1、目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295425554 第1章 概述1 HYPERLINK l _Toc295425555 2.1 根本原理2 HYPERLINK l _Toc295425556 2.2 設(shè)計(jì)思路2 HYPERLINK l _Toc295425557 2.3 設(shè)計(jì)方案2 HYPERLINK l _Toc295425558 第3章 硬件電路設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _Toc295425559 3.1按鍵設(shè)計(jì)電路圖4 HYPERLINK l _Toc295425560 3.2 顯示電路設(shè)計(jì)圖4 3.3脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)圖.5 HYPERLIN

2、K l _Toc295425561 第4章 軟件設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l _Toc295425562 4.1主程序流程及說(shuō)明6 HYPERLINK l _Toc295425563 4. 2中斷效勞子程序6 HYPERLINK l _Toc295425564 4.3鍵盤(pán)掃描程序7 HYPERLINK l _Toc295425565 第5章 系統(tǒng)調(diào)試及軟件仿真8 HYPERLINK l _Toc295425566 5.1 程序調(diào)試8 HYPERLINK l _Toc295425567 5.2 硬件電路調(diào)試9 HYPERLINK l _Toc295425569 第6章 總結(jié)10 HYPERLI

3、NK l _Toc295425570 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295425570 h 11 HYPERLINK l _Toc295425571 附錄A PAGEREF _Toc295425571 h 12 HYPERLINK l _Toc295425572 系統(tǒng)原理圖： PAGEREF _Toc295425572 h 12 HYPERLINK l _Toc295425573 附錄B PAGEREF _Toc295425573 h 13 HYPERLINK l _Toc295425574 程序清單： PAGEREF _Toc295425574 h 13概述隨著科學(xué)技術(shù)特別是微型計(jì)算機(jī)技

4、術(shù)的高速開(kāi)展，單片微機(jī)技術(shù)也獲得了飛速開(kāi)展。目前，單片機(jī)已經(jīng)在日常生活和控制領(lǐng)域等方面得到廣泛的應(yīng)用，它正為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一名工科學(xué)生應(yīng)該牢牢掌握這一重要技術(shù)。而課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)是我們提高單片機(jī)應(yīng)用能力的很好時(shí)機(jī)，也是我們學(xué)好這一課程的必經(jīng)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步穩(wěn)固我們前面所學(xué)理論知識(shí)，使我們對(duì)單片機(jī)理論知識(shí)有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。另外通過(guò)這一真正意義上的實(shí)踐活動(dòng)，我們可以從中發(fā)現(xiàn)自己缺乏之處并能夠在自己的深思下和老師的指導(dǎo)下得到及時(shí)的解決。再次，它能使我們的應(yīng)用能力和科技創(chuàng)新能力得到較大的提高。本課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)在測(cè)速方面的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

5、目前單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)在電機(jī)轉(zhuǎn)速等為控制對(duì)象的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而在這一控制過(guò)程中必須通過(guò)單片機(jī)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。本課程設(shè)計(jì)利用89C51單片機(jī)及外圍電路來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)速表。通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的方波脈沖來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速，同時(shí)其具體數(shù)值也可以在LED上顯示出來(lái)。單片機(jī)作為嵌入式微控制器在工業(yè)測(cè)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。本課程以MCS-51系列與其特點(diǎn)是由淺入深，注重接口技術(shù)和應(yīng)用。機(jī)電一體化是當(dāng)今制造技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)展的主要傾向，也是我國(guó)機(jī)電工業(yè)開(kāi)展的必由之路?？梢哉J(rèn)為，它是用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)和方法，研究在機(jī)電系統(tǒng)

