数字转速表课程设计1文档格式.docx

1、90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操

2、作系统。单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪

3、器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。 就目前而言，单片机的发展势头依然不减，各种型号和功能更强的单片机和超级接口芯片不断出现，进一步向高层次发展的重要标志就是构成多机系统和分布式网络。世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增，到本世纪初已达30亿片，而我国的年需求量也超过了亿片的数量，这表明单片机有着广阔的应用前景。本课程设计主要针对目前我国早期应用比较广泛的“MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。为使用和开发各类机电一体化设备和仪表建立基础。第2章 基本原理 利用AT89C51作为主控器组成一个转速表。电机转速采用光电脉冲传感器来测量，设置定时器/计数器

4、T0和T1，利用其内部定时器T1设置为定时方式，且定时时间为1s。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式，设在1s内测量的脉冲个数为n，又由于脉冲频率为60个脉冲/转，故测到转速n就是脉冲频率。定时1s，在1s内允许中断，每中断一次，软件计数器加1，1s后，关闭中断，则软件计数器即为1s内的脉冲数，通过计数一定时间内通过定时器的脉冲数通过软硬件结合工作即可测出电机的转速。第3章 总体设计思路3.1 设计方案该系统的功能概括起来就是能测量当前电机的转速，并且进行超速报警。要完成此功能，关键在于转速的测量，电机转速采用传感器或由信号发生器的方波脉冲信号来模拟，因此只要在给定的时间内对脉冲计数，即可测

5、出转速。例如，可将脉冲信号接到引脚，外部中断1选择边沿触发方式。MCS-51单片机内有两个定时器/计数器T0和T1，利用其内部定时器T1设置为定时方式，且定时时间为1s。定时1s，在1s内允许中断，没中断一次，软件计数器加1，1s后，关闭中断，则软件计数器即为1s内的脉冲数，设为m ，则转速n=m。我们采用8031作为基本元件. 在P3.6 口输入脉冲, 按下启动键后开始输入脉冲, 输入脉冲的同时,定时器和计数器开始工作,这期间允许中断,当定时器到时时,定时器和计数器停止工作。此时计数器已经统计1s内的脉冲数即转速。第4章 硬件电路的设计方案根据设计要求和设计思路，硬件电路有三部分组成，即单片

6、机按键电路，LED显示器电路和程序存储器在单片机中，定时功能既可以由硬件（定时/记数器）实现，也可通过软件定时实现。硬件定时是利用单片机内定时器定时，启动以后定时器可与CPU并行工作，不占用CPU时间，CPU有较高的工作效率。采用硬件定时和软件定时并用的方式，即用T0溢出中断功能实现50ms定时，通过软件延时程序实现1s定时。定时器的TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式03，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。LED显示器8031脉冲源键盘 图4-1硬件电路设计图 4.1 LED显示部分的电路设计本课题所采用得是由LED（数

7、码管）作为显示电路，用以显示由单片机所接收的脉冲来转换的BCD码，以及开始测速时的初始状态。其硬件电路连接是单片机P0.0P0.7接数码管的由AG的8各管脚，P2.4P2.7接数码管的控制端，采用共阴极连接的方法连接图如图4-2所示。 图4-2 LED 显示电路图4.2 按键电路设计对按键电路的设计可以由2种方式：一种方式是直接按键设计，这种设计电路适用于按键较少的控制；另一种方式是矩阵式键盘的设计，它适用于对控制按键较多的电路控制。本课题总共设计按键有3个启动、停止、复位。由于课题调试采用的LK-51单片机键盘采用的是矩阵式键盘，为方便电路的调试，因此我所采用矩阵键盘作为控制按键。接法如图4

8、-3所示。 图4-3 按键图4.3程序设计总图 图4-4 总 图 第5章 软件设计方案 根据设计要求和设计思路，进行模块设计。8279的初始化程序模块，定时计数程序模块，数制转换模块，显示模块，转速测量模块。5.1显示当前转速转速的显示我们采用了动态扫描的工作方式，LED数码显示管采用4联工阴极显示器，该器件内部已将4个数码显示器的同名字段端并接在一起，从上到下4个数码管的公共阴极分别由一个引脚引出，L1L4表示。P1口为字型口，P2口为字位口，每个口都经过集电极开路形式的驱动器74LS47驱动。得到脉冲个数nT0开始定时T1开始计数脉冲个数m转化为转速n 显示子程序图5-1显示当前转速程序流

9、程图5.2十进制转换为二进制程序框图 N Y图5-2二进制程序框图由于给定的转速上限值是以十进制的形式存在于44H-47H 单元中，而比较程序所需要的是二进制数，故把二进制数 转换成十进制数。转换后十进制数存入在R3R4中。5.3脉冲个数的求取 千位的求取是这样的,该数值先减去1000,这时标志位加1,如果差值还大于1000,则返回继续作差,直到差值小于1000为止,这时往下执行,由于在上述过程中多加了一个1,所以这时标志位还应当再减去一个1.百位及个位的求取按照同样的道理进行,这样所记标志位即我们计数器的读数.图5-35.4键盘电路数字转速表的键盘操作应具有3个功能，即：启动、停止、复位。确

10、定矩阵式键盘上那个按键被按下通常采用的是行扫描法 ，其过程如图5-4所示。图5-4键盘扫描流程图第6章 系统调试6.1 软件模拟仿真 试验所涉及的2个软件wave6000和proteus,以下是仿真步骤。 程序调试部分wave6000:先新建一个工程，并保存在所建工程弹出的对话框中选择AT89C52处理器。新建一个文档以编辑程序，将所设计的程序输入到新建文档中，并保存文档.asm（汇编源文件）。将所保存的文档添加到工程中去，再进行工程配置，点击Project菜单下的Options for Target ,在弹出的对话框中设晶振为12MHZ，将Create HEX File打上勾，再编译文件。仿

