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文檔簡介
1、<p> 課 程 設 計</p><p> 課程名稱 單片機原理與應用 </p><p> 課題名稱 數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設計 </p><p> 專 業(yè) </p><p&g
2、t; 班 級 </p><p> 學 號 </p><p> 姓 名 </p><p> 任課教師
3、 </p><p> 2010年 月 日</p><p><b> 機電與信息工程學院</b></p><p> 課 程 設 計 任 務 書</p><p> 課程名稱 單片機原理與應用 </p><p> 課 題 數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設計 </p>&
4、lt;p> 專業(yè)班級 </p><p> 學生姓名 </p><p> 學 號 </p><p> 指導老師 </p><p> 審 批
5、 </p><p> 任務書下達日期 2010 年 月 日</p><p> 任務完成日期 2010年 月 日</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 目錄- 6 -</b></p><p&g
6、t; 第1章 前言- 7 -</p><p> 第2章 基本原理- 8 -</p><p> 第3章 總體設計思路- 8 -</p><p> 3.1 設計方案- 8 -</p><p> 第4章 硬件電路的設計方案- 9 -</p><p> 4.1 LED顯示部分的電路設計- 9 -<
7、;/p><p> 4.2 按鍵電路設計- 10 -</p><p> 第5章 軟件設計方案- 11 -</p><p> 5.1顯示當前轉(zhuǎn)速- 11 -</p><p> 5.2十進制轉(zhuǎn)換為二進制程序框圖- 12 -</p><p> 5.3脈沖個數(shù)的求取- 13 -</p><p&
8、gt; 5.4鍵盤電路- 14 -</p><p> 第6章 系統(tǒng)調(diào)試- 16 -</p><p> 6.1 軟件模擬仿真- 16 -</p><p> 6.2 硬件調(diào)試- 16 -</p><p> 第7章 總結(jié)與體會- 17 -</p><p> 第8章 參考文獻- 18 -</p&g
9、t;<p><b> 附錄- 19 -</b></p><p><b> 第1章 前言</b></p><p> 單片機作為嵌入式微控制器在工業(yè)測控系統(tǒng),智能儀器和家用電氣中得到廣泛應用。雖然單片機的品種很多,但MCS-51系列單片機仍不失為單片機中的主流機型。本課程一MCS-51系列以及派生系列單片機芯片為主介紹單片機的原
10、理與應用,與其特點是由淺入深,注重接口技術(shù)和應用。</p><p> 近年來,微型計算機的發(fā)展速度足以讓世人驚嘆,以計算機為主導的信息技術(shù)作為一種嶄新的生產(chǎn)力,正在向社會的各個領(lǐng)域滲透,也使機電一體化的進程大大加快。 機電一體化是當今制造技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要傾向,也是我國機電工業(yè)發(fā)展的必由之路??梢哉J為,它是用系統(tǒng)工程學的觀點和方法,研究在機電系統(tǒng)和產(chǎn)品中如何將機械、計算機、信息處理和自動控制技術(shù)綜合應
11、用,以求機電系統(tǒng)和產(chǎn)品達到最佳的組合。機電一體化產(chǎn)品所需要的是嵌入式微機,而單片機具有體積小、集成度高、功能強等特點,適于嵌入式應用。智能儀器、家用電器、數(shù)控機床、工業(yè)控制等機電設備和產(chǎn)品中竟相使用單片機。 就目前而言,單片機的發(fā)展勢頭依然不減,各種型號和功能更強的單片機和超級接口芯片不斷出現(xiàn),進一步向高層次發(fā)展的重要標志就是構(gòu)成多機系統(tǒng)和分布式網(wǎng)絡。世界上單片機芯片的產(chǎn)量以每年27%的速度遞增,到本世紀初已達30億片,而我國的
