單片機課程設計---測量當前電機的轉速

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄- 6 -</b></p><p>　　1 前言- 7 -</p><p>　　2 基本原理- 8 -</p><p>　　3 總體設計思路- 8 -</p><p>　　3.1 設計方案

2、- 8 -</p><p>　　4 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 -</p><p>　　4.2 按鍵電路設計- 10 -</p><p>　　5 軟件設計方案- 11 -</p><p>　　5.1顯示當前轉速 </p><p

3、>　　5.2十進制轉換為二進制框圖……………………………………………………………</p><p>　　5.3脈沖個數(shù)求取 -</p><p>　　-5.4鍵盤電路-</p><p><b>　　6 系統(tǒng)調(diào)試 -</b></p><p>　　6.1 軟件模擬仿真--</p><p>　

4、　6.2 硬件調(diào)試--</p><p><b>　　7總結與體會 -</b></p><p><b>　　8 參考文獻 -</b></p><p><b>　　附錄 -</b></p><p><b>　　第1章 前言</b></p>

5、<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理與應用，與其特點是由淺入深，注重接口技術和應用。</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作為一種嶄新的生產(chǎn)力，正在向社會的各個領

6、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。可以認為，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綜合應用，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

7、。 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。</

8、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速表。電機轉速采用光電脈沖傳感器來測量，設置定時器/計數(shù)器T0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，故測到轉速n就是脈沖頻率。定時1s，在1s

9、內(nèi)允許中斷，每中斷一次，軟件計數(shù)器加1，1s后，關閉中斷，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)通過軟硬件結合工作即可測出電機的轉速。</p><p>　　第3章 總體設計思路</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速，并且進行超速報警。

10、要完成此功能，關鍵在于轉速的測量，電機轉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，故測到轉速n就是脈沖頻率。定時1s，在1s

11、內(nèi)允許中斷，沒中斷一次，軟件計數(shù)器加1，1s后，關閉中斷，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)即轉速。</p><p>　　第4章 硬件

12、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/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

13、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><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    本課題所采用得是由L

14、ED（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4-2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>

15、<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</p><p>　　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-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>&l

16、t;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</p><p>　　程序模塊，定時計數(shù)程序模塊，數(shù)制轉換模塊，顯示模塊，轉速測量模塊。</p><p>　　轉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

17、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><p>　　圖5-1顯示當前轉速程序流程圖</p><p>　　5.2十進制轉換為二進制程序框圖 </p><p><b>　　N

18、</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖5-2二進制程序框圖</p><p>　　由于給定的轉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) 轉換成十進制數(shù)。轉換后十進制數(shù)存入在R3R4中</p><p>　　5.3脈沖個

19、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>&l

20、t;p><b>　　N</b></p><p><b>　　圖5-3</b></p><p><b>　　5.4鍵盤電路</b></p><p>　　數(shù)字轉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

21、><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</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

22、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 ,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

23、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><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，先對板子關電當顯示請上電時按下單片機上的電源開關按鈕上電下載程序到單片機中，通過按鍵和LE

24、D的顯示進行調(diào)試。</p><p>　　當程序下載完之后，按下電源開關，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><p><b>　　第7章 總結與體會</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

25、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)技術是十分重要的。</p><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

26、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合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手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

27、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，在設計中遇到了很多編程問題，最后在xx老師的辛勤指導下，終于迎刃而解。同事，在xx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

28、>　　第8章 參考文獻 </p><p>　　1、劉國榮.單片微型計算機技術.機械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　2 、張迎新.單片微型計算機原理、應用及接口技術.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.國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　4、何立民.編單片