基于AT89S52单片机的LCD数字测速仪的设计

在现代工业测量中，转速的测量显得非常重要。本文基于AT89S52单片机，利用OPTC光断续器和LCDl602液晶显示屏，对数字测速仪进行设计。

1　硬件结构设计

本系统设计分为主控制模块、电源电路、LCD显示模块、信号输入模块、晶振电路、复位电路几个模块，系统结构框图如图1所示。其中主模块采用AT89S52单片机，信号输入主要采用OPTC光断续器。

(1)AT89$52单片机。AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器。设计采用AT89S52作为系统的控制芯片，它的优点是体积小、抗干扰能力强、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

(2)OPTC光断续器。OPTC光断续器即光电开关。其工作原理是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。将其输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数选用波光接近可见光的红外线光波型。

光电开关可分为：对射式光电开关和槽式光电开关。设计采用对射式光电开关，这种光断续器具有下列特点：体积小、可靠性高，外围电路少，能与TTL、LSTYL、CMOS器件直接连接，工作电压范围大(Vcc=4.5～16V)。

2　硬件工作原理

电路以AT89S52芯片为核心，充分利用单片机的运算及其控制功能，并采用主控模块、信号输入模块、电源电路、复位电路、晶振电路等各模块，通过系统化LCD显示模块实时显示所测速度的数值。设计以OPTC光断续器作为信号源，OPTC光断续器将发光部分的GaAs红外光二极管和感光部分的光电二极管以及信号处理电路集成在一块芯片上。当轮子转动一周时，OPTC光断续器则产生一个感应信号，再将产生的感应信号转换成为数字信号输入单片机中，再经过数据的运算处理后便得到该轮子的实际速度。

3　程序流程图

主程序流程图如图2所示。设计以AT89S52芯片为核心，充分地利用单片机的运算及其控制功能，选择设置单片机的定时器1的工作方式，利用中断优先顺序，把LCDl602初始化，从而使LCDl602清屏和设置LCDl602的工作方式。当OPTC光断续器每接收一个低电平，即轮子每转一圈所产生的低电平，触发单片机外部中断定时器1启动，从而产生一个外部中断信号。同时也计算下一次外部中断到来前的时间间隔，即测量每个周期的时间。该设计采用多倍周期取平均值的方法精确每个周期的时间。根据一个周期的时间与速度的关系将测量到的周期时间转化成转速数据。再将采集到的转速数据通过单片机显示在LCDl602液晶显示模块上。

4　仿真过程

设计完硬件电路之后，用Proteus软件进行仿真。Proteus不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还是目前最流行的仿真单片机及外围器件的工具。仿真的具体步骤如下：

(1)创建一个新的Proteus仿真工程并保存；(2)查找并放置元件。在Proteus软件的元件库里找出AT89S52、OPTO光断续器、LCDl602、排阻、电阻、晶振、电容、按键等元件，并分别放置在合适的位置；(3)连线和放置网络。将元件和元件对应的管脚用导线连接，走线麻烦的则放置网络标签；(4)用Keil软件编译已经写好的程序并生成一个“HEX”格式的文件。将生成的HEX格式文件导入到Proteus软件上的AT89S52单片机上；(5)运行仿真。点击按下F5按键，进行仿真。(6)将仿真通过的仿真文件保存。

5　调试结果及故障排除

按照仿真结果和设定方案进行焊接与检测。但做出成品后发现OPTC的灵敏度不高，不能很好的根据速度的变化而进行变化。由于缺乏经验，做设计的时候只按照设计方案，没有很好地列出可能出现的问题和解决方法。所以当将程序烧人焊接完成的芯片后，进行了一次检测，发现OPTC光断续器的灵敏度不高，不能很好的跟随速度数值变化而跟随变化。用仿真图试着将各参数的数值进行适当的变化，最终发现是连接OPTC光断续器的电阻数值的问题。通过在实物上更换不同电阻数值的电阻(比原电阻数值小)，终于在接入1K电阻的时候能够更好的增大反射电流，提高OPTC光断续器的灵敏度，从而达到预期的目标。

6　结论

本文设计了一种基于单片机和光电编码器的测量转速的LCD数字显示装置，该系统结构紧凑、检测速度快、抗干扰能力强、工作稳定可靠，达到了设计的目的和要求。

推荐访问:单片机 数字 设计 测速仪 AT89S52