《数字测速仪设计毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字测速仪设计毕业设计论文.doc（51页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、xx大学本科毕业设计（论文）分类号 TP311 单位代码 11395 密 级 学 号 0905270133 学生毕业设计（论文）题 目数字测速仪设计作 者院 (系)专 业指导教师答辩日期41毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教
2、师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含
3、任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘 要智能化转速测量可以对电机的转速进行测量。电机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，转速的实时测量，有效的反映电机的运转状况。本文介绍了一种基于AT89C52单片机的光电传感器转速测量系统的设计。系统采用对射式OPTC光电断续器产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C52单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过LCD实时显示电机的转速值。经过软
4、硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、性能稳定可靠等优点。其适用于自动控制、自动检测及各种转速与方位角的测量与控制领域。关键词：转速测量；AT89C52；光电传感器 The Design of Digital SpeedometerABSTRACTThe intelligent speed measurement can be measured motor speed. The motor is in the process of running, monitoring its smooth.real-time measurement of speed can effectively
5、 reflect the status of motor.This paper introduces a design of photoelectric sensor speed measurement system based on AT89C52 single chip microcomputer. The system uses a beam OPTC photoelectric sensor generating a pulse signal corresponding with the gear, using the the AT89C52 microcontroller sampl
6、ing pulse signal and calculating the number of pulse signals per minute,namely motor corresponding value of speed.The system through the LCD real-time displays the motor speed value.After building the hardware and software system, the system meets the design requirements, and has the advantages of s
7、imple structure, stable and reliable performance.The system is suitable for measurement and control field which are automatic control, automatic detection speed and azimuth angle.Key words：Speed measurement ; AT89C52; Photoelectric sensorsxx大学本科毕业设计（论文）目 录摘 要IABSTRACTIII1 绪论11.1 数字测速仪介绍11.2 数字测速仪的应用
8、11.3 本设计所要实现的目标11.4 本文的设计方案12 主要器件介绍32.1 AT89C52单片机32.1.1 定时器/计数器的结构52.1.2 定时/计数器的控制52.1.3 中断控制62.2 光电传感器72.2.1 光电断续器的工作原理72.2.2 光电断续器的特点82.3 显示芯片LCD160282.3.1 LCD1602主要特性82.3.2 LCD1602引脚定义83 系统硬件构成113.1 设计原理113.2 外围电路113.2.1 电源电路113.2.2 晶振电路123.2.3 复位电路123.2.4 信号处理电路133.2.5 显示部分144 系统软件设计174.1 编程语言
