數(shù)字轉(zhuǎn)速表課程設(shè)計--- 數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 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(shè)計 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　

2、　班 級 電氣0785 </p><p>　　學 號 </p><p>　　課 程 設(shè) 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(shè)計 </p>

3、<p>　　專業(yè)班級 電氣工程0785 </p><p>　　任務書下達日期 2010 年 5 月 3 日</p><p>　　任務完成日期 2010年 5 月 17 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄- 6 -<

4、/b></p><p>　　第1章 前言- 7 -</p><p>　　第2章 基本原理- 8 -</p><p>　　第3章 總體設(shè)計思路- 8 -</p><p>　　3.1 設(shè)計方案- 8 -</p><p>　　第4章 硬件電路的設(shè)計方案- 9 -</p><p>　　4

5、.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>　　第5章 軟件設(shè)計方案- 11 -</p><p>　　5.1顯示當前轉(zhuǎn)速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>&

6、lt;b>　　- 11 -</b></p><p>　　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 -&l

7、t;/p><p>　　第8章 參考文獻- 18 -</p><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

8、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(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

9、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(shè)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

10、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(shè)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(shè)備和儀表建立基礎(chǔ)。</p><p><b>　　第2章 基本原理</b></p><p>　　利用AT89

11、C51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(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

12、測出電機的轉(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

13、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(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

14、>　　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(zhuǎn)速。</p><p>　　第4章 硬件電路的設(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，即單片機按鍵電路，LED顯示器電路和程序存

15、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

16、為定時器在溢出時設(shè)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(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

17、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><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

18、于對控制按鍵較多的電路控制。本課題總共設(shè)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><b>　　圖4-3按鍵電路</b></p><p><b>　　圖4-3按鍵電路</b></p><p>

19、;　　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

20、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(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<

21、/b></p><p>　　圖5-2二進制程序框圖</p><p>　　由于給定的轉(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100

22、0,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><p><b>　　N</b></p><p

23、><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><b>　　。</b></p>

24、;<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框中選

25、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后進入仿真界面將所需元件選擇

26、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(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

27、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><p><b>　　第7章 總結(jié)與體會</b></p><p>　　課程設(shè)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)

28、,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><p>　　回顧起此次單片機課程設(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，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，

29、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(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

30、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(shè)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(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>

31、　　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、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(shè)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

32、統(tǒng)設(shè)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></p><p><b>　　程序清單</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　SJMP

33、 MAIN</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　SJMP FWE0</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　SJMP FWT0</p><p>　　ORG 0013H</p><p>　　SJMP FWE1</p><p

34、>　　ORG 001BH</p><p>　　SJMP FET1</p><p>　　ORG 0030H ; 設(shè)置中斷向量</p><p>　　MAIN: MOV TMOD,#52H ；寫入工作方式字</p><p>　　MOV TH1,#00H </p><p

35、>　　MOV TL1,#00H ；寫入計數(shù)初值</p><p>　　MOV TH0,#56</p><p>　　MOV TL0,#56</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

36、 ；R4為輔助T0計時 </p><p>　　MOV R0,#40H ；R0作為指針</p><p><b>　　SETB ET1</b></p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　SET

37、B EX0</b></p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETB IT0</b></p><p><b>　　SETB IT1</b></p><p>　　SETB EA ；開放中斷

38、，并設(shè)置中斷方式</p><p>　　MOV 50H,#08H</p><p>　　MOV 51H,#06H</p><p>　　MOV 52H,#02H</p><p>　　MOV 53H,#01H ；用做顯示時的片選</p><p><b>　　SJMP $</b>

39、</p><p>　　FWE0：SETB TR0</p><p>　　SETB TR1 ；啟動定時器0和1</p><p>　　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><

40、b>　　RET1</b></p><p>　　FWE1：CLR TR0</p><p>　　CLR TR1 ；停止定時器T0和T1</p><p>　　CLR P3.6 ；不顯示</p><p>　　CLR IE1 ；停止后，停止信號無效&l

41、t;/p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　FWT0：DJNZ R4，RETN0 ；1秒定時未到，繼續(xù)</p><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</

42、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>　　ACALL BTOD</p><p>　　ACALL XSH ；調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序</p><p><b>　　RET1</b&

43、gt;</p><p>　　FWT1：MOV TH1，#00H</p><p>　　MOV TL1，#00H ；重賦初值</p><p>　　ACALL BJ ；調(diào)用報警程序</p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　BTOD：L

44、OPQ：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>　　SUBB A，#0E8H ；A-0E8H放入A中</p><p>　　MOV 30H，A ；保留差值</p><p&g

45、t;　　MOV A，31H ；高8位</p><p>　　SUBB A，#03H ；A-03H放入A中</p><p>　　MOV A，31H ；保留差值</p><p>　　INC 40H ;千位加1</p><p>　

46、　JNC LOPQ</p><p>　　DEC 40H ；千位減1</p><p>　　LOPB：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>　　SUBB A，#64H ；A-64

47、H放入A中</p><p>　　MOV 30H，A ；保留差值</p><p>　　INC 41H ；百位加1</p><p>　　JNC LOPB</p><p>　　DEC 41H ；求百位</p><p>

48、;　　LOPS：CLR C</p><p>　　MOV A，30H</p><p>　　SUBB A，#10</p><p>　　MOV 30H，A</p><p>　　INC 42H</p><p>　　JNC LOPS</p><p>　　DEC 42H

49、 ；求十位</p><p>　　LOPG：ADD A，#10</p><p>　　MOV 43H，A</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV A，#40H</p><p>　　SUBB A，#2</p>&

50、lt;p>　　JNC RETN</p><p><b>　　ACALL BJ</b></p><p>　　RETN：RET ；求個位</p><p>　　DISP： MOV R0，#40H ；賦值</p><p>　　MOV R1，#50H

51、</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)容</p><p>　　INC R0 ；內(nèi)存單元加1</p><p><b>　　INC R1</b></p

52、><p>　　CJNE R0,#44,NEXT ；判斷4位數(shù)是否顯示完</p><p>　　MOV R0,#40H</p><p>　　MOV R1,#50H ；重新賦值</p><p>　　NEXT:JB P3.6,XSH</p><p><b>　　RET</b

53、></p><p>　　BJ: MOV R1,#50H</p><p>　　XS: MOV P1,#0FH</p><p>　　MOV P0,@R1</p><p>　　CJNE R1,#54H,GOON</p><p>　　MOV R1,#50H ;使顯示器顯示FFFF&l

54、t;/p><p>　　GOON：CPL ,P3.0 ;發(fā)聲，報警</p><p>　　JNB P3.6，XS ；按下停止按扭，解除警報</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表</p><p>　　指導教