附表6：基于单片机的数字测速仪设计 - 图文

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2.3 字符型显示芯片LCD1602

2.3.1 LCD1602主要特性

LCD1602为液晶显示器。由于LCD的控制必须使用专用的驱动电路，且LCD面板的接线需要采用特殊技巧，再加上LCD面板十分脆弱，因此一般不会单独使用，而是将LCD面板、驱动与控制电路组合成LCM模块一起使用。LCM是一种很省电的电子设备，常被应用于数字或单片机控制系统中，在全国大学生设计竞赛中使用频率也很高。

字符型1602LCM通常采用日立公司生产的控制器HD44780作为LCM的控制芯片。 字符型LCM的特点：

（1）具有字符型发生器ROM。可显示192个5*7点阵字符，LCM显示的数字和字母部分的码值，刚好与ASCLL码中的数字和字母相同，所以在需要的显示数字和字母时，只需要向LCM送入ASCLL码即可。

（2）具有64B的自定义字符RAM，可自行定义8个5*7点阵字符。 （3）具有80B的数据显示存储器。 2.3.2 LCD1602引脚定义

字符型1602LCM通常有16个引脚，也有少数有14个引脚，当选用14个引脚的LCM时，该LCM没有背光，1602型LCM的16个引脚定义如下：

表2-6 LCD1602引脚定义

引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 符 号 Vss Vdd V0 RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 状 态 输入 输入 输入 三态 三态 三态 三态 三态 三态 三态 电源地 +5V逻辑电源 液晶驱动电源（用于调节对比度） 寄存器选择（=1：数据；=0：指令） 读、写操作选择（=1：读；=0：写） 使能信号 数据总线（最低位LSB） 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 功 能 9

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14 15 16 DB7 E1 E2 三态 数据总线（最高位MSB） 背光电源线 背光电源地线 10

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第3章 硬件系统设计

3.1 测速信号采集及其处理

本设计中采用对射式光电传感器测量电机转速。当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，反之打开。可以制作一个遮光叶片，安装在电机转轴上，当叶片转动时，光电开关产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。 假设系统采用10个叶片，在一分钟的内产生了10000脉冲，则电机的转速就为1000r/min。

光电转换放大电路单稳整形同步控制单片机LCD显示

图3.1 信号采集示意图

3.1.1 转速测量原理

转速闭环控制系统中，电机转速作为反馈量构成闭环控制，转速测量的精度对控制系统性能的影响是不言而喻的。光电码盘是目前广泛采用的测速手段。它具有精度高、线性度好的优点。采用光电码盘测速时，常用的测速方法有M法、T法和M/T法。其中M/T法兼顾高低转速，是综合性能最佳的一种。

在此采用M/T测量法，其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器发生的脉冲个数（即频率），从而算出实际转速。设固定的测量时间T （min），计数器计取的脉冲个数m1，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），就可算出实际转速值N = 60m1/ pT。本检测装置中发动机的转速传感器信号盘安装在曲轴上，工作时传感器输出信号经整形后可得到相应的方波脉冲信号。 3.1.2 检测装置安装

此检测装置按照发动机上传感器的实际安装位置进行安装。如图3.2，将信号盘固定在电动机转轴上，光电转速传感器正对着信号盘。光电转速传感器接有4根导线，用于连接发光二极管和光敏三极管。测量头由光电转速传感器组成，而且测量头两端的距离与信号盘的距离相等。测量用器件封装后，固定装在贴近信号盘的位置，当信号盘转动时，光电元件即可输出正负交替的周期性脉冲信号。信号盘旋转一周产生的脉冲数，等于其上的齿数。因此，脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低。

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该装置的优点是输出信号的幅值与转速无关，而且可测转速范围大，一般为1r/s～104 r/s以上，精确度高。

图3.2 转速测量装置

3.1.3 信号处理电路

由于电机每次转动的时候，光线每次透过光电码盘的小孔照射光传感器都使光传感器产生一个电信号，但是因为光电信号较弱，而且产生的脉冲波形不整，所以会影响单片机对信号的处理。

图3.3 信号处理电路

光传感器信号

放大后的信号

单稳整形信号 图3.4 信号处理效果

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