1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng) 姓 名: 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)老師: 指導(dǎo)老師: 08 級(jí)電信 2 班 閔昆龍 I 目錄 1 前言 1 2總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1 方案論證 2 2.2 方案比較 2 2.3 方案選擇 3 3.硬件部分設(shè)計(jì) 3.硬件部分設(shè)計(jì) 4 3.1 速度檢測(cè)電路 4 3.1.1 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器介紹 4 3.1.2 傳感檢測(cè)電路 5 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 6 3.2.1 主控器 STC89C52 的介紹 7 3.2.2 時(shí)鐘電路 8 3.2.3 復(fù)位電路 9 3.3 數(shù)碼顯示電路 10 3.4 RS-232 串行通信接口電

2、路 11 3.4.1 MAX232 介紹 11 3.4.2 串行通信接口電路 12 4. 軟件設(shè)計(jì) 14 4.1 主程序設(shè)計(jì) 14 4.2 T0 定時(shí)中斷程序設(shè)計(jì) 15 心得體會(huì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 附錄 18 附錄 1：電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總電路圖 18 附錄 2：電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總程序代碼 19 II 1 前言 隨著科技的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)日益滲透到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng) 域，而單片機(jī)的應(yīng)用則起到了舉足輕重的作用。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，就是 把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。它完整地包含了計(jì)算機(jī)內(nèi)部的CPU（運(yùn)算 器、控制器）、程序存儲(chǔ)器(相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的硬盤(pán))、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（相當(dāng)于計(jì)算機(jī) 的內(nèi)存）

3、、輸入輸出端口等。雖然它的運(yùn)算速度無(wú)法和計(jì)算機(jī)相比，但在一些實(shí) 際的控制應(yīng)用場(chǎng)合已經(jīng)足夠使用了。對(duì)于高等院校電子類(lèi)和計(jì)算機(jī)類(lèi)的學(xué)生，學(xué) 習(xí)單片機(jī)是很重要的，而進(jìn)行應(yīng)用單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)更是重中之重，將所學(xué)理論 知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際，使更加全面的了解和掌握單片機(jī)的應(yīng)用。 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) 機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量、顯示其 轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)速度。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速，還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性，要求能測(cè)得 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。本文提出一種基于STC89C52單片機(jī)實(shí)施電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法，利用霍 爾傳感器采集脈沖信號(hào)，通過(guò)定時(shí)計(jì)數(shù)算法程序，將

4、轉(zhuǎn)速結(jié)果實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。 在本次設(shè)計(jì)中也用到了一些常用的數(shù)字電子單元元件，如霍爾傳感器，霍爾 器件作為一種轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的傳感器， 具有結(jié)構(gòu)牢固、 體積小、 重量輕、 壽命長(zhǎng)、 安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，。在實(shí)際的使用中，一般需要一個(gè)鐵質(zhì)的測(cè)速齒輪，齒厚大于 2 mm即可，將之固定在待測(cè)轉(zhuǎn)速的軸上。 1 2總體方案設(shè)計(jì) 2.1 方案論證 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) 機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量、顯示其 轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)速度。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速，還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性，要求能測(cè)得 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。本次課程設(shè)計(jì)主要是利用 STC89C52 單片機(jī)和傳

5、感器來(lái)設(shè)計(jì)電機(jī)電機(jī) 測(cè)速系統(tǒng)。利用傳感器采集脈沖信號(hào)，通過(guò)定時(shí)計(jì)數(shù)算法程序，將轉(zhuǎn)速結(jié)果實(shí)時(shí) 顯示出來(lái)。 在本次設(shè)計(jì)中是利用單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理， 信號(hào)的采集是使用傳感器。 對(duì)于選擇何種傳感器來(lái)采集信號(hào)是對(duì)測(cè)量的精度是有很大影響的。 所以在本次方 案比較中主要討論傳感器的選擇。 2.2 方案比較 光 敏 二 極 管 電機(jī) 光 敏 三 極 管 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 單片機(jī)處理 L E D 顯 示 圖 2.1 方案一方框圖 方案一包括傳感器、處理器和顯示 3 個(gè)部分。其方框圖如圖 2.1 所示。 在該方案中傳感器是由紅外發(fā)光二極管，和紅外光敏三極管構(gòu)成。測(cè)速的過(guò) 程為：在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)圓盤(pán)，并在圓盤(pán)的

