胶带输送机断带识别系统设计.doc

摘 要本文是运用AT89S52单片机控制的智能化速度测量仪,在胶带运输机运行过程中，对其进行监控，通过速度检测装置实时输出胶带输送机的速度，并能够在输送机出现故障时自动启动报警装置，以便于及时的检修在工程实践中，经常会遇到各种需要测量速度的场合，测量速度的方法分为模拟式和数字式两种模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量；数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法本设计主要由AT89S52单片机，霍尔传感器、LED数码管构成,通过程序编制将其有机组成，实现一个实时检测、监控、输出的系统功能其优点是硬件电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点关键字： MSC-51（单片机）、数码管、 霍尔传感器目 录摘 要 11 序 言 32 系统功能分析 42.1 系统功能概述 42.2 系统要求及主要内容 43 系统总体设计 53.1 硬件电路设计思路 53.2 软件设计思路 54 硬件电路设计 64.1 单片机模块 64.1.1 处理执行元件 64.1.2 时钟电路 104.1.3 复位电路 104.1.4 显示电路 114.2 霍尔传感器简介 134.2.1 霍尔器件概述 134.2.2 霍尔传感器的应用 144.2.3 AH41霍尔开关 154.3 与非门及非门当选择与设计 164.4 报警电路的设计 174.5电源的设计 185 软件设计 185.1 单片机测速程序设计思路及过程 195.1.1 单片机程序设计思路 195.1.2 单片机测速计算程序 205.2 LED数码管显示程序 225.3报警程序 246 胶带输送机速度检测装置设计 257总结 26参考文献 27附 录 28附录1 电路原理图 2821 序 言智能化转速测量仪可以对胶带输送机的速度进行测量，输送机在运行的过程中，需要对其平稳性进行监测，适时对速度的测量有效地可以反映输送机的状况。

本系统主要由霍尔传感器，单片机AT89S52构成可以对大范围转速进行测量，测量的转速精度高单片机的英文名称是Micro Controller unit,缩写为MCU，又称为微控制器，它是一种面向控制的大规模集成电路芯片它具有功能强、体积小、可靠性高、应用简单灵活，因而使用非常广泛，有力地推动各行业的技术发展和更新换代 本文首先在第二章绪论介绍了此系统的功能、技术指标以及主要内容等；在第三章论述了总体设计过程,确定了技术指标及器件的选择；第四章着重描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种芯片功能与特性；在第五章中重点剖析了软件设计的过程由于本人水平有限，加之时间仓促，论文中难免会有错误和不足之外，不够理想、许多方面还需要继续完善和改进在此特别感谢我的指导老师熊永超老师的大力指导2 系统功能分析2.1 系统功能概述功能：系统主要实现功能是:AT89S52单片机接收霍尔传感器传来的脉冲信号,单片机根据外部中断,以及内部定时器进行记数计算出胶带输送机的速度送到LED数码管显示，并能够在输送机出现故障时自动启动报警装置，以便于及时检修组成及框图：霍尔传感器、单片机、LED数码管、报警装置连接方式如下：数码管显示报警装置霍尔传感器2霍尔传感器1单 片 机 AT89C51 图2-1 系统硬件电路应用：从实用的角度看，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。

速度测量系统具有大范围、高精度等优点、测量速度快，这种系统将会有良好的应用2.2 系统要求及主要内容将霍尔传感器产生的脉冲信号输出入到单片机的外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行内部记数，调用计算公式算出胶带输送机的速度，调用显示程序显示在LED数码管上，同时能够在胶带输送机出现故障时发出警报，以便于维修员及时检修主要内容：（1）　单片机部分主要完成数据的采集、处理与分析2）　LED数码管部分主要是速度显示出来，并能在出现故障时显示断带位置　　（3） 霍尔传感器实时的监控输送机带运行状态，并能向单片机发送信号4） 报警装置在胶带输送机出现故障时能够发出警报3 系统总体设计3.1 硬件电路设计思路硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图89S52单片机通过INT0输入传感器的脉冲信号，P2口接LED动态显示另由于速度测量部分的硬件设计思路：本次设计单片机部分的硬件框图如 图3－1所示CPU执行单元显示电路复位电路 时钟电路报警电路 图3-1 单片机部分硬件框图具体详细的叙述将在下面的章节中逐一介绍。

3.2 软件设计思路软件工作流程：霍尔传感器利用磁电效应对胶带输送机进行实时监控，产生一系列周期脉冲向单片机的外部中断0（P3.2）口发送中断信号，定时器/计数器T0计时，T1计数，计时1ms产生中断中断完毕读取内部记数值作为除数，调用除法程序计算输送机的速度，再调用显示程序，在LED数码管上显示出来当输送机运行出现故障时，如断带，反转等，单片机通过对霍尔传感器输入的信号进行处理，并调用报警程序，实现报警4 硬件电路设计硬件的功能由总体设计所规定，硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的电路原理图，必要时做一些部件实验，以确定电路图的正确性整个单片机测量速度系统为单片机控制模块、霍尔传感器模块、报警模块，各个模块都承担着各自的任务设计单片机模块，考虑到单片机本身的外围电路较多，所以在单片机模块方面需要极为小心4.1 单片机模块根据系统功能要求以及单片机硬件电路设计思路（如图4－1）对单片机模块进行设计，要使单片机准确的测量输送机速度，且使测出的数据能显示出来，并能够在输送机出现故障时自动启动报警装置，所以整个单片机部分分为传感器电路、时钟电路、复位电路、报警电路以及显示电路五个部分。

4.1.1 处理执行元件单片机我们采用AT89S52(其引脚图如图4－1)，相较于INTEL公司的8051它本身带有一定的优点AT89S52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存贮器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机该器件采用ATMEL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AT89S52是一种高效微控制器，AT89S52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图4-1 AT89S52引脚图主要特性：·与MCS-51 兼容·8K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源 ·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路管脚说明：1.VCC：供电电压；2.GND：接地；3.P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高4.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收5.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，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内部上拉的缘故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，它利用内部上拉优势，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内容P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号6.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，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AT89S52的一些特殊功能口，如下表4－1所示：7.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8.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FLASH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ALE脉冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0表4-1 P3口的第二功能Tab.4-1 The second feature I P3引 脚第二功能信 号 名 称P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行数据接收串行数据发送外部中断0请求外部中断1请求定时器/计数器0计数输入定时器/计数器1计数输入外部RAM写选通外部RAM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。

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 9./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 10./EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），。