9、的选用174.2 程序设计流程图175 软件调试及仿真235.1 软件编译235.1.1 工程的创建235.1.2 AT89C52单片机的选择235.1.3 程序编译245.2 系统仿真测试255.2.1 信号处理电路仿真结果255.2.2 整体仿真结果276 结论29参考文献31致 谢33附录A35附录B37xx大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 数字测速仪介绍 目前国内外数字测速的方法有离心式转速表测量法、测速发电机测量法、闪光测量法、光断续器测量法和霍尔元件测量法。本文采用的是OPTC光断续器测量仪，当车轮转动一周时，OPTC光断续器将会产生一个感应信号，再将产生的感应信号转换为电信
10、号传入单片机，经过数据处理和算法处理后得到转轴的实际速度。1.2 数字测速仪的应用转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力设备的许多性能参数是根据转速来确定的，例如泵的扬程、压缩机的排气量、轴的功率等等，而且动力设备的振动、管道流体的压力、各种零件及阀门的磨损松动等都与转速密切相关。1.3 本设计所要实现的目标本文针对电机的转速进行测量，以单片机为核心对光电开关产生的数字信号进行运算，从而测得电机的转速，然后用LCD把电机的转速显示出来。即通过OPTC光电传感器将电机的转数转换成0，1的数字量，只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数和
11、计算，就可获得转速的信息。本文采用AT89C52单片机实现了转速的实时测量，本设计简单，测量速度快，精度高，运行可靠，可以满足人们对速度准确性和实时性的要求。1.4 本文的设计方案速度测速仪设计主要包括微处理器、光电传感器、显示器和驱动器的选择以及硬件电路和软件的设计。系统硬件方面，控制芯片选取美国Atmel公司的AT89C52单片机，OPTC光电传感器，显示器选择1602LCD，驱动器选择74LS245芯片。利用AT89C52单片机作为核心控制器件,接受来自光电传感器的电信号，处理后输出显示在LCD上。在软件方面，首先利用单片机进行数据处理，给出速度测速仪的软件设计流程图，最后采用C语言对控
12、制源程序进行编译，用单片机处理把速度显示在LCD上。2 主要器件介绍2.1 AT89C52单片机AT89C52引脚如图2-1所示：图2-1 AT89C52引脚图各引脚功能说明：Vcc : 电源端，为+5V。GND : 接地端。P0（P0.0P0.7）口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。每位都可以能驱动8个LS型TTL负载。当对P0端口第一次写“1”时，引脚被定义为高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，它也可以作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0口是具有内部上拉电阻的。在Flash编程中，P0口作为原码输入口，在程序校验时，输出原码，此时P0需要外部上拉电阻。P1（P1.0P
13、1.7）口：P1口是一个内部有上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1口输出的缓冲器可驱动4个TTL输入。当P1端口输入“1”时，通过内部的上拉电阻使端口拉变为高电位，这时可用作输入。当用作输入使用时，外部被拉低的引脚因为内部有电阻的原因，将会输出电流。当Flash编程和校验时，P1口作为低8位地址接收。P2（P2.0P2.7）口：P2 口是一个内部有上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2口输出的缓冲器可驱动4个TTL输入。当P2端口被写“1”时，通过内部的上拉电阻可以把端口变为高电位，这时可用作输入。当用作输入使用时，外部拉低的引脚因为内部有电阻的原因，将会输出电流。当用于外部程序存储器或者用于1
14、6位地址读取外部数据存储器时，P2 口将输出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口会输出P2锁存器的内容。P2口在Flash编程或者校验时，也可接收高8位控制信号和地址信号。P3（P3.0P3.7）口：P3口也是一个内部具有上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3口输出缓冲器可驱动4个TTL输入。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，将输出电流。在Flash编程和校验时，P3口接收一些控制信号。P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能端口，如下表所示。表2-1 P3口第二功能表引