12、年需求量也超過了億片的數(shù)量,這表明單片機有著廣闊的應用前景。本課程設計主要針對目前我國早期應用比較廣泛的“MCS-51”單片機進行系統(tǒng)的講解和分析。為使用和開發(fā)各類機電一體化設備和儀表建立基礎(chǔ)。</p><p><b> 第2章 基本原理</b></p><p> 利用AT89C51作為主控器組成一個轉(zhuǎn)速表。電機轉(zhuǎn)速采用光電脈沖傳感器來測量,設置定時器/計數(shù)器T0
13、和T1,利用其內(nèi)部定時器T1設置為定時方式,且定時時間為1s。計數(shù)器T0設置為外部脈沖計數(shù)工作方式,設在1s內(nèi)測量的脈沖個數(shù)為n,又由于脈沖頻率為60個脈沖/轉(zhuǎn),故測到轉(zhuǎn)速n就是脈沖頻率。定時1s,在1s內(nèi)允許中斷,每中斷一次,軟件計數(shù)器加1,1s后,關(guān)閉中斷,則軟件計數(shù)器即為1s內(nèi)的脈沖數(shù),通過計數(shù)一定時間內(nèi)通過定時器的脈沖數(shù)通過軟硬件結(jié)合工作即可測出電機的轉(zhuǎn)速。</p><p> 第3章 總體設計思路<
14、;/p><p><b> 3.1 設計方案</b></p><p> 該系統(tǒng)的功能概括起來就是能測量當前電機的轉(zhuǎn)速,并且進行超速報警。要完成此功能,關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)速的測量,電機轉(zhuǎn)速采用傳感器或由信號發(fā)生器的方波脈沖信號來模擬,因此只要在給定的時間內(nèi)對脈沖計數(shù),即可測出轉(zhuǎn)速。例如,可將脈沖信號接到引腳,外部中斷1選擇邊沿觸發(fā)方式。MCS-51單片機內(nèi)有兩個定時器/計數(shù)器T0
15、和T1,利用其內(nèi)部定時器T1設置為定時方式,且定時時間為1s。計數(shù)器T0設置為外部脈沖計數(shù)工作方式,設在1s內(nèi)測量的脈沖個數(shù)為n,又由于脈沖頻率為60個脈沖/轉(zhuǎn),故測到轉(zhuǎn)速n就是脈沖頻率。定時1s,在1s內(nèi)允許中斷,沒中斷一次,軟件計數(shù)器加1,1s后,關(guān)閉中斷,則軟件計數(shù)器即為1s內(nèi)的脈沖數(shù),設為m,則轉(zhuǎn)速n=m。</p><p> 我們采用8031作為基本元件. 在P3.6 口輸入脈沖, 按下啟動鍵后開始輸
16、入脈沖, 輸入脈沖的同時,定時器和計數(shù)器開始工作,這期間允許中斷,當定時器到時時,定時器和計數(shù)器停止工作。此時計數(shù)器已經(jīng)統(tǒng)計1s內(nèi)的脈沖數(shù)即轉(zhuǎn)速。</p><p> 第4章 硬件電路的設計方案</p><p> 根據(jù)設計要求和設計思路,硬件電路有三部分組成,即單片機按鍵電路,LED顯示器電路和程序存儲器</p><p> 在單片機中,定時功能既可以由硬件(定時
17、/記數(shù)器)實現(xiàn),也可通過軟件定時實現(xiàn)。硬件定時是利用單片機內(nèi)定時器定時,啟動以后定時器可與CPU并行工作,不占用CPU時間,CPU有較高的工作效率。采用硬件定時和軟件定時并用的方式,即用T0溢出中斷功能實現(xiàn)50ms定時,通過軟件延時程序?qū)崿F(xiàn)1s定時。定時器的TMOD用于設置定時器/計數(shù)器的工作方式0~3,并確定用于定時還是用于計數(shù)。TCON主要功能是為定時器在溢出時設定標志位,并控制定時器的運行或停止等。</p><
18、p> 圖4-1硬件電路設計圖 </p><p> 4.1 LED顯示部分的電路設計</p><p> 本課題所采用得是由LED(數(shù)碼管)作為顯示電路,用以顯示由單片機所接收的脈沖來轉(zhuǎn)換的BCD碼,以及開始測速時的初始狀態(tài)。其硬件電路連接是單片機P0.0~P0.7接數(shù)碼管的由A~G的8各管腳,P2.4~P2.7接數(shù)碼管的控制端,采用共陰極連接的方法連接圖如圖4-
19、2所示。</p><p><b> 圖4-2鍵盤接法圖</b></p><p> 4.2 按鍵電路設計</p><p> 對按鍵電路的設計可以由2種方式:一種方式是直接按鍵設計,這種設計電路適用于按鍵較少的控制;另一種方式是矩陣式鍵盤的設計,它適用于對控制按鍵較多的電路控制。本課題總共設計按鍵有3個啟動、停止、復位。由于課題調(diào)試采用的LK
