基于單片機的測速系統(tǒng)設計

汪琪　徐建　季振亞　陳肖依　丁靜怡　劉志雄

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)式設備在生活中大規(guī)模應用，轉(zhuǎn)速是影響設備性能的重要指標?；诖?，本文設計了一款以單片機為核心的測速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52RC芯片為主控制芯片，通過霍爾傳感器采集數(shù)據(jù)信息并傳到單片機上，經(jīng)過單片機的數(shù)據(jù)處理，測量出的速度顯示在LCD1602液晶屏上。

【關鍵詞】單片機；霍爾傳感器；測速；LCD液晶屏

中圖分類號： TM306；TP368.12 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0029-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.013

0 引言

在現(xiàn)代社會，各行各業(yè)發(fā)展迅速，在嵌入式行業(yè)中，隨著微控制器單元MCU的發(fā)展，出現(xiàn)了一大批集成度高、速度快、功能強、可靠性好的智能測控儀表產(chǎn)品。這是由于MCU能夠有效地處理采樣信號。此外，低開發(fā)成本和高開發(fā)效率也吸引了開發(fā)人員在低成本、短時間內(nèi)設計出性能優(yōu)良的電子產(chǎn)品。特別是利用傳感器和調(diào)理電路，可以將物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，從而可以充分發(fā)揮微控制器的處理能力。旋轉(zhuǎn)式設備，如發(fā)動機在日常生活或工業(yè)生活中應用十分廣泛。轉(zhuǎn)速是影響旋轉(zhuǎn)設備性能的一個重要指標，因此對其轉(zhuǎn)速的準確測量顯得尤為重要[1]。到現(xiàn)在為止，常用的測速方法通常有機械、光電、霍爾、頻閃等。本系統(tǒng)采用霍爾測量方法，該方法不會破壞被測設備的結(jié)構(gòu)，可以在穩(wěn)定狀態(tài)下測量瞬時速度和平均速度。因通過單片機設計出的測速計具有操作方便、便于制作、成本低、體積小的特點，所以本系統(tǒng)采取單片機設計。

1 系統(tǒng)的總體設計

本系統(tǒng)以52單片機為核心，采用霍爾元件測速法測量直流電機的轉(zhuǎn)速。通過霍爾傳感器電路產(chǎn)生的秒脈沖信號傳給單片機，單片機經(jīng)過處理和計算，測量出的速度將顯示在1602液晶顯示器上。系統(tǒng)總體設計框圖如下。

2 系統(tǒng)的硬件設計

2.1 單片機選擇

本設計選用的單片機是STC89C52RC單片機。該單片機是八位微控制器，它占用空間少、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、使用方便[2]，而且該單片機是位處理器，I/O口的設置和使用方便，很適合本設計需求。

2.2 顯示模塊選擇

數(shù)字管、點陣、液晶顯示器可用于顯示，其中LCD是點接收信號。在視覺度和清晰度方面優(yōu)于數(shù)字管，節(jié)能、穩(wěn)定性好。所以，本系統(tǒng)顯示模塊采用1602個液晶顯示。

2.3 傳感器模塊選擇

本設計采用霍爾傳感器。霍爾傳感器具有精度高、線性度好、動態(tài)性能好、工作頻帶寬、體積小、重量輕、抗磁干擾能力強等特點[3]。在需要測速的旋轉(zhuǎn)體上裝上一塊磁體，旋轉(zhuǎn)時，每當磁體經(jīng)過霍爾傳感器時，傳感器產(chǎn)生脈沖信號送往單片機，經(jīng)過計算，便可得出轉(zhuǎn)速。

2.4 電機驅(qū)動芯片選擇

在各種驅(qū)動和控制電路中，L298芯片的應用很廣泛，它可以改變單片機的I/O輸入，改變芯片控制端的電平，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動、反轉(zhuǎn)、停止等操作[4]。

3 系統(tǒng)軟件的設計

本設計采用的編程工具是KEIL version IV，使用C語言編寫代碼。系統(tǒng)軟件設計是在系統(tǒng)初始化之后，軟件實現(xiàn)單片機與傳感器之間的數(shù)據(jù)交換，單片機對所采集的物理信息進行處理，然后編程實現(xiàn)單片機與霍爾傳感器模塊之間的信息傳遞，并把速度顯示在LCD液晶顯示屏上。系統(tǒng)軟件流程圖如圖。

4 結(jié)束語

本設計經(jīng)由霍爾感應原理采集速度信號。再將信號傳給單片機，經(jīng)過單片機的處理和計算，得到實際的轉(zhuǎn)速和里程，再用LCD顯示器顯示數(shù)據(jù)。經(jīng)過多次的實驗和修改，最終，該系統(tǒng)基本能完成速度采集、速度計算、數(shù)據(jù)存儲和設置等功能，并能直觀顯示時間、速度和行程。

【參考文獻】

[1]譚勁華，呂建超.基于STC89C52單片機的血壓計設計[J].自動化技術與應用，2011，30（8）：30-33.

[2]王節(jié)旺.一種基于STC89C52RC單片機的計時系統(tǒng)的設計方案[J].微型機與應用，2011，30（6）：28-30.2011（8）：146-147.

[3]汪云.基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速檢測裝置[J].傳感器與微系統(tǒng)， 2003，22（10）：45-47.

[4]李培樂，鄭心武.基于51單片機的測速裝置的設計[J].信息技術與信息化，2014（6）：34-35.