15、脚第二功能特性P3.0RXD 串行输入P3.1TXD 串行输出P3.2INT0 外中断0P3.3INT1外中断1P3.4T0定时器0外输入P3.5T1定时器1外输入P3.6WR外部存储器选通写P3.7RD外部存储器选通读RST: 复位输入端。当振荡器进行复位器件时，需保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG： 地址锁存允许信号端。PSEN: 程序存储允许输出信号端。当由外部程序存储器读地址期间，每个机器周期PSEN两次有效。但当进行外部数据存储器时，将不出现这两次有效的PSEN信号。EA/VPP: 访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指
16、令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在Flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1: 振荡电路反相放大器及外部时钟脉冲的输入端。XTAL2: 振荡电路反相放大器的输出端。2.1.1 定时器/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。定时/计数器结构如图2-2所示： 图2-2 定时/计数器结构2.1.2 定时/计数器的控制 AT89C52单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TM
17、OD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。（1） 工作模式寄存器TMOD工作模式寄存器TMOD用于控制T0和T1的工作模式，其各位的定义格式如下表：表2-2 TOMD的位定义GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时器T1定时器T0 GATE：门控位。GATE0时，用软件使TR0(或TR1)置1来启动定时/计数器运行；GATA1时，用软件使TR0(或TR1)置1，同时相对应的外部中断引脚也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。C/T：定时器/计数器方式选择位。C/T=1时，设置为计数器方式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲计数；C/T=0时
18、，设置为定时方式，定时器计数89C51片内脉冲，对机器周期计数。M1M0：工作模式设置位。定时/计数器有四种工作模式，由M1M0进行设置。表2-3 M1和M0的工作模式M1 M0工作模式功能描述0 0模式0 13位计数器0 1模式1 16位计数器1 0模式2 自动再装入8位计数器1 1模式3 定时器0：分成二个8位计数器 定时器1：停止计数（2）控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：表2-4 TCON的位定义TCON(88H)8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE
19、1IT1IE0IT0TF1（TCON.7）：T1溢出标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON.6）：T1运行控制位。可通过软件置1或清0来启动或关闭T1，在程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1，定时器T1开始计数。TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1相同。TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1相同。2.1.3 中断控制CPU对中断源的开放和屏蔽是由中断
20、允许寄存器IE控制的。表2-5 IE的位定义IE(A8H)AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8HEAESET1EX1ET0EX0EX0(IE.0)：外部中断0中断允许位；ET0(IE.1)：定时器/计数器T0的溢出中断允许位； EX1(IE.2)：外部中断1中断允许位；ET1(IE.3)：定时器/计数器T1的溢出中断允许位；ES (IE.4)：串行口中断允许位；EA (IE.7)：中断允许总控制位。2.2 光电传感器目前，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库
21、、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。光电断续器把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电信号以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。光电传感器具有线性度好、分辨率高、噪音小和精度高、无触点、无机械碰撞、响应快、控制精度高，而且能识别色标等优点，在此我们选择光电转速传感器来进行转速的检测。2.2.1 光电断续器的工作原理光电断续器分为遮断型和反射型两种。遮断型光电断续器又称为槽式光电开关，通常是标准的U字型结构。其发射器和接收器做在体积很小的同一塑料壳体中，分别位于U型槽的两边形成一光轴，并两者能可靠的对准，安装和使用非常
