第一章绪论
1.1引言
单片机是70年发表展起来的新一代工业控制芯片。在工业控制中，工作环境恶劣，各种干扰比较强，还需实时控制，这对控制设备的要求比较高。单片机由于集成度高、可靠性强、易扩展、体积小等优点，能对设备进行实时控制，所以在工业控制过程中应用广泛。如工业机器人、电机控制、化工、电渡生产线等领域⑴。典型的应用系统主要包括系统扩展、系统配置两部分。系统扩展是单片机片内的ROM、RAM或I/O端口等部件不满足系统需求时，应在片外扩展相应的部分，扩展多少根据需求情况所定。系统配置是指单片机为满足应用需求时，需增加个别合适的外部设备，以实现更为直观的显示或操作效果，如键盘、显示器、打印机等。可将显示器、键盘等通过总线连接至单片机。某些传感器接口和伺服驱动控制接口经常直接至工业现场的机械设备，可能会有干扰存在，例如高温、高压、电磁干扰、化学腐烛等，所以必须采取适—告的隔离措施，避免检测值产生一些不必要的误差。
1.2转速、温度测量国内外研究现状
北京师范大学周小燕开发了一种的基于ZigBee技术的红外转速监控程序，ZigBee技术是一种新兴的用于固定式、便携式或移动设备使用的近距离、低功耗、低复杂度、低速率、低成本的双向无线通信技术，是一种介于无线射频识别技术(RFID)和蓝牙(Bluetooth)之问的技术提案。主要用于短距、低功率和低传输速率的各种电子设备之间进行数据传输和典艰周期性数抓、间歇性的数据和低反应时数据传输的应用。该测量系统可以通过监控设备发送转速测最动指令，测傲模块收到指令后实现转速的测量，然后测傲结果迎过ZigBee无线网络发送到监控。通过该法设汁的转速测最模块体积小，能嵌入机械设备十，内部5V屯池供电，使用方便、抗扰能力强，范闹广。
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第二章基于单片机控制的转速测量
2. 1转速测量原理
通常将用于测量各种旋转体转速的设备称之为转速计。按照转速测量的工作原理，可分如下几种[13]:振动式、离心式、闪频式、磁感应式和电子计数式等。按照转速计的使用方式，又可分为固定式和便携式(非接触式)。固定式通常是指那些固定安装并和转轴直接接触的转速计，可利用弹性联轴器等传动机构联接被测转轴，当转轴转动时即可在转速计上同步显示转速。而便携式可以不受设备限制用來测量各种旋转体的转速，相对于固定式，由于没有和被测量转轴直接接触，其测量精度更高，应用范围更广。常用转速计主要三个部件构成：转速传感器、传动机构和测量机构。传感器负责接收反映被测转轴的转速的某种物理量信号，同时也能实时体现转速的变化。传动机构用于联接传感器和被测量旋转体(非接触式除外)。测量机构则用于指示或记录转速值。固定式转速表所用的转动装置样式繁多，有的直接将转速表的测量轴联在机器轴上，有的通过-些传动装置与机器轴联接，如弹性联轴器、齿轮变速机构等。而用于非接触测量的频闪式转速表，则利用闪光频率与被测轴转速同步的方法测量转速。电子计数式是用光电传感器或磁电传感器接收反映被测轴的转速的电磁信号，转换成电信号送入主控芯片后汁算并品示转速。
2. 2转速测量系统的构成
由于红外传感器输出的信号幅值特别小且不规则，并不能直接被华片机识别，所以必须将该信号进行放大、盤形处理。同时，传感器的选择和信号处理电路以及现场干扰(如杂光、电场、磁场等)，都可能对信号造成影响，降低测量精度。而在数字电路中，脉冲信号是上升沿还是下降沿触发信号特别重要。若要将反应转速脉冲信号直接送至计数器或外部中断的输入端，并利用其上升沿来触发进行计数，则必须要求输入的信号有陆峭的上升沿。处理方法楚：选用合适的运算放大芯片，某些放大器实现信号放大功能，在利用运算放大芯片屮的來个放大器的电比较功能来整形。经过信兮处理模块的脉冲信号已符合输入中片机的条件。
第三章基于单片机控制的温度测景....... 23
3.1温度测量简述........... 23
3.2红外辐射难本理论.......... 23
3.2.1红外辐射概念........... 23
3.2.2堪尔霜夫定律 ..........24
第四章测量系统硬件设计.......... 33
4.1硬件电路设计原则 ..........33
4.2转速和温度测量系统概述......... 33
4.3传感器信号采集.......... 34
第五章测量系统软件程序设计及调试....... 45
5.1软件开发环境 ............45
5.2系统程序设计 ...........45
第五章测量系统软件程序设计及调试
5. 1软件开发环境
片机开发软件随着单片机技术的发展也在不断改进，美国的Keil C51标准C编译器是一款优秀的单片机开发的软件，功能强大、简单易学，集编辑、编译、仿真于一体，既能支持汇编同时又能支持C语言编写程序。相比于汇编，C语言编程更加灵活，移枯性更强，所以本测量系统采) C语言编程。C51工具包集成了 division和Ishell两种幵发环境分别适用于Windows和Dos，如图5.1。aVision2支持8051的所有Keil工具，包括C编译器、宏汇编器、链接器/定位器和目标文件至Hex格式转换器。
5. 2系统程序设计
考虑到利用计数量的最大值以获得较大的测速范围，本系统将设置成16位计数器，最大计数值65536，即M1M0选择方式1。将TO设置成16位定时器，50ms产生溢出中断，循环20次，便可定时Is完成一次转速测量。由于测量的数据需通过串口方式进行数据通讯，为方便设置通讯波特率，特将本系统的外部晶振选为11.0592MHz。11.0592MHz的晶振经过12分频后为92600Hz,也就是一秒921600次机器周期，换言之，想设置50ms产生中断就得46080次机器周期。给定时器装初值时，把(65536-46080)/256 的值赋给 THO，把(65536-46080)%256 的值赋给 TLO。
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总结和展望
转速和温度一直都是工程测量领域最常测的两个参数，特别在于大型旋转机械的在线监控及故障诊断中，两个参数稍有差池，轻则影响产能，严重的会造成极大的生产事故。相对于接触式测量仪表，本文所研究的基于单片机控制的转速和温度测量系统属于非接触式测量，能对此类旋转轴系进行实时监控，以达到及时发现异常情况的目的，具有很高的实用性。本文研究总结如下：(1)通过对比现阶段转速和温度测量的原理和方法，以及误差分析，研究了一种非接触式高精度转速和温度测量系统。转速测量方面，设计了一种新型测量方法。相对于传统的“M法”测量，本设计利用一个D型触发器，实现了同步控制2个定时/计数器开启和关闭，该法测量转速的相对误差与被测信号的频率无关，在整个量程范围内(60?9000RPM)测量小于16，保证了采样信号的可靠性。温度测量方面，采用TN9型红外测温模块，工作范围10~50°C,精度达±2%。(2)硬件电路分别设计了信号处理电路和LCD显示电路等，同时增加RS232串行数据口，实现与上位机通信的功能。所设计的硬件电路简单，集成度高，并留有设计余量，便于其他研究人员二次开发。
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参考文献（略）