完整版基于单片机的遥控多用宽频转速计毕业论文.docx
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完整版基于单片机的遥控多用宽频转速计毕业论文
本科生毕业设计
基于单片机的遥控多用宽频转速计
院系
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学生姓名
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指导教师 职称：
2012年5月
独创性声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。
与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：
年 月 日
授权声明
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本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为：
。
签名：
年 月 日
指导教师签名：
年 月 日
摘要
本文介绍了一种自行设计的遥控多用宽频转速计系统，可对直流电机测速器进行红外遥控控制及测速，并将测速的结果显示到LCD12864显示屏上。
本设计进行直流电机测速的控制核心是STC89C52单片机。
通过STC89C52单片机对霍尔元件和遥控系统进行控制及数据处理。
另外，由于霍尔传感器具有结构简单、使用方便，精确度高的优点，所以本设计采用霍尔传感器作为直流电机转速采样的元件。
通过STC89C52单片机对遥控及LCD12864显示器的控制、霍尔传感器对直流电机转速的采集、LCD12864的显示，完成遥控多用宽频转速计系统的设计。
随着科技的飞速发展，计算机应用计数日益渗透到社会的生产生活的各个领域，而单片机的应用作用则起到了举足轻重的作用。
在数字系统测量以前，模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。
而随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理功能，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理，在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。
因此，本课题研究的主要方向就是实现直流电机测速系统的数字化。
本设计的主要内容是对红外遥控、LCD显示器的原理进行简单阐述，重点分析红外模块、直流电机测速模块、LCD显示模块程序的设计，以及外围电路的连接、红外模块和LCD12864显示器与STC89C52单片机的接线方式、程序调试过程、实物测试的结果和对测试结果的分析。
本设计在室温25℃，空气湿度正常的情况下，其测得的直流电机的转速与直流电机的额定转速相同。
而且，本设计具有很强的抗干扰能力，能够适应恶略条件下对直流电机速度的测量。
其预期的效果和最后测出的结果基本吻合，能够达到对本设计的要求。
关键词：
红外线发射器、接收模块、直流电机、霍尔传感器OH44E、SCT89C52单片机、LCD12864显示屏。
Basedonsinglechipmicrocomputerremotecontroldcmotorspeedtrapsset
ABSTRACT
Thispaperintroducesadesignofinfraredremotecontrolsystemonitsown,itUSESdecimalcount\pulsedistributorMN4017chip,infraredsensor,iremittermakeremotecontrolswitch,speedcontrolofadcmotorcanswitchcontrol,makesthedopplervelocimetercanworknormally,ofadcmotorspeed,andtheresultsshowthatoutspeed.Thetestofadcmotorspeed,thereareseveralways,thispapermainlyintroducestheapplicationofdcmotorpiecesforspeed.Startinginthe1880swidelyappliedinallkindsofmotorspeed.Itwasbornmakethemotorspeedbecomesmoreconvenient,andgreatlyreducetheproductioncost,andsoonbecamepopularintheworld,thefuturedevelopmentisverylight.
Firstthegraduationdesignwiththesinglechipprocessorasthecoretocontrol,thethebasicprincipleofthetheLEDdisplay.Singlechipmicrocomputerasacontrolthecore,indesign,thedesignofthesinglechipmicrocomputertoofsinglechip.TheSCMwayofworkinganddatatransmissioninstructionsaddressingway,instructions,counter,analog-to-digitalconversion,andtheoutercircuitconnectedtofullyunderstand.Theremotecontrolascontroltool,andrequirementsofsingle-chipprocessorisprecisecontrol,LEDdisplayalsorequirespreciseprecision.
Second,thisthesisforwakingthedetailedexplanation,includingtheremotecontrolchipinternalcircuitdiagramofthecomposition,singlechipandpinfunctionofintroduction,LEDdisplaysystem,datastoragestructureoftheresearch,thebuffercircuitconnected,thesimulationofthewholeprogrammingideasandrenderingmethod,etc.Thedesignofthegraduationthesisabroadtoconformtothetrendofthedevelopmentofdcmotorspeedtraps,madefulluseofthesinglechipmicrocomputerpostandtelecommunications,makegeneral.
