1、提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有等級:湖南工程學院課 程 設 計課程名稱 單片機原理及應用 課題名稱 數(shù)字轉速表設計 專 業(yè) 自動化 班 級 1291 學 號 201201029113 姓 名 指導教師 2014 年 9 月 1 日湖南工程學院課 程 設 計 任 務 書課程名稱 單片機原理及應用課 題 數(shù)字轉速表設計專業(yè)班級 自動化1291學生姓名 學 號 201201029113指導老師 審 批任務書下達日期 年 月 日任務完成日期 年 月 日設計內容與設計要求設計內容：本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設計一個數(shù)字轉速表對脈沖轉速信號進行檢測（測速范圍03000轉/分），能將所測量的轉

2、速在LED顯示器上顯示（十進制），并具有方便的鍵盤操作（啟動、暫停、復位）功能。設計要求：1）確定系統(tǒng)設計方案； 2）進行系統(tǒng)的硬件設計；3）完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；4）完成應用程序設計；5）應用程序的調試。主 要 設 計 條 件1、PC機及單片機調試軟件；2、單片機學習板； 3、系統(tǒng)設計、調試所需的元器件。說 明 書 格 式1. 課程設計任務書2. 目錄3. 總體方案確定4. 各單元硬件電路設計說明5. 軟件設計與說明（包括流程圖）6. 調試結果與必要的調試說明7. 使用說明8、總結9、參考文獻附錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單進 度 安 排設計時間為兩周第一周星期一、上午：布置

3、課題任務，講課及課題介紹 下午：借閱有關資料，總體方案討論星期二、總體方案星期三、系統(tǒng)設計及調試星期四、系統(tǒng)設計及調試星期五、軟件設計及調試第二周星期一、軟件設計及調試星期二、軟件設計及調試星期三、軟件設計及調試星期四、寫說明書星期五、上午：寫說明書，整理資料下午：交設計資料，答辯參 考 文 獻1 M. 2版.機械工業(yè)出版社，2012. 2 M.電子工業(yè)出版社，2003. 3 王守中.51單片機開發(fā)入門與典型實例M.人民郵電出版社，20074 M.清華大學出版社，2010.5 M.3版.清華大學出版社，2010.目錄第1章 前言·····

4、83;············································07第2章 總體設計思路···

5、83;······································08 基本原理··········&#

6、183;···································08 設計總電路·············

7、·······························08第3章 硬件電路的設計方案················

8、83;···················10 LED顯示部分電路的設計····························

9、·····11 按鍵電路的設計········································12 時鐘電路··&

10、#183;···········································13第4章 軟件設計方案····&

11、#183;·····································14 總程序模塊···········

12、;·································14 按鍵程序模塊···············&#

13、183;··························15第5章 系統(tǒng)調試·····················

14、3;························17第六章 總結與體會························

15、;···················18參考文獻······························

16、;·······················19附錄··························&

17、#183;······························20附錄A 總電路圖·················

18、83;·························20附錄B 程序清單·······················

19、;····················21第1章 前言單片機作為嵌入式微控制器在工業(yè)測控系統(tǒng)，智能儀器和家用電氣中得到廣泛應用。雖然單片機的品種很多，但MCS-51系列單片機仍不失為單片機中的主流機型。本課程一MCS-51系列以及派生系列單片機芯片為主介紹單片機的原理與應用，與其特點是由淺入深，注重接口技術和應用。 近年來，微型計算機的發(fā)展速度足以讓世人驚嘆，以計算機為主導的信息技術作為一種嶄

20、新的生產力，正在向社會的各個領域滲透，也使機電一體化的進程大大加快。 機電一體化是當今制造技術和產品發(fā)展的主要傾向，也是我國機電工業(yè)發(fā)展的必由之路。可以認為，它是用系統(tǒng)工程學的觀點和方法，研究在機電系統(tǒng)和產品中如何將機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合應用，以求機電系統(tǒng)和產品達到最佳的組合。機電一體化產品所需要的是嵌入式微機，而單片機具有體積小、集成度高、功能強等特點，適于嵌入式應用。智能儀器、家用電器、數(shù)控機床、工業(yè)控制等機電設備和產品中竟相使用單片機。 就目前而言，單片機的發(fā)展勢頭依然不減，各種型號和功能更強的單片機和超級接口芯片不斷出現(xiàn)，進一步向高層次發(fā)展的重要標志就是構成多機系統(tǒng)和

21、分布式網絡。世界上單片機芯片的產量以每年27%的速度遞增，到本世紀初已達30億片，而我國的年需求量也超過了億片的數(shù)量，這表明單片機有著廣闊的應用前景。本課程設計主要針對目前我國早期應用比較廣泛的“MCS-51”單片機進行系統(tǒng)的講解和分析。為使用和開發(fā)各類機電一體化設備和儀表建立基礎。第1章 總體設計思路 基本原理利用AT89C51作為主控器組成一個轉速表。電機轉速采用光電脈沖傳感器來測量，設置定時器/計數(shù)器T0和T1，利用其內部定時器T1設置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T0設置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設在1s內測量的脈沖個數(shù)為n，又由于脈沖頻率為60個脈沖/轉，故測到轉速n就是脈沖頻率