6、邊緣處開(kāi)一個(gè)孔讓二極管發(fā)出 的紅外光剛好可以通過(guò)。在圓盤(pán)的上下方分別安裝好發(fā)光二極管和光敏三極管， 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就可以通過(guò)圓盤(pán)來(lái)改變光敏三極管接收的光線(xiàn)， 從而產(chǎn)生點(diǎn)位信號(hào) 的變化，這樣就構(gòu)成了一個(gè)收發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)，可以檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。運(yùn)用的原理和 光電耦合器是相同的。 2 電機(jī) 霍 爾 傳 感 器 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 單片機(jī)處理 LED 顯 示 圖 2.2 方案二方框圖 方案二也由傳感器、處理器和顯示 3 個(gè)部分幾部分組成，但所選擇的傳感器 類(lèi)型不同,其方框圖如圖 2.2 所示。 此方案的測(cè)速系統(tǒng)主要是由開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器 A3144E 以及磁鋼構(gòu)成，由它 們來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。工作方式為：將磁鋼安裝在

7、電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，而霍爾傳感器 則放在轉(zhuǎn)軸的旁邊， 霍爾傳感器連接在電路中， 當(dāng)磁鋼隨轉(zhuǎn)軸經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)， 由開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的工作原理知，此時(shí)將輸出一個(gè)低電平信號(hào)；而當(dāng)磁鋼離開(kāi) 霍爾傳感器后，又將輸出一個(gè)高電平。這樣通過(guò)高低電平的轉(zhuǎn)換，將其送入單片 機(jī)后就可以測(cè)量它的轉(zhuǎn)速。 2.3 方案選擇 兩個(gè)方案的主體電路相同，只是傳感的的選擇不同。而選擇開(kāi)關(guān)型霍爾傳感 器則具有多種優(yōu)點(diǎn)：精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于 1%。過(guò)載能力強(qiáng)： 當(dāng)原邊電流超負(fù)荷，模塊達(dá)到飽和，可自動(dòng)保護(hù)，即使過(guò)載電流是額定值的 20 倍時(shí)，模塊也不會(huì)損壞。模塊的高靈敏度，使之能夠區(qū)分在“高分量”上的弱 信號(hào)，例如：在幾百安的直

8、流分量上區(qū)分出幾毫安的交流分量。還可以通過(guò)使 用多塊磁鋼來(lái)倍頻，以增加測(cè)量的精度。 鑒于以上考慮，最終選定方案二為本次課程設(shè)計(jì)方案。 3 3.硬件部分設(shè)計(jì) 硬件部分設(shè)計(jì) 3.1 速度檢測(cè)電路 3.1.1 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器介紹 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理制成的一種磁敏傳感器。 它是近年來(lái)為適應(yīng) 信息采集的需要而迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型傳感器，這類(lèi)傳感器具有工作頻帶 寬，響應(yīng)快、面積小、靈敏度高、無(wú)缺點(diǎn)、便于集成化、多功能化等優(yōu)點(diǎn)，且易 與計(jì)算機(jī)和其它數(shù)字儀表接口， 因此被廣泛用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 自動(dòng)測(cè)量、 自動(dòng)報(bào)警、 自動(dòng)控制、信息傳遞、生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。此處主要介紹開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。 開(kāi)關(guān)型霍爾

9、傳感器由穩(wěn)壓器A、硅霍爾片B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D 和OC門(mén)輸出E五部分組成，如圖3.11所示從輸入端1輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器A 穩(wěn)壓后加在硅霍爾片B的兩端，以提供恒定不變的工作電流在垂直于霍爾片的 感應(yīng)面方向施加磁場(chǎng)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差Vw，該n信號(hào)經(jīng)差分放大器c放大后送至施 密特觸發(fā)器D整形當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到“工作點(diǎn)”(即B。)時(shí)，觸發(fā)器D輸出高電壓(相對(duì) 于地電位)，使三極管E導(dǎo)通，輸出端V。輸出低電位，此狀態(tài)稱(chēng)為“開(kāi)”。當(dāng)施 加的磁場(chǎng)達(dá)到“釋放點(diǎn)”(即B。)時(shí)，觸發(fā)器D輸出低電壓，使三極管E截止，輸 出端y。輸出高電位，此狀態(tài)稱(chēng)為“關(guān)”。這樣2次高低電位變換，使霍爾傳感器 完成了1次開(kāi)關(guān)

