西安工业大学毕业设计（论文） n-转速值。单位：（转/分）； fc-晶体震荡频率：单位（Hz）； m1-输入脉冲数，反映转角； m2-时基脉冲数。
图2.4 “M/T”法定时/计数测量
通过误差和精度分析可知，M法适合于高速测量，当转速越低，产生的误差会越大。T法适合于低速测量，转速增高，误差增大。M/T这种转速测量方法的相对误差与转速n无关，只与晶体振荡产生的脉冲有关，故可适合各种转速下的测量。保证其测量精度的途径是增大定时时间T，或提高时基脉冲的频率fc。因此，在实际操作时往往采用一种称变M/T的测量方法，即所谓变M/T法，在M/T法的基础上，让测量时间Tc始终等于转速输入脉冲信号的周期之和。并根据第一次的所测转速及时调整预测时间Tc，兼顾高低转速时的测量精度。基于M法测量速度，电路和程序均较为简单，且可以在一定的条件下满足精度的要求，所以本设计中采用M法进行测量，误差和精度的具体分析过程在此不做复述[8]。
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西安工业大学毕业设计（论文） 3 智能转速测量系统的硬件结构
3.1系统的硬件结构
本转速测量系统有以下几个部分构成，如图3.1转速测量系统方框图所示。
显测速齿盘 光电传感器 信号调理电路 单片机 示
图3.1 转速测量系统方框图
键盘 本系统的硬件主要由光电传感器、信号处理电路、单片机AT89C51、键盘、LED显示等组成。如图3.1，当测速齿盘转动时，将会产生正弦脉冲电信号，然后把信号送入放大电路、整形及三极管整形电路进行处理，将正弦波信号转化为TTL电平输出到单片机进行转速计数，最后通过数码管显示其数值。硬件电路图如图附件1所示[9]。 1．转速信号拾取的结构
本设计中采集信号部分是通过光电传感器来实现，利用测速圆盘将光信号转变成单片机能够处理的电信号。测速圆盘位于红外线发光二极管（规格HG11）和红外线接收三级管（规格3DU5C）之间，采用+5V电压供电，选用合适的电阻值来配合该其工作。红外线发光二极管发出的光信号通过测速圆盘的孔，到达红外线接收三级管表面，它将接收到的光信号转变成电信号输出。通过改变测速圆盘的旋转速度来控制输出电信号的频率值，并将其输出。如图3.2转速传感器电路图所示。
+5V
R10.2KR22.4KHG113DU5C图3.2 转速传感器电路图
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西安工业大学毕业设计（论文） 2.显示部分的结构
本系统采用四位LED共阳极型数码管作为显示部分， AT89C51单片机的I/O口输出特性是有较大的灌入电流能力，但只有很弱的“吐”电流的能力，因此本系统中选用共阳极数码管。P2口的P2.0～P2.7口作为数码管的段驱动，中间通过缓冲器74LS245进行数据缓冲。74LS245是8路3态双向缓冲驱动,也叫做总线驱动门电路或线驱动，主要使用在数据的双向缓冲，常见51的数据接口电路，使用一片245作为数据缓冲电路，增强驱动能力。P0口的P0.0～P0.3口通过反向驱动器74LS04构成位驱动。将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位都是相同的。因此，同一个时刻，某一位的显示与该位的位选线选通状态有关，若要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式[10]。
3.单片机与PC机数据的传输
基于单片机的测控系统在获取传感器的数据后，还需要将所得数据传送到PC上。因此，本系统在设计时，做了一些考虑，在硬件设计时增加了串行通信口，采用MAX232电平转换芯片，将PC机串行口的RS-232电平与AT89C51单片机使用的TTL电平进行转换，实现了单片机和PC机之间的数据传送。如图3.3 MAX232引脚图所示、3.4AT89C51管脚图所示[11]。
图3.3 MAX232引脚图 图3.4 AT89C51管脚图
4.键盘功能的实现
本设计使用的键盘主要为完成一个功能—转速测量的启动/停止；我们将开关直接与AT89C51单片机的P1.0接口相连，通过读I/O口，判定各I/O线的电平状态，即可识别出按下的按键。操作员通过键盘可以输入数据或指令，实现简单的人机通信[12]。
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西安工业大学毕业设计（论文） 5.复位功能的实现
单片机除本身需要复位以外，外部扩展的I/O接口电路等也需要复位。因此，为了控制的方便，本设计中采用人工按钮复位的方式。AT89C51单片机的RST端通过10kΩ电阻接地，10μ电容直接和一个接有按键的200Ω电阻并联接入电源端，上电按钮复位电路。当开关未按下时，由于电容的滤波作用，干扰信号不会进入到单片机中，起到抗干扰的作用；当按下开关一定时间就能使RST引脚端变为高电平，从而使单片机复位[13]。
3.2 硬件电路中主要部件的介绍
a.AT89C51：随着智能仪表的发展，用单片机构成的多路数据采集系统已经普及，该系统它不仅采集数据而且还能对采集到的模拟信号进行数据处理。AT89C51是一款低功耗高性能的CMOS 8-bits微处理器，它具有4KB的可编程或擦除的闪存（EPROM）。该器件使用ATMEL公司的高密度非易失性存储器制造技术，并且与工业标准MCS-51TM的指令系统和管脚配置兼容。片内闪存的存在使程序存储器能够在系统中或者使用专门的程序烧录器来重新写入[20]。
这一器件将通用的8bitsCPU和闪存结合起来，集成在一个芯片上，使该芯片成为不少控制系统的高度灵活和经济的解决方案。
AT89C51是ATMEL公司生产的一款51单片机，它有如下的特点： (1)与MCS-51TM系列产品兼容；
(2)4K片内可编写程序存储器（FLASH），可以被重写1000次；
(3)存储数据保存时间为10年； (4)宽工作电压范围为:VCC2.7V～6V； (5)工作主时钟频率在0HZ～24MHZ之间； (6)128×8bits内部RAM；
(7)程序存储器具有3级加密保护； (8)32条可编程的I/O引脚；
(9)2个16bits可编程定时器/计数器； (10)6个中断源；
(11)可编程全双工串行通信；
(12)低功耗空闲状态和低功耗停机状态；
b. MAX232：RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。
计算机的串口采用的是RS-232电平，是12V的电压，而我们单片机系统则采用的是TTL电平，是0～+5V的电压。因此需要将TTL电平转换成RS-232电平。在我们的硬件图里使用互换器MAX232来进行TTL电平和RS-232电平的转换。+5V
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西安工业大学毕业设计（论文） 电平RS-232传送/发送模块，包含TTL/CMOS到RS-232电平的转换以及RS-232到TTL/CMOS电平的转换器各2个。
MAX232的引脚说明为： VCC：供电电压； GND：地；
C+、C-：外围电容；
T1IN：第一路TTL/CMOS驱动电平输入； T1OUT：第一路RS-232电平输出； R1IN：第一路电平输入；
R1OUT：第一路TTL/COMS驱动电平输出； T2IN：第二路TTL/CMOS驱动电平输入；
T2OUT：第二路RS-232电平的输出； R2IN：第二路RS-232电平输入；
R2OUT：第二路TTL/COMS驱动电平输出。 MAX232的主要性能参数如下： ①工作电压：单电源+5V； ②双通道接收和发送；
③与所有EIA/TIA-232E以及V.28协议兼容； ④三态门接收和发送。
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