6、和產(chǎn)品中如何將機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)綜合應(yīng)用，以求機(jī)電系統(tǒng)和產(chǎn)品到達(dá)最正確的組合。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(diǎn)，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)。第2章 工作原理和設(shè)計(jì)思路及方案2.1 根本原理本次課程設(shè)計(jì)用STC89C52作為主控器組成一個(gè)轉(zhuǎn)速表。電機(jī)轉(zhuǎn)速采用光電脈沖傳感器來(lái)測(cè)量，通過(guò)設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0為1S，設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1為計(jì)數(shù)器對(duì)光電傳感器傳過(guò)來(lái)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)測(cè)速采用測(cè)周法，即每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個(gè)脈沖，那么設(shè)在1s內(nèi)測(cè)量的脈沖個(gè)數(shù)為n，故測(cè)到轉(zhuǎn)速n就是脈

7、沖頻率，再乘以60就是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在此期間定時(shí)1s，在1s內(nèi)允許中斷，每中斷一次，軟件計(jì)數(shù)器加1，1s后，關(guān)閉中斷，那么軟件計(jì)數(shù)器即為1s內(nèi)的脈沖數(shù)，通過(guò)計(jì)數(shù)一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)定時(shí)器的脈沖數(shù)通過(guò)軟硬件結(jié)合工作即可測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.2 設(shè)計(jì)思路為了確定其設(shè)計(jì)方案，首先必須構(gòu)思好初步的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)驗(yàn)仿真條件，初步的設(shè)計(jì)思路可以總結(jié)如下：(1) 當(dāng)前轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)顯示用4段LED數(shù)碼管。(2) 鍵盤(pán)采用獨(dú)立式鍵盤(pán)，需要3個(gè)鍵。(3) 采樣時(shí)間用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0來(lái)實(shí)現(xiàn)。(4) 用定時(shí)/計(jì)數(shù)器1來(lái)統(tǒng)計(jì)采樣時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)速。2.3 設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思

8、路，可以確定該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，圖1為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)框圖。硬件主要由三局部組成，即單片機(jī)、鍵盤(pán)、LED顯示器。單片機(jī)采用STC89C52。要求測(cè)量的脈沖直接用另一個(gè)單片機(jī)產(chǎn)生提供。在單片機(jī)中，定時(shí)功能既可以由硬件定時(shí)/記數(shù)器實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)軟件定時(shí)實(shí)現(xiàn)。硬件定時(shí)是利用單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器定時(shí)，啟動(dòng)以后定時(shí)器可與CPU并行工作，不占用CPU時(shí)間，CPU有較高的工作效率。采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)并用的方式，即用T0溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)50ms定時(shí)，通過(guò)軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)1s定時(shí)。定時(shí)器的TMOD用于設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式03，并確定用于定時(shí)還是用于計(jì)數(shù)。TCON主要功能是為定時(shí)器在溢出時(shí)設(shè)定標(biāo)志位，

9、并控制定時(shí)器的運(yùn)行或停止等。硬件電路設(shè)計(jì)如圖2.1所示。 圖2.1 硬件電路設(shè)計(jì)第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1按鍵設(shè)計(jì)電路圖對(duì)于按鍵電路的設(shè)計(jì)可以有2種方式：一種方式是直接按鍵設(shè)計(jì)，也稱(chēng)獨(dú)立按鍵，這種設(shè)計(jì)電路適用于按鍵較少的控制，具有按鍵電路簡(jiǎn)單，編程方便等優(yōu)點(diǎn)；另一種方式是矩陣式鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)，它適用于對(duì)控制按鍵較多的電路控制， 占用較少的I/O接口，但是按鍵電路復(fù)雜，編程比擬復(fù)雜。本課題總共需要3按鍵，所以采用獨(dú)立按鍵設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)圖如：由上到下的按鍵分別是復(fù)位、停止、啟動(dòng)。圖3.1. 按鍵電路3.2 顯示電路設(shè)計(jì)圖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(jī)所接收的脈沖轉(zhuǎn)換來(lái)的BCD