11、真部分proteus:运行proteus的ISIS后进入仿真界面将所需元件选择好，根据原理图画出仿真图，待仿真图换好后双击AT89C52写入由wave6000所产生的程序，按开始进行仿真。 6.2 硬件调试硬件调试的步骤如下：接通电源和数据线，通过软件将在wave6000中生成的HEX文件下载到单片机板子上，先对板子关电当显示请上电时按下单片机上的电源开关按钮上电下载程序到单片机中，通过按键和LED的显示进行调试。当程序下载完之后，按下电源开关，LED上显示初始状态，按下启动键显示接收数据的状态，按下停止键后显示当前所记录的数据，按下复位键则显示初始状态。第7章 总结与体会课程设计是培养学生综

12、合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学

13、的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管PNP管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不好通过这次课程设计之后，一定把以前 所学过的知识重新温故。 这次的课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在李老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同事，在李老师的身上我学得到很多实用的知识，在此我表示感谢！同时，对

14、给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示衷心的感谢。第8章 参考文献 1、刘国荣.单片微型计算机技术.机械工业出版社，19962 、张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.国防工业出版社，19933、房小翠.编单片机实用系统设计技术.国防工业出版社，19994、何立民.编单片机应用系统设计.北航出版社，20055、曹琳琳.编单片机原理及接口技术.国防科技大学出版社，2000附录程序清单 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ;定时器T0中断 ORG 0030H MAIN:MOV SP,#50H ;设置堆栈区 MOV 30H,#0 ;计数单元清零

15、MOV 31H,#0 MOV 7AH,#11H ;复位状态字型码送缓冲区 MOV 7BH,#11H MOV 7CH,#11H MOV 7DH,#11H MOV 01H,#14H MOV TMOD,#51H ;设置T0、T1的工作方式字 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#0 MOV TL1,#0 ;T0、T1置初值 CLR TR1 CLR TR0 CLR ET0 CLR EALOOP1:LCALL DISPLAY ;重复、显示查键 LCALL KEY CLR C CJNE A,#0FH,LOOP2 JNC LOOP1LOOP2:CJNE A,#00H,LOO

16、P3 ;启动键没被按下 SETB ET0 SETB TR0 SETB EA SETB TR1 LJMP LOOP1LOOP3:CJNE A,#01H,LOOP4 ;停止键没被按下LOOP4:CJNE A,#02H,LOOP1 ;回复键没被按下 LJMP MAINDVT0: PUSH PSW ;T0中断程序 PUSH ACC ;相关内容入堆栈 MOV TL0,#0B0H ;T0重置初值 DJNZ 01H,RTN ;定时1s未到 MOV 31H,TH1 MOV 30H,TL1 ;计数器T1清零，准备下一轮计数 MOV TL1,#0 LCALL HEXBCD LCALL DISPLAY RTN:PO

17、P ACC POP PSW RETIHEXBCD:PUSH PSW ;数码转换化子程序 SETB RS0 SETB RS1 MOV A,30H MOV B,#60 MUL AB MOV 31H,B MOV 30H,A LCALL EXCH ;二进制到BCD码的转化 MOV A,33H ;以下是将转化后的BCD码 存入相应的缓存区 ANL A,#0FH MOV 7BH,A MOV A,33H SWAP A MOV 7AH,A MOV A,32H MOV 7DH,A MOV 7CH,A CLR RS0 CLR RS1 RET EXCH:MOV 40H,#0 MOV 41H,#0 MOV R7,#1

18、0H LP1: MOV R0,#30H MOV R6,#2 LP2: MOV A,R0 RLC A MOV R0,A INC R0 DJNZ R6,LP2 MOV R1,#41H MOV R5,#02H LP3: MOV A,R1 ADDC A,R1 DA A MOV R1,A DEC R1 DJNZ R5,LP3 DJNZ R7,LP1 MOV 33H,40H MOV 32H,41H KEY:按键扫描程序 JB P3.0,X1 LCALL DISPLAY ;延时去抖 MOV A,#0 SJMP X4 X1: JB P3.1,X2 MOV A,#1 X2: JB P3.2,X3 MOV A,#

19、2 X3: MOV A,#0FH X4:DISPLAY:PUSH ACC ;A，PSW MOV DPTR,#TAB MOV R0,#7AH MOV R6,#0FEH NEXT:MOV A,R0 ;扫描显示初始化 MOVC A,A+DPTR ;四位扫描轮流显示 MOV P0,A MOV A,R6 MOV P2,A ACALL DAY MOV P2,#0FFH ;显示中的消隐处理 RL A MOV R6,A CJNE R6,#0EFH,NEXT POP ACCTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H;字形码表80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0BFH; DAY: MOV R4,#4 ;软件延时1s D1: MOV R7,#123 DJNZ R7,$ DJNZ R4,D1 END电气与信息工程系课程设计评分表项 目评 价设计方案的合理性与创造性开发板焊接及其调试完成情况硬件设计或软件编程完成情况*硬件测试或软件调试结果*设计说明书质量设计图纸质量答辩汇报的条理性和独特见解答辩中对所提问题的回答情况完成任务情况独立工作能力组织纪律性（出勤率）综合评分 指导教师签名：_ 日 期： _