毕业设计论文—基于单片机的测速仪的设计

毕业设计论文—基于单片机的测速仪的设计内容摘要：

直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。 三极管阵列 毕业论文 第 5 页 共 17 页 它实质上是一个高电流 的 达林顿管， 其管脚封装是 DIP16,用来辅助 AT89C2051 的输出端来输出数据，但同时它的输入端应接上拉电阻，这里用的是阵列电阻 RNW1,它的数值为 10K*8。 ULN2020 内不仅仅有 7 个达林顿三极管，达林顿三极管集电极开路输出。 步进电机需要一定的电压，一般至少需要高于 6V电压。 数码管 此数码管是一个 4位七段共阳极数码管，实物如图 25所示。 图 25 数码管实物图 数码管的管脚分为两类，一类 为 段 的数 码信号脚，一类 为 位 的数 码信号脚。 段 的数码一般有 7到 8个引脚， 4 位数码管有 4 个位码引脚。 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。 这里 共阳 极 的接法是， 8个段 的数 码 管 引脚 只用了 7个， 分别接 7个 10K的 电阻 、再接单片机的 P口（哪组接口随你定，比如说 P0口）。 然后 4个位码引脚分别通过 4 个驱动三极管再接电源。 三极管 这里选的是 2N2222A。 4个三极管的基极分别接 4 个 电阻再接到单片机端口（比如 P2 口的某 4个脚）。 由于各位数码管的 每 段 的管脚 线 是 并联 的 ， 每 段 数 码 管 的输出对各位数码管来说都是相同的。 因此，在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通 的 状态的话， 8 位数码管将显示相同的字符。 若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。 在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管 能 显示出将要显示的字符。 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管 的 显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。 毕业论文 第 6 页 共 17 页 三 、 基于单片机 AT89C2051 测速仪的设计 （ 一 ） 工作原理 测速仪是由一个光电传感器及简单的外围电路组成。 一般来讲，它用于测量旋转轴的速度。 每分钟旋转次数的数值（每分钟转速），对于了解任何旋转系统都是有价值的信息。 举例来说，在某一特定的金属片上，打某一特定大小的孔所使用的最佳 钻 孔速度；当然还可以测量电风扇的转速。 只需要把光电传感器放到旋转物体如转盘上，只需要在转盘 上光电传感器对应的位置上放置具有较大对比度的标记（如白色的胶带）即可。 这样可以使得从转盘上反射的光强随着转动有所改变。 为了进行测试，使用手电筒照亮旋转物体，从而使得反向光线进入探头。 对于电风扇转速测量来说，可以用手电筒从背面打光。 每一次白色的胶带标记旋转通过探头，光电传感器便探测到反射光瞬间的增加。 单片机电路对每一次反射光瞬间的增加进行计数，从而计算每分钟转速，并且在 4个七段数码管上显示。 光电传感器放在塑料管内，一个凸透镜装在一端。 凸透镜直径约 1 厘米，焦距是8~10cm.。 这种结构就类似修理钟表的师傅带 着的靠在眼睛上放大镜一样。 我们可以直接购买这种放大镜来完成测速仪的制作。 光电传感器固定在一块纸板等，它面对着凸透镜的距离约 8cm， 对光电传感器进行合理的放置。 检测到的信号先通过三极管 2N2222（ T5）放大，再通过运算放大器 CA3140(IC3)放大。 运算放大器参考电压点由 R2 和 R3组成的电阻分压器网络得到。 IC3引脚 6 输出信号给单片机 AT89C2051 的 12 管脚。 单片机 AT89C2051 的管脚 12 和 13 是其内部模拟比较器的输入（ +和 ）。 管脚 13 使用一个由电阻 R7 和电位器 VR1 组成的分压器将输入电压调整 到将近供应电压的一半。 