20、-51單片機鍵盤采用的是矩陣式鍵盤,為方便電路的調(diào)試,因此我所采用矩陣鍵盤作為控制按鍵。接法如圖4-3所示。</p><p><b> 圖4-3按鍵電路</b></p><p> 第5章 軟件設計方案</p><p> 根據(jù)設計要求和設計思路,進行模塊設計。8279的初始化程序模塊,定時計數(shù)程序模塊,數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊,顯示模塊,轉(zhuǎn)速測量模塊。
21、</p><p><b> 5.1顯示當前轉(zhuǎn)速</b></p><p> 轉(zhuǎn)速的顯示我們采用了動態(tài)掃描的工作方式,LED數(shù)碼顯示管采用4聯(lián)工陰極顯示器,該器件內(nèi)部已將4個數(shù)碼顯示器的同名字段端并接在一起,從上到下4個數(shù)碼管的公共陰極分別由一個引腳引出,L1~L4表示。P1口為字型口,P2口為字位口,每個口都經(jīng)過集電極開路形式的驅(qū)動器74LS47驅(qū)動。</p&
22、gt;<p> 圖5-1顯示當前轉(zhuǎn)速程序流程圖</p><p> 5.2十進制轉(zhuǎn)換為二進制程序框圖 </p><p><b> N</b></p><p><b> Y</b></p><p> 圖5-2二進制程序框圖</p><p> 由于給定的
23、轉(zhuǎn)速上限值是以十進制的形式存在于44H---47H 單元中,而比較程序所需要的是二進制數(shù),故把二進制數(shù) 轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。轉(zhuǎn)換后十進制數(shù)存入在R3R4中。</p><p> 5.3脈沖個數(shù)的求取</p><p> 千位的求取是這樣的,該數(shù)值先減去1000,這時標志位加1,如果差值還大于1000,則返回繼續(xù)作差,直到差值小于1000為止,這時往下執(zhí)行,由于在上述過程中多加了一個1,所以這
24、時標志位還應當再減去一個1.百位及個位的求取按照同樣的道理進行,這樣所記標志位即我們計數(shù)器的讀數(shù).</p><p><b> Y</b></p><p><b> N</b></p><p><b> 圖5-3</b></p><p><b> 5.4鍵盤電路
25、</b></p><p> 數(shù)字轉(zhuǎn)速表的鍵盤操作應具有3個功能,即:啟動、停止、復位。確定矩陣式鍵盤上那個按鍵被按下通常采用的是行掃描法 ,其過程如圖5-4所示。</p><p> 圖5-4鍵盤掃描流程圖</p><p><b> 第6章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p> 6.1 軟件模擬仿真<
26、;/p><p> 試驗所涉及的2個軟件keil和proteus,以下是仿真步驟。</p><p> 程序調(diào)試部分keil:先新建一個工程,并保存在所建工程彈出的對話框中選擇AT89C52處理器。新建一個文檔以編輯程序,將所設計的程序輸入到新建文檔中,并保存文檔.asm(匯編源文件)。將所保存的文檔添加到工程中去,再進行工程配置,點擊Project菜單下的Options for Target
27、 ,在彈出的對話框中設晶振為12MHZ,將Create HEX File打上勾,再編譯文件。</p><p> 仿真部分proteus:運行proteus的ISIS后進入仿真界面將所需元件選擇好,根據(jù)原理圖畫出仿真圖,待仿真圖換好后雙擊AT89C52寫入由keil所產(chǎn)生的程序,按開始進行仿真。</p><p><b> 6.2 硬件調(diào)試</b></p>
28、<p> 硬件調(diào)試的步驟如下:接通電源和數(shù)據(jù)線,通過軟件將在keil中生成的HEX文件下載到單片機板子上,先對板子關(guān)電當顯示請上電時按下單片機上的電源開關(guān)按鈕上電下載程序到單片機中,通過按鍵和LED的顯示進行調(diào)試。</p><p> 當程序下載完之后,按下電源開關(guān),LED上顯示初始狀態(tài),按下啟動鍵顯示接收數(shù)據(jù)的狀態(tài),按下停止鍵后顯示當前所記錄的數(shù)據(jù),按下復位鍵則顯示初始狀態(tài)。</p>