10、動(dòng)作。開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器構(gòu)成圖如圖3.1所示： 圖3.1 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器構(gòu)成圖 開(kāi)關(guān)型霍爾集成傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器)主要被應(yīng)用于周期和 頻率的測(cè)量、轉(zhuǎn)速的測(cè)量、液位控制等方面。常用的開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器有美國(guó) sPRAG1 公司的UGN3000系列如UGN3020、UGN3O3O等。它沒(méi)有輸入端，因磁場(chǎng)是由 空間輸入的。規(guī)定用磁鐵的S極接近開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器正面時(shí)形成的B為正值，從 圖4.2曲線(xiàn)看：當(dāng)B =0時(shí)， 0為高；B=Bop時(shí)， 0立即變低，這點(diǎn)稱(chēng)為“工作點(diǎn)”。 繼續(xù)升高B， 0不變。降低B到BRp時(shí)，Vo又回升。這點(diǎn)稱(chēng)為“釋放點(diǎn)”。 4 如圖3.2所示，B 一 B 稱(chēng)為磁滯。在

11、此差值內(nèi)，輸出電位 。保持高電位或 低電位不變，因而輸出穩(wěn)定可靠。 圖 3.2 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器輸出電壓與外加磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系 3.1.2 傳感檢測(cè)電路 速度檢測(cè)電路是由開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器和磁鋼組成。其電路圖如圖 3.3 所示。 測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電機(jī)地轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識(shí)別的脈沖 信號(hào)，從而進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)?；魻柶骷鳛橐环N轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的傳感器，具有結(jié)構(gòu) 牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳感器， 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝 置，進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量。在實(shí)際的使用中，一般需要一個(gè)鐵質(zhì)的測(cè)速齒輪，齒厚大 于 2 mm 即可，

12、將之固定在待測(cè)轉(zhuǎn)速的軸上。 所謂磁鋼，就是磁鋼就是一種有磁性的鋼鐵。 在傳感檢測(cè)電路中將磁鋼安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上， 而霍爾傳感器則放在轉(zhuǎn)軸的 旁邊，霍爾傳感器連接在電路中，當(dāng)磁鋼隨轉(zhuǎn)軸經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)，由開(kāi)關(guān)型霍 爾傳感器的工作原理知，此時(shí)將輸出一個(gè)低電平信號(hào)；而當(dāng)磁鋼離開(kāi)霍爾傳感器 后，又將輸出一個(gè)高電平。這樣通過(guò)高低電平的轉(zhuǎn)換，將其送入單片機(jī)后就可以 測(cè)量它的轉(zhuǎn)速。其電路如圖 3.3 所示。 5 J2 CON2 R17 霍霍霍霍霍 1 2 3 + A MG1 MOTOR SERVO 1 +5V 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖 3.4 所示，由主控器 STC89C52、時(shí)鐘

13、電路和復(fù)位 電路三部分組成。單片機(jī) STC89C52 作為核心控制器控制著整個(gè)系統(tǒng)的工作，而 時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位電路使得單片機(jī)能夠正 常、有序、穩(wěn)定地工作。 OUT GND VCC GND 圖 3.3 傳感器部分 圖 3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng) 6 3.2.1 主控器 STC89C52 的介紹 本系統(tǒng)采用單片機(jī) STC8952 作為主控制器，使用霍爾傳感器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn) 速，最終在 LED 上顯示測(cè)試結(jié)果。此外，還可以根據(jù)需要調(diào)整制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，硬 件組成由圖 3.5 所示。 單片機(jī)(Micro Controller Unit)，又稱(chēng)為微控制器,是指在一塊芯片上集成 了中