脉冲由光敏三极管 1838 放大后进入 AT89C2051 的内部比较器，通过软件，每个脉冲代表一次物体的旋转，计算平均每分钟脉冲的个数，由此估算每分钟转速。 最后通过一个子程序点亮 4 个七段数码管。 这种简便的光电测速仪可以测量大部分车间工具和许多家电每分钟的转速，而没有任何机械或电子接口。 （二）电路描述 大体上， 这个系统按硬件可以分为 三 大功能：检测和初次放大、输入和处理及输出显示。 检测和放大： 其 原理图 如图 31所示。 系统所需电压为 6V。 检测到的信号先通过三极管 2N2222（ T5）放大，再进一步通过运算放大器 CA3140(IC3)放大。 毕业论文 第 7 页 共 17 页 图 31 检测和初次放大原理图 运算放大器参考电压点 ，是 由 R2 和 R3 组成的电阻分压器网络得到 的。 R1是三极管2N2222 的上拉电阻； C C6 是滤波电容，防止外界对信号的干扰。 ： 其原理图 如图 32所示。 IC3 引脚 6输出信号给单片机 AT89C2051 的 12 管脚。 注意单片机 AT89C2051 的管脚12和 13 是其内部模拟比较器的输入（ +和 ）。 管脚 13使用一个由电阻 R7和电位器 VR1组成的分压器将输入电 压调整到将近供应电压的一半。 这里芯片 AT89C2051 的接法为： 4脚、 5脚接 的是 晶振， 旁边的 C C4 是滤波电容；10脚接地 ； 20 脚接电源， 旁边的 C2 是滤波电容； 14~19 脚和 11 脚作为输出 ； 1脚是复位端 ； 12 脚接输入信号 ； 13 脚是参考电压输入端。 通过 1 脚，电容 C1 和电阻 R6 可以对芯片进行软件复位；通过 S1 可以对芯片进硬件复位 脉冲由光敏三极管 1838 放大后进入 AT89C2051 的内部比较器，通过软件，每个脉冲代表一次物体的旋转，计算平均每分钟脉冲的个数，由此估算每分钟转速，公式如下：转速 N=1 分钟 /T脉冲 =600000/计数器数值 n。 毕业论文 第 8 页 共 17 页 图 32 输入和处理原理图 3. 输出 显示 ： 其原理图 如图 33所示。 图 33 显示输出原理图 由于单片机芯片输出的电流非常小，不能直接用来驱动数码管，所以需要经 4 个BC557 型号 的 三极管的放大，才能去驱动数码管显示 单片机 P3 口的 脚到 脚分别连接到三极管 T1~T4 的基极，在一个时刻选择其中一个数字，需要提供阳极电流给这个数码管的公共电极。 当单片机 IC1 的 脚置低，它驱动三极管 T1 到饱和，它提供驱动电流给 4个七段共阳极数码管 DIS1 的引脚 12。 与此相似，三极管 T2~T4 分别提供驱动电流给 DIS1的引脚 8 和 9。 因此单片机 IC1 的端口使用多路复用的方式驱动数码管，这是分时复用的过程。 数码管的 各 段 的 数据和显示脉冲每 5ms 刷新一次，因此，即使它是一个接一个亮起，毕业论文 第 9 页 共 17 页 但看起来似乎是连续显示。 最后通过一个子程序点亮 4 个七段数码管。 在子程序中，每组显示结果都要循环显示 255 次。 这样就一切都好了。 （ 三 ） 软件 设计 这个系统的流程图如下图 34所示。 图 34 系统流程图 本设计的程序 由汇编语言编写，并由 8051 交叉汇编器汇编。 程序 有很好的注释，并且易于理解。 根据流程图， 基于单片机的测速仪的源程序如 表 31 所示。 Bit0 BIT 0D3H D0 EQU 44H D1 EQU 45H D2 EQU 0B6H D3 EQU 40H D4 EQU 41H D5 EQU 50H D6 EQU 18H MOVC A,@A+DPTR。 93 MOV R5,A。 FD ORL A,03H。 44 03 MOV P1,A。 F5 90 MOV A,R5。 ED RRC A。 13 RRC A。 13 MOV ,C。 92 B7 毕业论文 第 10 页 共 17 页 D7 EQU 19H D8 EQU 1AH D9 EQU 1BH D10 EQU 55H D11 EQU 0F5H D12 EQU 08H D13 EQU 09H D14 EQU 0AH D15。