22、的方便。当被检测物体经过U型槽切断光线时，光电开关就产生开关量信号。槽式光电开关非常可靠，较适合高速检测。光电断续器是使用发光二极管直接用直流电驱动，也可用40kHz尖脉冲电流驱动，红外线LED的正向压降为1.11.3V，驱动电流一般控制在20mA以内。光电传感器如图2-3所示。 图2-3 光电传感器原理图2.2.2 光电断续器的特点MGK系列光电断续器是现代微电子技术发展的产物，比HGK系列红外光电断续器的性能优越。与以往的光电传感器相比具有自己显著的特点： （1）具有自诊断工作区稳定指示的功能，可随时检测工作状态是否可靠； （2）遮断型和反射型光电断续器都具有防止互相干扰性能，非常对称的，
23、安装和使用方便； （3）对ES外同步（外诊断）控制端的设置可以在运行前检测光电断续器是否正常的工作。并且可以随时接受计算机和可编程控制器的中断或检测指令，自诊断与外诊断的互相配合可使光电断续器变得智能化； （4）反应速度很快，OPTC光电断续器的反应速度可达到0.1ms，每分钟检测操作可达30万次，能检测出高速运动的微小物体； （5）光电断续器采用独特集成电路和精密的SMT表面安装工艺，具有很强的可靠性； （6）体积小（最小仅203112mm）、重量轻，安装调试简单，并具有短路保护功能。2.3 显示芯片LCD16022.3.1 LCD1602主要特性1602LCD是指显示的内容为16*2,即可
24、以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。1602LCD也叫做1602字符型液晶，用它来显示字母、符号、数字等的一种点阵型液晶模块。它由若干个5*7或者5*11等点阵的字符位组成，每个点阵字符位用作显示一个字符，每位之间的间隔为一个点距，每行之间也有一定的间隔，使字符和行之间有一定的间距，因为有间距所以它不能很好地显示图形。内部的复位电路可以提供各种控制命令,如：光标闪动、屏幕清除、移位显示、字符闪动等功能。2.3.2 LCD1602引脚定义LCD1602通常有16个引脚，也有少部分有14个引脚，当选用14个引脚的LCD时，该LCD没有背光，很少使用。1602型LCD的16个引脚接
25、口功能定义如下表所示：表2-6 LCD1602引脚接口功能定义表引脚编号符 号状 态引脚说明1Vss电源地2Vcc+5V逻辑电源3V0液晶驱动电源（用于调节对比度）4RS输入寄存器选择（=1：数据寄存器；=0：指令寄存器）5R/W输入读、写信号线（=1：读操作；=0：写操作）6E输入使能端714D0D7三态数据总线15BLA背光源正极16BLK背光源负极3 系统硬件构成3.1 设计原理 数字测速仪硬件设计部分采用AT89C52单片机作为核心控制器件，结合外部的OPTC光电断续器和LCD显示等硬件辅助电路，组成数字测速仪的硬件系统。通过光断续器采集到脉冲信号，经过单片机处理之后显示在LCD上。数
26、字测速仪由电源电路、AT89C52、光电断续器、显示电路和复位电路组成。硬件的总体设计结构框图如图3-1所示。图3-1 硬件设计总体框架图 3.2 外围电路3.2.1 电源电路本设计采用+5V稳压电源，其电路如图3-2所示。图3-2 电源电路原理图稳压电源电路利用晶体管作为调整元件和负载串联，调整元件可看做可变电阻，从输出电压中提取全部或部分电压调节调整器所呈现的电阻来维持输出电压基本不变。它的输出电压可以连续调节，输出电流也可达到很大，稳压精度高。稳压电源电路主要由变压器、三端集成稳压器7805、整流电路、滤波电路组成。变压器是利用电磁感应原理进行变换交流电压、阻抗和电流的器件；三端稳压器可
27、靠性高、精度高、电路实现简单且价格低廉，可以实现可靠的直流稳压电源；整流电路采用全桥式整流桥，它利用四个二极管两两并联后接入输出电压；电容滤波电路在输出端并联一个电容器。3.2.2 晶振电路单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。本设计中此采用内部时钟方式，如图3-3所示，以石英晶体振荡器和两个片电容组成外部振荡电路。单片机片内的高倍增益反相放大器经过XTAL1、XTAL2外接，用作反馈元件的片外晶体振荡器和电容组成的并联回路谐振组成一个自激振荡器，给内部的时钟电路提供振荡时钟。振荡器的振荡
28、频率由晶振的振荡频率决定，振荡频率范围为1.212MHz。工程应用时通常采用6MHz或12MHz。图中X1为12MHz，电容C2、C4为33pF，它们一起构成此单片机的自激振荡器。3.2.3 复位电路单片机的RST引脚为复位（Reset）端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的低电平，就可以实现系统复位，使单片机回到初始状态。如图3-4所示，本设计采用手动复位，用一个电容与一个10K电阻串联组成，电阻接Vcc，电容接地，Reset脚接在它们中间，RC选择10uF，按键与200R电阻串联，在电容两端并联，就成了按键复位电路，未上电时，RST端为高电平，只要按下这个按键，RST端转