29、<p><b> 第7章 總結(jié)與體會</b></p><p> 課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新日異,單片機已經(jīng)成為當今計算機應用中空前活躍的領(lǐng)域, 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p
30、><p> 回顧起此次單片機課程設計,至今我仍感慨頗多,的確,從選題到定稿,從理論到實踐,在整整兩星期的日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學到很多很多的的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務,從而提高自己的實際動手
31、能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,比如說三極管PNP管腳不懂怎么放置,不懂分得二極管的正負極,對單片機匯編語言掌握得不好……通過這次課程設計之后,一定把以前 所學過的知識重新溫故。</p><p> 這次的課程設計終于順利完成了,在設計中遇到了很
32、多編程問題,最后在 老師的辛勤指導下,終于迎刃而解。同事,在 老師的身上我學得到很多實用的知識,在此我表示感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示衷心的感謝。</p><p> 第8章 參考文獻 </p><p> 1、劉國榮.單片微型計算機技術(shù).機械工業(yè)出版社,1996</p><p> 2 、張迎新.單片微型計算機原理
33、、應用及接口技術(shù).國防工業(yè)出版社,1993</p><p> 3、房小翠.編單片機實用系統(tǒng)設計技術(shù).國防工業(yè)出版社,1999</p><p> 4、何立民.編單片機應用系統(tǒng)設計.北航出版社,2005</p><p> 5、曹琳琳.編單片機原理及接口技術(shù).國防科技大學出版社,2000</p><p><b> 附錄</b
34、></p><p><b> 程序清單</b></p><p> ORG 0000H</p><p> SJMP MAIN</p><p> ORG 0003H</p><p> SJMP FWE0</p><p> ORG 000BH</
35、p><p> SJMP FWT0</p><p> ORG 0013H</p><p> SJMP FWE1</p><p> ORG 001BH</p><p> SJMP FET1</p><p> ORG 0030H ; 設置中斷向量<
36、/p><p> MAIN: MOV TMOD,#52H ;寫入工作方式字</p><p> MOV TH1,#00H </p><p> MOV TL1,#00H ;寫入計數(shù)初值</p><p> MOV TH0,#56</p><p> MOV TL0,#56&l
37、t;/p><p> MOV R1,#50H ;初始化定時器:T1為計數(shù)方式1 ,T0為計數(shù)方式0</p><p> MOV R4,#50 ;R4為輔助T0計時 </p><p> MOV R0,#40H ;R0作為指針</p><p><b
38、> SETB ET1</b></p><p><b> SETB ET0</b></p><p><b> SETB EX0</b></p><p><b> SETB EX1</b></p><p><b> SETB IT0&
39、lt;/b></p><p><b> SETB IT1</b></p><p> SETB EA ;開放中斷,并設置中斷方式</p><p> MOV 50H,#08H</p><p> MOV 51H,#06H</p><p> MOV 5
40、2H,#02H</p><p> MOV 53H,#01H ;用做顯示時的片選</p><p><b> SJMP $</b></p><p> FWE0:SETB TR0</p><p> SETB TR1 ;啟動定時器0和1</p><p>
41、; SETB P3.6 ;顯示正常發(fā)光</p><p> CLR IE0 ;啟動完畢,關(guān)外部中斷</p><p><b> RET1</b></p><p> FWE1:CLR TR0</p><p> CLR TR1 ;停止定時器T
