單片機(jī)課程設(shè)計---測量當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)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(shè)計思路- 8 -</p><p>　　3.1 設(shè)計方案

2、- 8 -</p><p>　　4 硬件電路的設(shè)計方案- 9 -</p><p>　　4.1 LED顯示部分的電路設(shè)計- 9 -</p><p>　　4.2 按鍵電路設(shè)計- 10 -</p><p>　　5 軟件設(shè)計方案- 11 -</p><p>　　5.1顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速 </p><p

3、>　　5.2十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)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(jié)與體會 -</b></p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn) -</b></p><p><b>　　附錄 -</b></p><p><b>　　第1章 前言</b></p>

5、<p>　　單片機(jī)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(yīng)用。雖然單片機(jī)的品種很多，但MCS-51系列單片機(jī)仍不失為單片機(jī)中的主流機(jī)型。本課程一MCS-51系列以及派生系列單片機(jī)芯片為主介紹單片機(jī)的原理與應(yīng)用，與其特點是由淺入深，注重接口技術(shù)和應(yīng)用。</p><p>　　近年來，微型計算機(jī)的發(fā)展速度足以讓世人驚嘆，以計算機(jī)為主導(dǎo)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)

6、域滲透，也使機(jī)電一體化的進(jìn)程大大加快。 機(jī)電一體化是當(dāng)今制造技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要傾向，也是我國機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必由之路?？梢哉J(rèn)為，它是用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點和方法，研究在機(jī)電系統(tǒng)和產(chǎn)品中如何將機(jī)械、計算機(jī)、信息處理和自動控制技術(shù)綜合應(yīng)用，以求機(jī)電系統(tǒng)和產(chǎn)品達(dá)到最佳的組合。機(jī)電一體化產(chǎn)品所需要的是嵌入式微機(jī)，而單片機(jī)具有體積小、集成度高、功能強(qiáng)等特點，適于嵌入式應(yīng)用。智能儀器、家用電器、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)控制等機(jī)電設(shè)備和產(chǎn)品中竟相使用單片機(jī)

7、。 就目前而言，單片機(jī)的發(fā)展勢頭依然不減，各種型號和功能更強(qiáng)的單片機(jī)和超級接口芯片不斷出現(xiàn)，進(jìn)一步向高層次發(fā)展的重要標(biāo)志就是構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和分布式網(wǎng)絡(luò)。世界上單片機(jī)芯片的產(chǎn)量以每年27%的速度遞增，到本世紀(jì)初已達(dá)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(jī)有著廣闊的應(yīng)用前景。本課程設(shè)計主要針對目前我國早期應(yīng)用比較廣泛的“MCS-51”單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的講解和分析。為使用和開發(fā)各類機(jī)電一體化設(shè)備和儀表建立基礎(chǔ)。</

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(zhuǎn)速表。電機(jī)轉(zhuǎn)速采用光電脈沖傳感器來測量，設(shè)置定時器/計數(shù)器T0和T1，利用其內(nèi)部定時器T1設(shè)置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T0設(shè)置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設(shè)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

9、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(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　第3章 總體設(shè)計思路</p><p><b>　　3.1 設(shè)計方案</b></p><p>　　該系統(tǒng)的功能概括起來就是能測量當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且進(jìn)行超速報警。

10、要完成此功能，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)速的測量，電機(jī)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(jī)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(shè)置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T0設(shè)置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設(shè)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

11、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(shè)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(dāng)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

12、電路的設(shè)計方案</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，硬件電路有三部分組成，即單片機(jī)按鍵電路，LED顯示器電路和程序存儲器</p><p>　　在單片機(jī)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(jī)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(shè)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(shè)定標(biāo)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(shè)計圖 </p><p>　　4.1 LED顯示部分的電路設(shè)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(jī)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(jī)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(shè)計</p>

15、<p>　　對按鍵電路的設(shè)計可以由2種方式：一種方式是直接按鍵設(shè)計，這種設(shè)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(shè)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(shè)計按鍵有3個啟動、停止、復(fù)位。由于課題調(diào)試采用的LK-51單片機(jī)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(shè)計方案</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，進(jìn)行模塊設(shè)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(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，轉(zhuǎn)速測量模塊。</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

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(dāng)前轉(zhuǎn)速程序流程圖</p><p>　　5.2十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制程序框圖 </p><p><b>　　N

18、</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖5-2二進(jìn)制程序框圖</p><p>　　由于給定的轉(zhuǎn)速上限值是以十進(jìn)制的形式存在于44H---47H 單元中，而比較程序所需要的是二進(jìn)制數(shù)，故把二進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換后十進(jìn)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(biāo)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(biāo)志位還應(yīng)當(dāng)再減去一個1.百位及個位的求取按照同樣的道理進(jìn)行,這樣所記標(biāo)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(zhuǎn)速表的鍵盤操作應(yīng)具有3個功能，即：啟動、停止、復(fù)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(shè)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(jìn)行工程配置，點擊Project菜單下的Options for Target ,在彈出的對話框中設(shè)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(jìn)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(jìn)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(jī)板子上，先對板子關(guān)電當(dāng)顯示請上電時按下單片機(jī)上的電源開關(guān)按鈕上電下載程序到單片機(jī)中，通過按鍵和LE

24、D的顯示進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　當(dāng)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(dāng)前所記錄的數(shù)據(jù)，按下復(fù)位鍵則顯示初始狀態(tài)。</p><p><b>　　第7章 總結(jié)與體會</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)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(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計算機(jī)應(yīng)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(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)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(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過

26、的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)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(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(fù)極，對單片機(jī)匯編語言掌握得不好……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前 所學(xué)過的知識重新溫故。</p><p>　　這次的課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在xx老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。同事，在xx老師的身上我學(xué)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(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示衷心的感謝。</p><p

28、>　　第8章 參考文獻(xiàn) </p><p>　　1、劉國榮.單片微型計算機(jī)技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　2 、張迎新.單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)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(jī)實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù).國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　4、何立民.編單片