29、换为低电平，经过两个机器周期后，单片机就能复位。 图3-3 晶振电路 图3-4 复位电路3.2.4 信号处理电路由于电机每次转动的时候，光线每次经过转子上的反光片都反射到光传感器使光传感器产生一个电信号，但是因为光电信号较弱，而且产生的脉冲波形不整，所以会影响单片机对信号的处理。 图3-5 信号处理电路如图3-5，Q1为光感三极管，当无光源照射时，Q1工作在截止区（Q1截止），Q2工作在饱和区（Q2导通），555定时器TR引脚为低电平；当有光源照射时，Q1工作在饱和区（Q1导通），Q2工作在截止区（Q2截止），555定时器的TR引脚为5V电平。两个三极管导通和截止过程产生的信号通过555定时器
30、构成的单稳态整形电路，整形为标准的方波脉冲并由Q端输出。该电路特点是只要输入电压达到三极管的工作电压，通过三极管的导通和截止，保证了向555定时器输入的波形在05V之间跳变，免去了对三极管放大电压的计算。3.2.5 显示部分1602字符型LCD与单片机的连接主要由两种：直接访问方式连接和间接控制方式连接。直接访问方式连接由于构成三总线的结构，所以在软件控制上比较简单，用通过访问外部地址的方式就能访问LCD，但是，在使用这种连接方式时需要注意单片机的控制总线时序和地址总线时序必须要与LCD所需要的时序相匹配否则无法访问。间接控制方式连接是利用HD44780所具的4位数据总线功能简化电路接口的一种
31、连接方式。但是由于LCD本身为速度较慢的器件，每一次数据传输大概需要几十微秒至几毫秒的时间，如采用间接控制方式访问，每传输一个字节的数据需要访问2次LCD，这将占用大量的时间，使CPU变得繁忙，甚至影响CPU处理其他数据的传输速度。在实际中常采用如图3-8所示电路。采用这种连接方式不能构成三总线的结构，所以不能通过地址形式直接访问，而是需要通过LCD的方式进行数据的传输，同时由于数据总线使用了8条，所以在数据传输的时间上与直接访问的时间相同，速度较间接控制方式提高了一倍，缩短了CPU对LCD的访问时间。又因为单片机的输出电流较低，所以需外接上拉电阻。图3-8 LCD电路4 系统软件设计4.1
32、编程语言的选用本设计中采用的处理器是AT89C52单片机，由此可以用面向MCS-52的程序机器语言，它包括C语言和汇编语言，C语言和汇编语言各有特点。汇编语言更加接近机器语言，一般用来编辑与系统硬件有关的程序，如访问I/O端口、进行中断处理的程序、进行操作程序、选择读写程序等；关于数学运算程序一般用C语言编写，因为高级语言编写的运算程序可以提高编程的效率和应用程序可靠性。 C语言是一种通用的计算机程序编辑语言，在国际上十分流行，它即可用来编写计算机系统程序，也可以用来编写一般的应用程序。计算机的系统软件以前主要是由汇编语言编写的，单片机应用系统编辑更是如此。因为汇编语言程序的可移植性和可读性都
33、非常差，运用汇编语言编辑单片机的应用程序时周期长，并且调试和排错起来比较麻烦。C语言具有很好的可移植性和硬件控制能力，表达和运算能力也较强。它具有以下特点：（1）语言简洁，使用方便灵活。（2）可移植性好。（3）表达能力强。（4）表达方式灵活。（5）可进行架构化程序设计。（6）可以直接操作计算机硬件。（7）生成的目标代码质量高。为了提高编制计算机系统和应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，在此采用高级C语言编程。4.2 程序设计流程图本设计采用计数程序采集脉冲，定时程序产生中断，通过LCD显示器显示转速值。 图4-1 总体流程图通常对于转速或速度的测量可转化为对信号频率（或周期）的检测，对
34、信号频率的检测最常采用的3种方法是计数法、周期法和多倍周期法。其中计数法适合测量高频，侧低频时所需时间较长，故误差较大。周期法适合测低频率，测高频率信号时要求对比脉冲的频率较高，因此误差大。以上两种方法的优点是实现起来比较简单。但多倍周期法可以在一定程度上弥补高低频之间的不足，但是实现起来相对比较复杂。因为多倍周期法必须预先确定一个适当的参数N，但是N早期的确定是比较困难的，如果N确定不当，一样使检测时间变长或者高频时会有较大的改进，并提出了一个简单的N算法，既可以自动的确定恰当的N，又可以满足高低频信号的检测要求，主程序流程图如图4-1所示。图4-2 定时器流程图程序说明：通过对定时器0的门
35、控位GATE的置1，使定时器0的启动可以由INT0（P3.2）引脚的高电平状态开启。定时器0的定时时间为50ms，运行20次可以得到1s的定时时间。定时1s时间到时向P1.7引脚输出低电平信号，P1.7引脚接双D触发器的复位端 （低电平复位），复位后触发器向P3.2和P3.3引脚输出低电平，关闭定时器0/计数器1。将定时1s时间到的信号（timeflag=1）送给主程序。图4-3 计数器流程图程序说明：通过对计数器1的门控位GATE的置1，使计数器1的启动可以由INT1（P3.3）引脚的高电平状态开启。定时1s时间到，定时器复位双D触发器，使双D触发器的输出端向P3.3引脚输出低电平，关闭计数