10、碼，以及開(kāi)始測(cè)速時(shí)的各種狀態(tài)。硬件電路連接是單片機(jī)P0.0P0.7接數(shù)碼管的由AG、DP 8個(gè)各管腳，P2.0P2.3接數(shù)碼管的控制端W4、W3、W2、W1采用共陽(yáng)極連接的方法連接圖如下圖。圖3.2顯示電路3.3脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)圖在實(shí)際做試驗(yàn)是由另一塊單片機(jī)產(chǎn)生脈沖，在本次設(shè)計(jì)中我讓另一塊單片機(jī)輸入1Hz頻率的脈沖，并把脈沖接到現(xiàn)實(shí)的單片機(jī)的P3.5口進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖3.3 脈沖電路 第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程及說(shuō)明本次設(shè)計(jì)用T0做定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為50ms 、T1作計(jì)數(shù)器，都設(shè)置為工作方式一。在主程序鐘通過(guò)先重裝初值，然后再檢測(cè)按鍵，根據(jù)按鍵的狀態(tài)和定時(shí)器的狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的子程序。程序流程如圖

11、4.1所示圖4.1主程序流程圖4. 2中斷效勞子程序當(dāng)定時(shí)器的50MS的定時(shí)時(shí)間到時(shí)，假設(shè)計(jì)數(shù)值大于20次就改變定時(shí)器的狀態(tài)位并清定時(shí)器的計(jì)數(shù)值。圖4.2中斷程序流程圖 4.3鍵盤(pán)掃描程序數(shù)字轉(zhuǎn)速表的鍵盤(pán)操作應(yīng)具有3個(gè)功能，即：?jiǎn)?dòng)、停止、復(fù)位。本次采用的是直接連接的獨(dú)立式按鍵，在鍵盤(pán)掃描過(guò)程中必須解決以下問(wèn)題：1、是否有鍵按下；2、是哪一個(gè)鍵按下；3是不是有抖動(dòng)；4、按鍵是不是松開(kāi)。故在程序應(yīng)該注意以上問(wèn)題，不然會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，不能正確的對(duì)按鍵進(jìn)行識(shí)別。圖4.3為鍵盤(pán)流程圖：圖4.3按鍵流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試及軟件仿真5.1 程序調(diào)試試驗(yàn)所涉及的2個(gè)軟件Keil uVsion2和proteus,

12、以下是仿真步驟。 程序調(diào)試局部：uVsion2先新建一個(gè)工程，選擇芯片為AT89C52然后點(diǎn)擊是,然后彈出是否參加標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)文件，點(diǎn)擊否，再新建一個(gè)文件，保存為“文件名.C。然后點(diǎn)開(kāi)工程窗口的Target右鍵單擊出現(xiàn)彈出菜單，選擇添加文件到工程，選到剛剛新建的文件然后點(diǎn)擊OK，輸入程序，點(diǎn)擊工程選擇，選中Output中的Creat Hex File，然后編譯，連接生成Hex文件，有錯(cuò)誤修改后再編譯鏈接。當(dāng)編譯結(jié)果中沒(méi)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)證明該程序已不存在語(yǔ)法錯(cuò)誤。是否能完成課題所要求的功能那么需要進(jìn)行仿真。仿真局部：運(yùn)行proteus的ISIS后進(jìn)入仿真界面將所需元件選擇好，根據(jù)原理圖畫(huà)出仿真圖，待仿真圖

13、換好后雙擊AT89C52導(dǎo)入Keil uVsion2所產(chǎn)生的后綴名為.HEX文件，按開(kāi)始鍵進(jìn)行仿真。 當(dāng)輸入脈沖為6HZ時(shí)輸出為360rad/min。5.2 硬件電路調(diào)試硬件調(diào)試的步驟如下：接通電源和數(shù)據(jù)線，通過(guò)軟件將在Keil uVsion2中生成的HEX文件下載到單片機(jī)板子上，先對(duì)板子關(guān)電當(dāng)顯示請(qǐng)上電時(shí)按下單片機(jī)上的電源開(kāi)關(guān)按鈕上電下載程序到單片機(jī)中，通過(guò)按鍵和LED的顯示進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)程序下載完之后，按下電源開(kāi)關(guān)，LED上顯示初始狀態(tài)，按下啟動(dòng)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)位鍵那么顯示初始狀態(tài),關(guān)閉所有數(shù)碼管，為全黑狀態(tài)。第6章 總結(jié)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在

