精品毕业论文--基于at89c51车轮转速测量系统的设计

精品毕业论文--基于at89c51车轮转速测量系统的设计内容摘要：

TL1 SBUF SCON PCON 00H 00H 00H 不定 00H 0********B 注： 表 41 中符号 *为随机状态。 PSW＝ 00H，表明选寄存器 0 组为工作寄存器组； SP＝ 07H，表明堆栈指针指向片内 RAM 07H 字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的内容写入到 08H 单元中； P0P3＝ FFH，表明已向各端口线写入 1，此时，各端口既可用于输入又可用于输 出。 IP＝ 00000B，表明各个中断源处于低优先级； IE＝000000B，表明各个中断均被关断； 系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。 51 单片 机的复位是由 RESET 引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过 24 个振荡周 期后， 51 单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直 第 20 页 共 51 页 到 RESET 引脚转为低电平后，才检查 EA 引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。 51 单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，至于内部 RAM 内部的数据则不变。 晶振电路 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高 低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。 AT89C51 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 引脚XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。 外接晶体谐振器以及电容 C1 和 C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。 对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 因此，此系统电路的晶体振荡器的值为 12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 30μ F。 在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。 晶体振荡电路如图 410。 晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。 图 410 晶振电路 第 21 页 共 51 页 最小系统的仿真 最小系统的仿真 图 411 图 411 最小系统的仿真 附最小系统仿真程序如下： include sbit LED=P1^0。 //定义 LED 接 口 // void Delay （） //延时函数 // {unsigned char i， j。 for（ i=255。 i0。 i） for（ j=255。 j0。 j）。 } void main （） {while（ 1） {LED=0。 // LED 灭 // 第 22 页 共 51 页 Delay （）。 //返回延时函数 // LED=1。 //LED 亮 // Delay （ ）。 //反回延时函数 // } } 显示部分设计 （ 1） 许多电子产品上都有跳动的数码来指示电器的工作状态，其实数码管显示的数码均是由八个发光二极管构成的。 每段上加上合适的电压，该段就点亮。 LED 数码有共阳和共阴两种，把这些 LED 发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个 8 字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接 VCC 和 GND。 再把多个这样的 8 字装在一起就成了多位的数码管了。 实物如图 412 图 412 数码管 共阳型 （ 图 413） 就是八个发光管的正极都连在一起 ，作为一条引线。 A~G段用于显示数字 ， 字符的笔画 ， （ dp 显示小数点），每一段控制 A~G~dp 的亮与来。 内部结构 ： 图 413 共阳型 LCD 第 23 页 共 51 页 共阴型 （图 414） 就是七个发光管的负极都连在一起 ，作为一条引线。 A~G段用于显示数字 ， 字符的笔画 ， （ dp 显示小数点），每一段控制 A~G~dp 的亮与来。 内部结构 ： 414 共阴型 LCD 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态 式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 58＝ 40 根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 端口 有 32 个呢 ），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管 的 8 个显示笔划 a， b， c， d， e， f， g， dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～2ms，由于人的视 觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 第 24 页 共 51 页 （ 2） 段码表 表 42 为 LED 段码表 表 42 LED 段码表 显示字 符 共阴极段选码 共阳极段选码 显示字符 共阴极段选码 共阳极段选码 0 1 2 3 4 3FH 06H 5BH 4FH 66H C0H F9H A4H B0H 99H 5 6 7 8 9 6DH 7DH 07H 7BH 6FH 92H 82H F8H 80H 90H （ 3）动态显示仿真 （图 415） 图 415 动态显示仿真图 动态显示程序： include define uchar unsigned char define uint unsigned int uint mm=1234。 //显示 1234// 第 25 页 共 51 页 uchar jj。 uchar code table[]={0xc0， 0xF9， 0xA4， 0xB0， 0x99， 0x92， 0x82， 0xF8， 0x80，0x90， }。 delay（ uint m） { uint i， j。 for（ i=m。 i0。 i） for（ j=110。 j0。 j）。 } xian_shi（） { uchar qian， bei， shi， ge。 qian=mm/1000。 bei=mm%1000/100。 shi=mm%100/10。 ge=mm%10。 P2=0x80。 P0=table[qian]。 delay（ 50）。 P2=0。 P2=0x40。 P0=table[bei]。 delay（ 50）。 P2=0。 P2=0x20。 P0=table[shi]。 delay（ 50）。 P2=0。 P2=0x10。 P0=table[ge]。 delay（ 50）。 第 26 页 共 51 页 P2=0。 } 本设计使用的 显示器 是 LED 动态显示方式，其 显示 电路如图 416所示。 图 416 LED 显示部分 硬件系统电路形成 电路图 硬件 总 电路的形成有以下几个部分组成： 信号产生电路：当车轮转动时，红外传感器工作， 光敏三极管 C 脚接比较器的4 端。 当红外 发光管和光敏三极管对准时，光敏三极管 C 脚（比较器 4 端）接低电平。 当红外发光管和光敏三极管不对准时，光敏三极管 C 脚（比较器 4 端）接高电平。 信号处理电路：将光敏三极管 C 脚输入的信号和 信号产生电路中 R R6 的中间电位作为比较器 LM339 的输入端。 输入 4 端输入为负时，输出端 2 端为高电平，4 端为正时，输出端 2 端为低电平。 比较器 LM339 起到了一个信号的转换作用。 第 27 页 共 51 页 单片机最小系统电路：包括复位电路、晶振电路。 本设计 中有详细介绍。 显示电路：主要由四位数码管、数码管驱动电路组成。 本设计 中有详细介绍。 硬件 原理图见附录 A。 电路原理分析 给电机上电，电机带动车轮转动，制作的遮光片上留有一条从圆心向外圆的 长方形 空隙， 红外传感器 U 发射管和接收管 安 装在遮光片的两端。 遮光片转动，一圈有一个时刻红外发射管和接收管对准，既正常工作。 VCC 到 R4 到 U1 的发射管到地构成一个回路，发射管处于导通状态并发光。 VCC 到 R3 到 U1 接收管到地构成一个回路，当红外发射管和接收管对准时，红外接收管导通， U2 比较器 LM339 的4 端为低电平，比较器 2 端输出高电平； 当红外发射管和接收管没对准时，红外接收管不导通， U2 比较器 LM339 的 4 端为高电平，比较器 2 端输出低电平。 比较器2 端输出的脉冲送至 U3 单片机 12 脚， 输入端接的是单片机外部中断 0， 利用单片机的定时功能， 定时器方式采用方式 2 模式（ 8 位自动重载），程序中设置定时间隔为 250us，在车轮转一圈中记有多少个 250us（ Int0_num） ，再用 250us*Int0_num，既车轮转动一圈所需要的时间。 利用公式（ 210）得出速度。 最后数码管显示速度。 第 28 页 共 51 页 第 5 章 系统软件 设计 硬件电路完成以后，进行系统软件设计。 首先要分析系统对软件的要求，然后进行软件的总体的设计 ，包括程序的总体设计和对程序的 模块化设计。 按整体功能分为多个不同的模块，单独设计、编程、调试，然后将各个模块装配联调，组成完整的软件。 根据设计的要求，单片机的任务是：内部进行计数，在计算出速度后显示。 软件编程用 C 语言完成的 ，需要能掌握 C 语言，还要熟练 AT89C51 单片机 [10]。 从程序流程图、编写程序、编译，到最后的调试，是很复杂的。 下面作简单介绍：系统软件主程序的功能是完成系统的初始化、显示程序。 主程序初始化 （ 1）定时器的初始化 AT89C51 有两个定时器 /计数器 [11]T0 和 T1，每个定 时器 /计数器均可设置成为16 位，也可以设置成为 13 位进行定时或计数。 计数器的功能是对 T0 或 T1 外来脉冲的进行计数，外部输入脉冲负跳变时，计数器进行加 1。 定时功能是通过计数器的计数来实现的，每个机器周期产生 1 个计数脉冲，即每个机器周期计数器加 1，因此定时时间等于计数个数乘以机器周期。 定时器工作时，每接收到 1 个计数脉冲（或机器周期）则在设定的初值基础上自动加 1，当所有位都位 1 时，再加 1 就会产生溢出，将向 CPU 提出定时器溢出中断身请。 当定时器采用不同的工作方式和设置不同的初值时，产生溢出中断的定时值和计数值将不 同，从而可以适应不同的定时或计数控制。 定时器有 4 种工作方式：方式 0、方式 方式 2 和方式 3，在此对工作方式不做具体介绍。 工作方式寄存器 TMOD 的设定： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD 各位的含义如下： 第 29 页 共 51 页 ◆ GATE： 门控位，用于控制定时 /计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。 ◆ C/T：定时或计数方式选择位，当 C/T=1 时工作于计数方式；当 C/T=0 时工作于定时方式。 M M0 为工作方式选择位 ，用于对 T0 的四种工作方式， T1 的。