目录
第1章概论1
第2章红外遥控系统（系统主要元器件简介）2
2.1红外遥控系统结构2
2.1.1发射系统2
2.1.2接收系统2
2.2红外信号的解码3
2.3红外信号的二进制编码3
2.3.1脉冲位置编码（PPM码）3
2.3.2脉冲宽度编码（PWM码）3
2.4红外遥控器的红外编码3
第3章霍尔传感器OH44E4
3.1霍尔传感器集成电路的原理、应用和发展4
3.2霍尔效应及原理4
3.3OH44E概述5
3.4产品特点5
3.5OH44E霍尔开关电特性参数及磁参数6
第4章LCD12864简介7
4.1关于LCD16027
4.2LCD12864液晶显示原理7
4.3各各引脚功能及控制指令8
第5章SST89单片机简介11
5.1单片机的概念11
5.2STC系列单片机可实现的功能配置11
5.3SST单片机主要特点12
5.3.1SST89E5XXRD12
5.3.2SST89V5XXRD12
第6章软件（程序）设计13
6.1红外遥控程序13
6.1.1红外遥控程序的设计思路13
6.1.2解码原理13
6.1.3遥控程序的流程图14
6.1.4部分红外遥控程序14
6.2LCD12864程序设计17
6.2.1设计思路17
6.2.2LCD12864程序的流程图17
6.2.3LCD12864部分程序18
6.3电机测速程序设计25
6.3.1电机测速程序设计的基本思路25
6.3.2点击测速程序流程图25
第7章软件调试28
7.1软件调试所用的软件介绍28
7.1.1系统概述28
7.1.2.KeilC51单片机软件开发系统的整体结构29
7.2程序调试29
7.2.1将程序载入Keil软件29
7.2.2程序调试的方法29
7.2.3程序错误改正29
第8章实物调试32
8.1STC89C52烧制软件的介绍33
8.2电机及霍尔元件的连接33
8.2.1电机的连接33
8.2.2霍尔传感器OH44E的连接33
8.3STC89C52程序的载入33
8.4加电测试33
总结34
参考文献35
致谢36
第1章绪论
随着时代的进步和科技的发展，电机测速在农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用。
随着时代的进步和科技的发展，电机测速在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用。
因此，对电机测速的研究有着积极的意义。
长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占据主导地位，因此，对直流电机的测速显的尤为重要。
对于直流电机的测速，有利于控制直流电机调速，使得对直流电机调速得以实现，使电机能够根据我们想要的转速，精确的运转，可以广泛的应用于轧钢机、矿井卷机、金属切割床、造纸机、高层电梯领域。
近年来，虽然交流电机调速系统发展很快，但是，直流电机控制系统毕竟在理论上和时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度，它又是交流系统的基础，长期以来，直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。
因此，在直流电机调速中，对直流电机的测速在这个领域十分重要。
在测速中间，传感器的应用是必不可少的。
本论文用的重要的一个传感器就是霍尔传感器。
霍尔传感器是由科学家艾德文霍尔在1879年发现的霍尔效应以后才衍生出来的。
它的测速原理是：
在定子磁场中，永久磁铁的磁力线通向转自，转自转动工程中引起丁字磁通发生周期性的变化，从而引起霍尔元件输出信号的频率变化。
常见的转速数字测量方法主要有测频率法和测周期法，本文应用的是测频率发。
霍尔元件具有许多优点，他们的结构牢固，体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小，频率高（可达1MHZ），耐振动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等污染或腐蚀。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关原件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高，取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达-55到150度。
因此，霍尔元件可以精确的满足对电机测速的要求。
经过对软件程序的设计和调试以后，将调试好的程序烧制到STC89C52单片机中测试电机的转速，测出的结果与5V直流电机额定转速基本相同，满足了对本论文设计精度的要求。
第2章红外遥控系统
2.1红外遥控系统结构
红外遥控系统主要分为发射和接收两部分，如图2-1所示
▼▲
▼
图2-1
2.1.1发射系统
发射系统主要是将红外信号发送给接收系统，从而控制单片机能够按照自己的设计想法进行工作。
目前有很多种芯片可以实现红外发射，可以根据选择发出不同种类的编码。
发射系统一般用电池供电，要求芯片的功耗要很低。
芯片大多都设计成可以处于休眠状态，当有按键按下时才工作，这样可以降低功耗。
2.1.2接收系统
红外信号接收电路通常被集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。
红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。
红外遥控接收器的作用是，将接收到的红外发光遥控信号，经二次解调输出功能指令操作码，再送到微处理器去识别和处理。
接收系统包括光电转换放大器、解调和解码等电路。
光电探测器用来将接收到的红外脉冲信号解调转换成相应的电信号。
由于检测出的信号微弱，需要经高增益电压放大器放大，再经过选频电路选频，然后经过检波电路取出调制信号，再经过施密特电路整形后，还原成代码波形，最后送给微处理器进行信息识别和处理。
2.2红外信号的解码
通常为了提高抗干扰性能，红外遥控系统发射数据时会对要发送的二迸制编码信号进行调制，把发射信号调制成一定频率的间断脉冲串。
对遥控信号的解码其原理是，接受红外装置的接收器接收到信号时，将编码脉冲信号进行反相。
每当INT0外管脚信号下降沿到来时，外部中断INT0发生中断，启动定时器T0，定时器每次中断一定时间并累加到计数器中，在一次外部中断INT0发生中断时读取定时计数器中的时间，通过对两个脉冲之间的分析来对遥控器功能进行解码。
2.3红外信号的二进制编码
现有的红外遥控信号都采用二进制编码，编码方式比较多，许多不同的厂商
都有自己的标准。
下面介绍几种常见的红外信号编码方式。
2.3.1脉冲位置编码（PPM码）
脉冲位置编码方式采用相同的脉冲串宽度，但脉冲串之间的间距不同，所以周期也不相同，也可以看作脉冲串的位置不同。
采用这种编码方式，只是脉冲宽度和周期等参数不同。
2.3.2脉冲宽度编码（PWM码）
脉冲宽度编码方式通过统一脉冲串之间的间距，根据脉冲串宽度的不同来区分高低电平，这种编码方式同样需要将编码信号进行调制后发送，以降低功耗并增大传输距离。
2.4红外遥控器的红外编码
遥控系统中传输的数据是一串编码脉冲，也就是一组连续的串行二进制码，只是该脉冲是用调制过的载波表示的。