22、。定時1s，在1s內允許中斷，每中斷一次，軟件計數(shù)器加1，1s后，關閉中斷，則軟件計數(shù)器即為1s內的脈沖數(shù)，通過計數(shù)一定時間內通過定時器的脈沖數(shù)通過軟硬件結合工作即可測出電機的轉速。 設計總思路本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設計一個數(shù)字轉速表對脈沖轉速信號進行檢測，能將所測量的轉速在LED顯示器上顯示（十進制），并具有方便的鍵盤操作（啟動、暫停、復位）功能。單片機通過檢測脈沖信號計算轉速，測速范圍03000轉/分。該系統(tǒng)的功能概括起來就是能測量當前每秒鐘給的手動脈沖數(shù)。MCS-51單片機內有兩個定時器/計數(shù)器T0和T1，利用其內部定時器T1設置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T

23、0設置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設在1s內測量的脈沖個數(shù)為n，再將n乘上60即是轉速（分/轉）。根據設計要求和設計思路，本系統(tǒng)由AT89C51單片機，LED顯示電路，時鐘與復位電路以及獨立式按鍵五個部分組成。系統(tǒng)硬件框圖如圖2-2所示。LED顯示器驅動電路AT89C51單片機時鐘電路鍵盤電路復位電路圖2-2 系統(tǒng)框圖第2章 硬件電路的設計方案在單片機中，定時功能既可以由硬件（定時/記數(shù)器）實現(xiàn)，也可通過軟件定時實現(xiàn)。硬件定時是利用單片機內定時器定時，啟動以后定時器可與CPU并行工作，不占用CPU時間，CPU有較高的工作效率。采用硬件定時和軟件定時并用的方式，即用T0溢出中斷功能實現(xiàn)50ms定時，

24、通過軟件延時程序實現(xiàn)1s定時。定時器的TMOD用于設置定時器/計數(shù)器的工作方式03，并確定用于定時還是用于計數(shù)。TCON主要功能是為定時器在溢出時設定標志位，并控制定時器的運行或停止等。AT89C51單片機管腳引腳圖如圖3-1所示：VCCPPPPPPPPP1.0 P1.1 P0.3 RST/VpdEA/Vpp ALE/PROGPSENPPXDPTXD PINT1PINT0PPT0PPPWRPT1 PPPRDPPXTAL1XTAL2PVSS 圖3-1 LED顯示部分電路的設計本課題所采用得是由LED（數(shù)碼管）作為顯示電路，用以顯示由單片機所接收的脈沖來轉換的BCD碼，以及開始測速時的初始狀態(tài)。其

25、硬件電路連接是單片機通過一組1K的接數(shù)碼管的AG和DP共8個管腳，接三極管驅動的發(fā)射極，三極管驅動的集電極接數(shù)碼管的14的,采用共陽極連接的方法連接。如圖3-2所示：RSTXTAL2XTAL1GNDGNDP30pF30pF12MPPPPPPPVCC1K1K1K1K1KPPPPVCCVCCGND22F1K2K圖3-2 顯示部分電路 按鍵電路設計對按鍵電路的設計可以由2種方式：一種方式是獨立按鍵設計，這種設計電路適用于按鍵較少的控制；另一種方式是矩陣式鍵盤的設計，它適用于對控制按鍵較多的電路控制。本課題總共設計按鍵有3個啟動、停止、復位，因此設計時采用獨立按鍵，由單片機P2.1 。接法如圖3-3所

26、示VCCGND1KPPP圖3-3 按鍵電路圖 時鐘、復位電路VCCPRSTXTAL2XTAL1PPPPPPP時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏。MCS-51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的典型值為12MHZ 。MCS-51內部都有一個反相放大器， XTAL1、XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產生時鐘送至單片機內部的各個部件。電路中的電容C1和C2典型值通常選擇為30pf左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振的振蕩頻率的范圍通常是在之間。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘

27、頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，即要求線簡的寄生電容要??；晶振和電容應 盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，可靠地工作。綜合考慮，本設計采用30pf的電容，其電路圖如圖3-4所示。GNDGND12M30pF30pF圖3-4 AT89C51的時鐘電路第3章 軟件設計方案根據設計要求和設計思路，進行模塊設計。定時計數(shù)程序模塊，數(shù)制轉換模塊，顯示模塊，轉速測量模塊。編程語言？ 主程序設計轉速的顯示我們采用了動態(tài)掃描的工作方式，LED數(shù)碼顯示管采用4聯(lián)共陽極顯示器，該器件內部已將4個數(shù)碼顯示器