36、器1。将计数到的脉冲个数，送入主程序处理。图4-4 液晶显示器流程图程序说明：向LCD输入数据，逐步经过判忙程序分别输入命令函数和写入数据函数，并显示。5 软件调试及仿真本次设计软件调试工具采用Keil Software公司出品的52系列兼容单片机C语言软件开发系统Keil uVision2， Keil C52标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,并保留了汇编代码高效、快速的特点。软件仿真工具采用英国Labcenter Electronics公司研发的多功能EDA软件Proteus，其中的Proteus ISIS是一款操作简单便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，它运行于W
37、indows操作系统，可以仿真和分析各种模拟器和集成电路。5.1 软件编译5.1.1 工程的创建运行Keil uVision2软件点击Project 点击New Project，如图5-1所示。 图5-1 工程创建图5.1.2 AT89C52单片机的选择本次设计选用的是单片机AT89C52，如图5-2所示。图5-2 AT89C52单片机的选择图5.1.3 程序编译（1）程序代码的编写通过C语言对系统进行程序代码的编写工作，如图5-3所示。图5-3 程序编译图（2）生成仿真所需的.hex文件点击Project 点击Options for Tardet 设置晶振为12.0MHz 点击Output
38、选定Create HEX Fi ，如图5-4所示。图5-4 .hex文件的生成图5.2 系统仿真测试将设计好的电路，通过Proteus进行仿真，把设定好的输入参数和电路仿真实现的数据进行对比，验证电路设计的可行性。5.2.1 信号处理电路仿真结果因为电机的转速通过光感元件后，表现为一定频率的脉冲波形，所以，可以通过Proteus的仿真功能，给信号处理电路输入一定周期的非标准方波脉冲信号，再通过仿真示波器，检测信号处理电路的输出波形是否达到，信号处理电路预期的放大、整形功能。如图5-5。由波形发生器向光敏三极管Q1输入一定频率的脉冲以代表光电码盘转动时产生的脉冲，示波器D端检测输入信号，A端检测
39、信号处理电路的输出波形。设定输入幅值为1.5V，频率为3KHz的正弦波如图5-6，示波器检测到的值如图5-7。图5-5 信号处理电路的仿真检测图5-6 波形发生器参数设定图5-7 示波器检测到的参数仿真结论：通过向信号处理电路输入幅值为1.5V，频率为3KHz的正弦波（绿色波形），检测到信号处理电路输出波形（黄色波形）的幅值为大约5V的标准方波；信号处理电路理论上达到要求。5.2.2 整体仿真结果整体仿真如图5-8。输入参数如图5-6。图5-8 整体仿真图 整体仿真结论：在输入幅值为1.5V，频率为3KHz的正弦波后，LCD显示1800n/min。6 结论本设计采用单片机测速法，利用OPTC光
40、断续器采集信号，通过信号处理电路得到适合的脉冲后，输入单片机进行处理、计算，得出实际的转速值，辅以LCD显示。本设计基于单片机技术，利用美国爱特梅尔（Atmel）公司的AT89C52单片机作为主控芯片、LCD显示、结合电源电路、晶振振荡电路、复位电路等外围辅助电路，并采用C语言对程序进行编译。通过硬件和软件相结合的方式完成了简单的数字测速仪设计，从而实现了AT89C52单片机通过串口与传感器的通信，把接收到的光信号通过滤波处理显示在LCD上。数字测速仪可以广泛地应用于工厂、教学和汽车等多个领域。该系统速度快、实时性强，具有较好的适用性和推广价值。参考文献1 马西秦自动检测技术M合肥：机械工业出
41、版社，2001:200-290.2 李朝青.单片机原理及接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2005:30-43 3 雷玉堂.光电检测技术（第2版）M.北京：中国计量出版社，2009:214-289.4 郭培源，付扬.光电检测技术与应用M.北京：北京航空航天大学出版，2006:221-274.5 张道德.单片机接口技术（C51版）M.北京：中国水利水电出版社，2007:112-195.6 汪云.基于霍尔传感器的转速检测装置J. 传感器技术2003，22(10):35-67. 7 杨路明.C语言程序设计M.北京：北京邮电大学出版社，2005:1-33.8 徐玮，徐富军，沈建良.C51单片机高效入门M.合肥：机械工业出版社，2006:13-65.9 王为青，程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术M.北京：人民邮电出版社，2007:31-98.10 朱清慧等.Proteus教程（第2版）M.北京:清华大学出版社,2011:35-50.11 丁英丽. 智能光电计数系统的设计J. 计量与测试技术, 2004,5(2): 11-45.12 陈照章，朱湘临.光电测速传感器及其信号调理电路J.传感技术, 2002，1（8）:23-75. 致 谢大学四年匆匆而过，在这四年里许多老师用他们的辛勤劳动与