对于一般的遥控系统，此串行码由红外接收头解调后，作为微控制器的遥控输入信号，由其内部CPU完成对遥控指令的解码，设计人员通常利用红外编码解码专用芯片或者单片机研制各种红外遥控系统，对各种电气设备进行遥控。
第3章霍尔传感器OH44E
3.1霍尔传感器集成电路的原理、应用和发展
霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器。
它可以直接测量磁场及微位移量，也可以间接测量液位、压力等工业生产过程参数。
目前霍尔传感器己从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。
3.2霍尔效应及原理
在置于磁场的导体或半导体时通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电热差，这就叫做霍尔效应。
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AD•••
zB
I
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xb
1
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ab
图3.1
半导体材料的长、宽、厚分别为l、b和d。
在与X轴相垂直的两个端面c和d上做两个金属电极，称为控制电极。
在控制电极上外加一电压u，材料中便形成一个沿x方向流动的电流I，称为控制电流。
在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转，使该侧形成负电荷的积累，另一侧形成正电荷的积累。
这样，A、B两端面因电荷积累而建立了一个电场，EH称为霍尔电场。
该电场对电子的作用力与洛仑兹力的方向相反，即阻止电荷的继续积累。
当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡，这时有F=qvB，霍尔电场的强度为EH.，在A与B两点问建立的电势差称为霍尔电压，即UH=EHb=vBb。
由上式可见，霍尔电压的大小决定于载流体中电子的运动速度，它随载流体材料的不同而不同。
材料中电子在电场作用下运动速度的大小常用载流子迁移率来表征。
所载流子迁移率，是指在单位电场强度作用下，载流子的平均速度值。
载流子迁移率用符号µ表示，µ=vEI。
其中EI是C、D两端面之间的电场强度。
它是由外加电压U产生的，即EI=UL。
因此我们可以把电子运动速度表示为v=µUl。
这时公式可改写为：
UH=µUbBI。
当材料中的电子浓度为n时，有如下关系式：
I=nqbdv，即：
式中RH为霍尔系数，它反映材料霍尔效应的强弱，KH，为霍尔灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小,KH=RHd,它的单位是mv，由上式可见，，霍尔元件灵敏度KH是在单位磁感应强度和单位激励电流作用下，霍尔元件输出的霍尔电压值。
3.3OH44E概述
OH44E霍尔开关集成电路应用于霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏电路，它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器，温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
3.4产品特点
（1）体积小、灵敏度高、响应速度快、温度性能好、精确度高、可靠性高
（2）极限参数（25℃）
（3）电源电压VCC…………24V
（4）输出反向击穿电压Vce…………50V
（5）输出低电压电流IOL…………50mA
（6）工作环境温度TA…………℃
（7）贮存温度范伟TS…………℃
3.5OH44E霍尔开关电特性参数及磁参数
电特性参数表如下：
参数
符号
测试条件
量值
单位
最小
典型
最大
电源电压
VCC
VCC=4.5V-24V
45
-
24
V
输出低电平电压
VOL
VCC=4.5V,V0=24VI0=20mAB>=BOP
-
175
400
mV
输出漏电流
IOH
V0=24VB-
<1.0
10
µA
电源电流
ICC
VCC=24V,V0开路
-
-
9.0
mA
输出上升时间
tr
VCC=12V,RL=820R,CL=20PF
-
0.2
2.0
µS
输出下降时间
tf
-
0.18
2.0
µS
磁参数（工作电压范围）1mT=10Gs
参数
符号
量值
单位
最小
典型
最大
工作点
BOP
10
-
20
mT
释放点
BRP
1
-
14
回差
Bhys
-
6-7
-
第4章LCD12864简介
4.1关于LCD1602
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。
液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。
在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：
发光管、LED数码管、液晶显示器。
发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用
4.2LCD12864液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
4.3各各引脚功能及控制指令
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示:
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据命令选择
12
D5
数据
5
RW
读写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
引脚接口说明表
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所示：
序号
指令
RS
RW
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
ID
S
4
显示开关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
SC
RL
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
表的控制命令表
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：
1为高电平、0为低电平）
指令1：
清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标和显示模式设置ID：
光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电平则无效。
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：
控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：
控制光标是否闪烁，
升级会员 