数脉冲为 2N倍光栅数，现在 N=2，则相位相差 π/2。 西安工业大学学士学位论文 12 图 信号采集电路图 在图中，光电编码器将采集到的 A， B 两相信号通过 ,六施密特反向器 74LS14处理成一系列方波 ,A 相再经过单稳态触发器保持与 B 相的信号相与之后分别接入到单片机的 T0 和 T1 口。 显示部分 MGLS12032A为香港精电公司出品，内置 SED1520控制驱动器的图形液晶显示模块点阵数 120*32，点大小 *，模块尺寸 *,视频尺寸60*。 MGLS12032A液晶模块是由两片 SED1520来驱动的，两个 SED1520都只用了其中的 60个列驱动口 ，分别驱动液晶显示器的左右半屏，它可直接与 8位微处理器相连，集行、列驱动器于一体，因此使用起来十分方便，作为内藏式控制器被广泛应用于点阵数较少的液晶显示模块。 芯片特点 （ 1）内置显示 RAM区 RAM容量为 2560位。 RAM中的 1位数据控制液晶屏上一个点的亮灭状态： “1” 表示亮， “0” 表示暗。 （ 2）具有 16个行驱动口和 16个列驱动口 （ 3）可直接与 80系列微处理器相连，亦可直接与 68系列微处理器相连。 （ 4）驱动占空比为 1／ 16或 1／ 32。 （ 5）可以与 SED1520 配合使用，以便扩展列 驱动口数目。 、 MGLS12032A 的管脚介绍 西安工业大学学士学位论文 13 MGLS12032A管脚功能说明 管脚 名称 功能 说明 1 GND 逻辑电源地 2 Vcc 逻辑电源 +5V 3 V0 工作负电压 提供对比度调节负电压 4 A0 数据 /指令通道选择 A0=0 选择数据通道； A0=1 选择指令通道 5 R/W 读 /写选通信号 R/W=0 写操作； R/W=1 读操作 6 E1 控制器 1的读写选通信号 E1=0 禁用； E1=1 允许使用 7 E2 控制器 2的读写选通信号 E1=0禁用； E1=1 允许使用 8 NC 空 9~16 DB0~DB7 三态数据总线 、 MGLS12032A 的读／写操作时序 MGLS12032A有两种读／写操作时序，分别对应于 68系列 MPU和 80系列 MPU。 图 （ 1） 80系列 MPU操作时序（ RES = 0） 在 WR 或 RD 低电平期间，数据被写进或读出。 西安工业大学学士学位论文 14 图 （ 2） 80系列 MPU操作时序（ RES = 0） 在 E下降沿处，数据或指令被锁存进 MGLS12032A内部的数据或指令寄存器。 在 E 高电平期间，数据或状 态被读到数据总线之上。 有些模块，提供了时序选择引脚 RES，用户可以自由选择以上两种时序。 MGLS12032A 电特性 绝对最大范围 （ VSS＝ 0V， VDD≥V1≥V2≥V3≥V4≥V5 ） 西安工业大学学士学位论文 15 图 液晶显示原理图图 如图， V0 是液晶驱动电压，是一个负电压，用于调节液晶对比度。 因为液晶材料的物理特性，液晶的对比度会随着温度的变化而变化，所以所加的负电压值应该随温度做相 应的调整，大致是温度变化 10℃ ，电压变化不到 1V,为满足这一要求，可做一个温度补偿电路或者安排一个电位器整负电压值。 在应用正负电压供电的液晶模块式时，电源的接线要特别注意，否则会烧毁芯片，在应用中，最好先加逻辑电压 VDD，滞后 50ms 左右再加 V0,再关断电源时，先关断 V0，再滞后 50ms 后关断 VDD。 要在液晶模块上显示一个字符，需要三个最基本的控制操作：分别向两个SED1520 控制器写指令代码 ,写显示数据和读显示数据。 完成这三项的前提是相应 SED1520 处于准备好的状态，当 SED1520 处于忙的状态时， 除了读状态字指令外，其他指令均不起作用。 因此在访问 SED1520 前，都要先读。