存储器基于8951单片机和霍尔传感模块的汽车摩托车转轴转速测速器

摘 要

本文介绍了一种以成品51单片机实验板和成品霍尔传感器模块为平台对旋转部件实施转速测量的方法。主要讨论其测量原理、硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲计数等。表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。介绍了该测速法的基本原理、实现步骤和软硬件设计

关键词测速单片机传感器

Abstract

This paper introduces a kind of finished product to 51 SCM experiment board and finished product hall sensor module as a platform, for rotating component implementation speed measurement method.Mainly discuss its measuring principle,hardware system,including pulse signal generation,pulse counting, etc.Show that the method is simple,high precision, stability good advantages. Introduces the method of velocity of the basic principle, implementation steps and software and hardware design

Keywords: sp eed S CM sensor

目 录

第一章 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.1本设计课题的目的和意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.2数字式转速测量系统的发展背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

第二章 器件介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2.1单片机AT89C51及单片机模块介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2.2霍尔传感器模块介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

第三章 系统方案提出和论证传感器的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.1方案一霍尔传感器测量方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.2方案二 光电传感器测量方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

第四章 系统硬件设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

第五章 系统软件设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

5.1主程序初始化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

5.2主程序流程图程序流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

致. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

第一章 概述

1.1本设计课题的目的和意义

随着汽车工业的不断进步,行驶在道路上的车辆越来越多,交通事故发生的频率也不断增加。众所周知交通事故的发生大部分是由驾驶员的超速驾驶造成的。为提高汽车运行的安全性减少交通事故的发生本文讲述了一个由单片机控制的车速报警系统。

本文从驾驶员的角度出发设计了一个检测车辆超速的报警系统。此设计利用8051单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警和灯光报警的。本系统由于全部采用成品的模块所以系统除能准确地测速报警外,还有组成简易可靠、模块化、易开发、通用性强、便于分工开发、有替换件和低开发难度等优点。可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。该设计详细介绍了系统的总体设计方案给出了界面模块与8051接口电路系统硬件电路及外围设计电路最后介绍了软件设计方法的程序流程图

1.2数字式转速测量系统的发展背景

目前国外测量转速的方法很多按照不同的理论方法先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、 电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体的放射性材料来发生脉冲信号。而霍尔传感器具有非接触、长寿命、低噪音、高精度、不受震动和灰尘影响等优点特别适合于测量汽车转动部件的转速。

第二章 器件介绍

2.1单片机AT89C51及单片机模块介绍

在本例中我们把测量转速之后的下一道处理模块称为单片机模块它包含

图2-1 89C51外形

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压、高性能CMOS8位微处理器俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATM EL高密度非易失存储器制造技术制造与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中ATMEL的89C51是一种高效微控制器 89C2051是它的一种精简版本。 89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

它有40个管脚分成两排每一排各有20个脚其中左下角标有箭头的为

图2-2 AT89C51管脚分布

在40个管脚中其中有32个脚可用于各种控制比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等这32个脚叫做单片机的“端口”在单片机技术中每个端口都有一个特定的名字比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。

 VCC供电电压

 GND接地。

 P 0口 P 0口为一个8位漏级开路双向I/O口每脚可吸收8 TT L门电流。当P1口的管脚第一次写1时被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIAS H编程时 P0 口作为原码输入口当FIAS H进行校验时 P0输出原码此时P0外部必须被拉高。

 P1口 P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口 P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 P 1口管脚写入1后被部上拉为高可用作输入P1 口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时 P 1口作为第八位地址接收。

 P2口 P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口 P2口缓冲器可接收输出4个TT L门电流当P 2口被写“1”时其管脚被部上拉电阻拉高

且作为输入。并因此作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时 P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时它利用部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的容。 P2 口在FLAS H编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

 P 3口P 3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口可接收输出4个TT L 门电流。当P3 口写入“1”后它们被部上拉为高电平并用作输入。作为输入 由于外部下拉为低电平 P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。

 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。

 P3口管脚备选功能

 P3.0 RXD 串行输入口

 P3.1 TXD 串行输出口

 P3.2/INT0 外部中断0

 P3.3/INT1 外部中断1

 P3.4 T0 记时器0外部输入

 P3.5T1 记时器1外部输入

 P3.6/WR 外部数据存储器写选通

 P3.7/RD 外部数据存储器读选通

 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

 RST复位输入。当振荡器复位器件时要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

 ALE/PROG 当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLAS H编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的1/6。因

此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时将跳过一个A LE脉冲。如想禁止A LE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时 ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE 才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止置位无效。

 PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的/PSEN信号将不出现。

 EA/VPP 当/EA保持低电平时 则在此期间外部程序存储器

0000H-FFFFH 不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时 /EA 将部锁定为RESET当/EA端保持高电平时此间部程序存储器。在FLASH 编程期间此引脚也用于施加12V编程电源VPP 。

 XTAL 1 反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。

 XTAL 2来自反向振荡器的输出。

我们采用了学林电子公司出产的51单片机实验板作为单片机平台以减少非必要的开发难度。该实验板自带单片机各引脚接头、USB接头、数码管、LCD 显示屏、 LED灯阵列、报警发声装置、键盘等集成化程度高功能一应俱全工作稳定十分适合本系统的开发。产品如图2-3。

图2-3 实验板外形