基于单片机的数字转速表设计

　　0 引 言

　　转速表作为机械行业必备仪器之一，用来测定电机等机件的转速、线速度或频率。在电机、电扇、造纸、塑料、化纤、洗衣机、汽车、飞机、轮船等行业中，转速表都得到广泛应用。随着社会经济、科学技术发展，对转速表的要求越来越高。单片机具有体积小、成本低、功能强、智能化等优点，将单片机嵌入到转速表内可以改善转速表的稳定性、抗干扰能力、体积、功能、测量精度与范围等性能。因此，研究单片机多功能转速表的设计是很必要的。

　　1 方案设计及论证

　　1.1 转速测量分析

　　在一定的时间Tc内，测取脉动个数M1，用以计算这段时间内的平均转速，称作M法测速。在相邻脉冲的间隔时间内，用一个计数器对已知频率为f0的高频时钟脉冲进行计数，并由此来计算转速，称作T法测速。 把M法和T法结合起来，既检测Tc时间内输入脉冲的个数M1，又检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2,用以计算转速，称作M/T法测速。设高频时钟脉冲的频率为f0,则准确的时间测速时间Tt= M2/f0,而电动机的转速为：

　　采用M /T法测速时，应保证高频时钟脉冲计数器与输入脉冲计数器同时开启和关闭，以减少误差，只有等到输入脉冲的边沿到达时，两个计数器才同时允许开始或停止计数。 由于M /T法的计数值M1和M2都随着转速的变化而变化。高时，相当于M法测速，最低速时，M1=1，自动进入T法测速，因此，M /T法测速能适用的转速范围明显大于前两种，是目前广泛使用的一种测速方法。

　　1.2 方案设计

　　采用AT 89S52[1]的定时/计数器T0脉冲累加功能采集脉冲输入信号，显示使用LCD 1602实现。为了提高测量精度，设计中加入一级信号同步控制电路，使得T0和T1同步启动和关闭。结构图见图1。

　　1.3 方案论证

　　本设计在软件上采用了M /T法测量转速，在精度和分辨率方面，都高于M法或T法，特别是在数据处理方面，尽可能地减少量化误差。因为M /T法需要3个定时/计数器完成;所以控制芯片选择了AT 89S52，无需再扩展定时/计数器，即可完成设计要求。

　　2 系统总体设计[2]

　　本系统的硬件电路设计，采用AT 89S52作为核心处理器，主要分为：键盘部分，信号同步控制电路，温度采集电路，LCD 1602显示部分。 控制电路接口设计见图2：P0做为1602液晶的数据输入端，P2.5-P2.7作为液晶1602的控制端。P2.1连接蜂鸣器，作为按键声音输出端。P2.2连接LED，做为报警警示灯控制端。P2.3连接DS18B20数据接口。P1作为键盘输入端。P3.0和P3.1分别用于同步停止和开始测量，P3.3用于T1计时门控控制端，P3.4对外部脉冲计数。