基于单片机的转速测量仪设计

基于单片机的转速测量仪设计内容摘要：

取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器和Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。 基于单片机的转速检测系统设计 第 13 页 共 36 页 图 AT89C51 引脚图 主要特性： 与 MCS51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000写 /擦循环 数据保留时间： 10年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部 RAM 32可编程 I/O线 两个 16位定时器 /计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： ：供电电压 ； 基于单片机的转速检测系统设计 第 14 页 共 36 页 ：接地 ； ： P0口为一个 8位漏 极 开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外 部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 ： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 ： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 ： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL门电流。 当 P3 口 写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，如下表 4－ 1 所示： ：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出 的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 引 脚 第二功能 信 号 名 称 RXD TXD INT0 串行数据接收 串行数据发送 外部中断 0 请求 基于单片机的转速检测系统设计 第 15 页 共 36 页 INT1 T0 T1 WR RD 外部中断 1 请求 定时器 /计数器 0 计数输入 定时器 /计数器 1 计数输入 外部 RAM 写选通 外部 RAM 读选通 P3 口的第二功能 P3口同时为闪烁编程和编 程校验接收一些控制信号。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略 拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 9./PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 10. /EA/VPP：当 /EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施 12V 编程电源（ VPP）。 ：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 ：来自反向振荡器的输出。 振 荡器特性： XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石 英 振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1” 且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 基于单片机的转速检测系统设计 第 16 页 共 36 页 时钟电路是 计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。 MCS51单片机允许的时钟频率是因型号而异的典型值为 12MHZ MCS51内部都有一个反相放大器， XTAL XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。 AT89C51是属于 CMOS8位微处理器，它的时钟电路在结构上有别于 NMOS型的单片机。 CMOS型单片机内部（如 AT89C51）有一个可控的负反馈反相放大器，外接晶振（或陶瓷谐振器）和电容组成振荡器，图 CMOS型单片机时钟电路框图。 振荡器工 作受 /PD端控制，由软件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器 ）使 /PD＝ 0，振荡器停止工作，整个单片机也就停止工作，以达到节电目的。 清“ 0” PD，使振荡器工作产生时钟，单片机便正常运行。 图中 SYS为晶振或陶瓷谐振器，振荡器产生的时钟频率主要由 SYS参数确定（晶振上标明的频率）。 电容 C1和 C2的作用有两个：其一是使振荡器起振，其二是对振荡器的频率 f起微调作用（ C C2大， f变小），其典型值为 30pF。 基于单片机的转速检测系统设计 第 17 页 共 36 页 图 CMOS 型单片机时钟 电路框图 判断单片机芯片及时钟系统是否正常工作有一个简单的办法，就是用万用表测量单片机晶振引脚（ 1 19 脚）的对地电压，以正常工作的单片机用数字万用表测量为例： 18 脚对地约 ， 19 脚对地约。 对于怀疑是复位电路故障而不能正常工作的单片机也可以采用模拟复位的方法来判断，单片机正常工作时第 9脚对地电压为零，可以用导线短时间和＋ 5V 连接一下，模拟一下上电复位，如果单片机能正常工作了，说明这个复位电路没有问题。 复位电路 MCS51 单片机复位电路 是指 单片机的初始化操作。 单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使 CPU 和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 因而，复位是一个很重要的操作方式。 但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。 基于单片机的转速检测系统设计 第 18 页 共 36 页 图 复位电路 ① 复位 功能 ： 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 单片机的 复位是由外部的复位电路来实现的。 片内复位电路 是复位引脚RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的 S5P2，由复 位电路采样一次。 复位电路通常采用上电自动复位（如图 ）和按钮复位 (如图 )两种方式。 基于单片机的转速检测系统设计 第 19 页 共 36 页 图 RC 复位电路 ② 单片机复位后的状态 : 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器 PC＝ 0000H，这表明程序从 0000H 地址单元开始执行。 单片机冷启动后，片内RAM 为随机值，运行中的复位操作不改变片内 RAM 区中的内容， 21 个特殊功能寄存器复位后的状 态为确定值，见 表 41。 值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。 说明：表 41 中符号 *为随机状态 ： 表 41 寄存器复位后状态 表 特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态 A B PSW 00H 00H 00H TMOD TCON TH0 00H 00H 00H SP DPL DPH P0— P3 IP IE 07H 00H 00H FFH ***00000B 0**00000B TL0 TH1 TL1 SBUF SCON PCON 00H 00H 00H 不定 00H 0********B 基于单片机的转速检测系统设计 第 20 页 共 36 页 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。