28、的同名字段端并接在一起，從上到下4個數(shù)碼管的公共陽極分別由一個引腳引出。如圖4-1所示（初始化定時器、LED顯示初態(tài)）初始化開始顯示 查鍵否有鍵按下？是按鍵處理圖4-1 總程序流程圖 4.2 按鍵程序模塊設計中我們使用的獨立按鍵，因為只有啟動、暫停和復位三個按鍵。按鍵程序的流程圖如圖4-3。N開始 Y 啟動計數(shù)器，延時秒啟動鍵？1秒后調用計算、進制轉換子程序否是暫停鍵？ 關閉計數(shù)器否是關閉計數(shù)器，清空存復位鍵？復位計LED0LED3復位、顯示初態(tài)否返回圖4-3 按鍵程序流程圖第4章 系統(tǒng)調試硬件調試的步驟如下：接通電源和數(shù)據線，通過軟件將在keil中生成的HEX文件下載到單片機板子上，先對板子

29、關電當顯示請上電時按下單片機上的電源開關按鈕上電下載程序到單片機中，通過按鍵和LED的顯示進行調試。當程序下載完之后，按下電源開關，LED上顯示初始狀態(tài)，按下啟動鍵顯示接收數(shù)據的狀態(tài)，按下停止鍵后顯示當前所記錄的數(shù)據，按下復位鍵則顯示初始狀態(tài)。5-1所示:5-2所示：第5章 總結與體會課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術是十分重要的。回顧起此次單片

30、機課程設計，至今我仍感慨頗多，基本的內容和我們上課所學的差不多！就是把課本的知識綜合了一下！無論是整個程序的哪一個環(huán)節(jié)，單獨拿出來讓我們設計都不難，但是一綜合起來，對于我們這些初學者來說難度就加大了。因為程序要綜合起來考慮很多要點，如果只單單完成一種功能我們還可以慢慢捋清思路，一旦綜合性加強，馬上就會漏洞百出。的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實

31、踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機匯編語言掌握得不好通過這次課程設計之后，一定把以前 所學過的知識重新溫故。這次的課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在李老師的辛勤指導下，終于迎刃而解。參考文獻1 M. 2版.機械工業(yè)出版社，2012. 2 M.電子工業(yè)出版社，2003. 3 王守中.51單片機開發(fā)入門與典型實例M.人民郵電出版

32、社，20074 戴燦金.51單片機及其C語言程序設計開發(fā)實例M.清華大學出版社，2010.5 M.3版.清華大學出版社，2010.附錄附錄A 系統(tǒng)原理圖8051 VCCGNDGNDVCCGNDRSTXTAL2XTAL11K1K1K1K1K1KVCCGND22F1K2K30pF30pF12MVCC附錄B 程序清單;* ;*三個鍵*啟動*暫停*復位*;*;* P1口作為指示燈 * ORG 0000H SJMP WAIT ORG 001BH LJMP TIMER ORG 0030HWAIT: MOV SP,#0A0H ;設置指針指向A0H單元 MOV 7AH,#0AH;數(shù)據緩存區(qū)7A MOV 7BH

33、,#0AH;數(shù)據緩存區(qū)7B MOV 7CH,#0AH;數(shù)據緩存區(qū)7C MOV 7DH,#0AH;數(shù)據緩存區(qū)7D MOV P1,#00H ; P1口指示燈全亮 CLR TR0 ;關計數(shù)器T0 CLR TR1 ;關定時器T1 MOV B,#21 ;定時標志 MOV PSW,#00H MOV TMOD,#15H MOV TL0,#00H ;清除計數(shù)器低八位 MOV TH0,#00H ;清除計數(shù)器高八位LOOP: LCALL DISPLAY LCALL KEY CJNE A,#0FFH,KEY_1 SJMP LOOP;。啟動。KEY_1: CJNE A,#01H,KEY_2 MOV P1,#0F8H

34、MOV 7AH,#00H MOV 7BH,#00H MOV 7CH,#00H MOV 7DH,#00H MOV TL0,#00H;清除計數(shù)器低八位 MOV TH0,#00H;清除計數(shù)器高八位 SETB EA SETB ET1 MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH SETB TR0 SETB TR1S1: LCALL DISPLAY LCALL KEY CJNE A,#0FFH,KEY_1 SJMP S1;。暫停。KEY_2: CJNE A,#02H,KEY_3 CLR TR1MOV B,#21MOV P1,#0C7H S2:LCALL DISPLAYLCALL KEYCJNE

35、A,#0FFH,KEY_1SJMP S2;。復位。KEY_3: CJNE A,#03H,WAIT LJMP WAIT;。下面是鍵盤掃描程序(4068個機器周期)。KEY: PUSH PSW SETB RS0 MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A JZ L CLR ACC.0 ACALL DELAY ACALL DELAY K1:CJNE A,#02H,K2 MOV A,#01H SJMP R K2: CJNE A,#04H,K3MOV A,#02H SJMP RK3:CJNE A,#08H,LMOV A,#03H SJMP RL: MOV A,#0FFH R: CLR RS0 POP PSW RET ;。顯示子程序。DISPLAY: SETB RS0 MOV A,#0EFH MOV R0,#7AHLOOP1: M