14、功能上完全滿(mǎn)足要求，說(shuō)明設(shè)計(jì)是有效的。具體來(lái)說(shuō)，鍵盤(pán)上的各鍵都有效果，且能實(shí)現(xiàn)其功能；顯示器也完全能滿(mǎn)足要求；轉(zhuǎn)速的測(cè)量根本上無(wú)誤差，之所以還存在很小的誤差是因?yàn)樵谟?jì)算上計(jì)算誤差?？偟膩?lái)說(shuō)，本設(shè)計(jì)是合理的，但應(yīng)當(dāng)指出的是此系統(tǒng)還可以采用其它更好的方案，從而到達(dá)更好的效果。譬如在軟件方面，鍵盤(pán)掃描程序和LED顯示子程序等，但為了便于快速看懂程序，本程序沒(méi)有進(jìn)行一些復(fù)雜的處理，而是注重彰顯各個(gè)局部。另外，由于時(shí)間關(guān)系和能力的局限性，錯(cuò)誤之處難免，還請(qǐng)老師體諒。下面是我的一些體會(huì)與建議。 通過(guò)兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)，在老師的指導(dǎo)下和自己的努力下，我成功地完成了數(shù)字轉(zhuǎn)速表的設(shè)計(jì)，真正地感覺(jué)到在這段

15、時(shí)間里受益良多，這主要表現(xiàn)在：一是對(duì)之前所學(xué)的理論知識(shí)得到了很大的穩(wěn)固和提高；二是對(duì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)單片機(jī)有關(guān)的設(shè)備儀器和軟件的使用有了很深的認(rèn)識(shí)；三是對(duì)硬件設(shè)計(jì)，特別是軟件設(shè)計(jì)有了較強(qiáng)的掌握；四是進(jìn)一步培養(yǎng)了自己的思維，提高了動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。盡管在此之前，我已經(jīng)做過(guò)不少專(zhuān)業(yè)課的課程設(shè)計(jì)，但這一次與前面的設(shè)計(jì)有很大的不同，其中最大的不同是，系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后需在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，調(diào)試的成功與否具有直接否決權(quán)，而這一過(guò)程恰恰是我們最不敢面對(duì)的，也是最具有難度的。這一過(guò)程能夠考驗(yàn)我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)，同時(shí)也能真正地考察我們對(duì)這門(mén)課程的應(yīng)用能力。因此，突出這一環(huán)節(jié)的重要性，是完全正確的。在實(shí)驗(yàn)

16、室調(diào)試過(guò)程中，我不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。重點(diǎn)解決了鍵盤(pán)輸入、調(diào)用顯示和設(shè)計(jì)程序計(jì)算等問(wèn)題?？傊?，本次設(shè)計(jì)的收獲是以往任何課程設(shè)計(jì)無(wú)法相比的。因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)是真正意義上的課程設(shè)計(jì)，在形式上更具有實(shí)際意義。另外老師也非常負(fù)責(zé)。在這里向老師表示真心的感謝。參考文獻(xiàn)1 周向紅,劉國(guó)繁.51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程. 北京航空航天大學(xué) 出版社, 20212 王迎旭.單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，20213 張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20034 何立民.編單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北航出版社，20005 求是科技.8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)完全手冊(cè)人民郵電出版社，2006附錄A系統(tǒng)原理圖：附錄B程序清單：#include/頭文件#define uchar unsigned char/宏定義#define uint unsigned int/宏定義 ucharcode tab=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90, 0 x88,0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,0 x8E; /共陽(yáng)數(shù)碼管代碼 0-Fuint Count=0;/定時(shí)器中斷的次數(shù)uint Key_Stat