42、0和T1</p><p> CLR P3.6 ;不顯示</p><p> CLR IE1 ;停止后,停止信號無效</p><p><b> RET1</b></p><p> FWT0:DJNZ R4,RETN0 ;1秒定時未到,繼續(xù)</p&g
43、t;<p> CLR TR1 ;1秒定時到,關(guān)閉計數(shù)器</p><p> MOV R4,#50 ;R4置數(shù)50,下次測量時再用</p><p> ACALL JSH ;計算每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù),其值為二進制</p><p> 存放到30H 和31H中</p><p&g
44、t; ACALL BTOD</p><p> ACALL XSH ;調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序</p><p><b> RET1</b></p><p> FWT1:MOV TH1,#00H</p><p> MOV TL1,#00H ;重賦初值</p><
45、p> ACALL BJ ;調(diào)用報警程序</p><p><b> RET1</b></p><p> BTOD:LOPQ:CLR C ;清進位標志</p><p> MOV A,30H 16位數(shù)低8位放在A中</p><p&
46、gt; SUBB A,#0E8H ;A-0E8H放入A中</p><p> MOV 30H,A ;保留差值</p><p> MOV A,31H ;高8位</p><p> SUBB A,#03H ;A-03H放入A中</p><p&g
47、t; MOV A,31H ;保留差值</p><p> INC 40H ;千位加1</p><p> JNC LOPQ</p><p> DEC 40H ;千位減1</p><p> LOPB:CLR C
48、 ;清進位標志</p><p> MOV A,30H ;16位數(shù)低8位放在A中</p><p> SUBB A,#64H ;A-64H放入A中</p><p> MOV 30H,A ;保留差值</p><p> INC 41H ;
49、百位加1</p><p> JNC LOPB</p><p> DEC 41H ;求百位</p><p> LOPS:CLR C</p><p> MOV A,30H</p><p> SUBB A,#10</p><p> M
50、OV 30H,A</p><p> INC 42H</p><p> JNC LOPS</p><p> DEC 42H ;求十位</p><p> LOPG:ADD A,#10</p><p> MOV 43H,A</p><p&
51、gt;<b> CLR C</b></p><p> MOV A,#40H</p><p> SUBB A,#2</p><p> JNC RETN</p><p><b> ACALL BJ</b></p><p> RETN:RET
52、 ;求個位</p><p> DISP: MOV R0,#40H ;賦值</p><p> MOV R1,#50H</p><p> XSH:?。停希?P1,@R0 ;P1口為50單元中的內(nèi)容</p><p> MOV P0,@R1 ;P0口為40單元中的內(nèi)
53、容</p><p> INC R0 ;內(nèi)存單元加1</p><p><b> INC R1</b></p><p> CJNE R0,#44,NEXT ;判斷4位數(shù)是否顯示完</p><p> MOV R0,#40H</p><p> M
54、OV R1,#50H ;重新賦值</p><p> NEXT:JB P3.6,XSH</p><p><b> RET</b></p><p> BJ: MOV R1,#50H</p><p> XS: MOV P1,#0FH</p><p> M
55、OV P0,@R1</p><p> CJNE R1,#54H,GOON</p><p> MOV R1,#50H ;使顯示器顯示FFFF</p><p> GOON:CPL ,P3.0 ;發(fā)聲,報警</p><p> JNB P3.6,XS ;按下停止按扭,解除
56、警報</p><p><b> RET</b></p><p> 單片機原理與應用課程設計評分表</p><p><b> 班級:</b></p><p> 姓名: 學號:</p><p> 指導教師簽名:______
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