14、央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、程序存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控 制器以及串行和并行 I/0 接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。目前，新 型單片機(jī)內(nèi)還有 A/D(D/A)轉(zhuǎn)換器、高速輸入輸出部件、DMA 通道、浮點(diǎn)運(yùn)算等 特殊功能部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適用 于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合。 STC89C52 是擁有 256 字節(jié)的 RAM，8K 的片內(nèi) ROM，3 個(gè) 16 位定時(shí)器，6 個(gè)中 斷源的微處理器,也就是俗稱(chēng)的單片機(jī)。 89系列單片機(jī)的內(nèi)核是8031，所以其指令與Intel 8051 系列單片機(jī)完全兼 容，并且具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1

15、）內(nèi)部含有Flash 存儲(chǔ)器（STC89C52 有8k）。因此在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中 可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng) 工作過(guò)程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的 保存。 （2）插座與80C51兼容。89系列單片機(jī)的引腳和80C51是一樣的，當(dāng)用89系 列單片機(jī)取代80C51時(shí)，可以直接進(jìn)行代換。 （3）靜態(tài)時(shí)鐘方式。89系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以節(jié)省電能，這 對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 （4）錯(cuò)誤編程亦無(wú)廢品產(chǎn)生。因?yàn)?9系列單片機(jī)內(nèi)部采用了Flash 存儲(chǔ)器， 所以，錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程，直到正確為止，故不存

16、在廢品。 （5）可反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系 統(tǒng)實(shí)驗(yàn)， 每次實(shí)驗(yàn)可以編入不同的程序， 這樣可以保證用戶(hù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。 而且隨著用戶(hù)的需要和發(fā)展，還可以進(jìn)行修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶(hù)的最新要求。 7 圖 3.5 STC89C52 單片機(jī)引腳圖 STC8952 引腳圖如圖 3.5 所示，此芯片共 40 引腳，每個(gè)引腳的功能如下： 18 腳: 通用 I/O 接口 p1.0p1.7 9 腳: rst 復(fù)位鍵 10 .11 腳:RXD 串口輸入 TXD 串口輸出 1219:I/O p3 接口 (12,13 腳 INT0 中斷 0；INT1 中斷 1；14,15 :

17、 計(jì)數(shù)脈 沖 T0 T1；16,17: WR 寫(xiě)控制 RD 讀控制輸出端) 18,19: 晶振諧振器 20： 地線(xiàn) 2128：p2 接口 高 8 位地址總線(xiàn) 29: psen 片外 rom 選通端 單片機(jī)對(duì)片外 rom 操作時(shí) 29 腳(psen)輸出低 電平 30:ALE/PROG 地址鎖存器 31:EA rom 取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取 3239:p0.0p0.7(注意此接口的順序與其他 I/O 接口不同 與引腳號(hào)的排列 順序相反) 40:電源+5V 3.2.2 時(shí)鐘電路 STC89C52 單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩器。19 腳 (XTAL1)為振蕩器。

18、 反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端，18 腳(XTAL2)為振蕩器反相放大 器的輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元器件，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生 自激振蕩。本系統(tǒng)采用的定時(shí)元器件為石英晶體（晶振）和電容組成的并聯(lián)諧振 8 回路。晶振頻率為 6MHz，電容大小為 1530pF，電容的大小可以起到頻率微調(diào)的 作用，時(shí)鐘電路如圖 3.6 所示。 圖 3.6 時(shí)鐘電路（晶振） 3.2.3 復(fù)位電路 STC89C52 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的,復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位 和按鈕復(fù)位兩種方式,本設(shè)計(jì)采用的是最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路,其電路圖如 圖 3.7 所示。上電自動(dòng)復(fù)位是通

19、過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電源接通 時(shí)只要 VCC 的上升時(shí)間不超過(guò) 1 毫秒,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻 率選用 6MHZ,電容取 22 微法,電阻取 1 千歐。 圖 3.7 復(fù)位電路 9 3.3 數(shù)碼顯示電路 LED 又稱(chēng)為數(shù)碼管， 它主要由 8 段發(fā)光二極管組成的不同組合， 可以顯示 a g 為數(shù)字和字符顯示段， 段為小數(shù)點(diǎn)顯示， h 通過(guò) ag 為 7 個(gè)發(fā)光段的不同組合， 可以顯示 09 和 AF 共 16 個(gè)數(shù)字和字母。LED 可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種 結(jié)構(gòu)。共陰極結(jié)構(gòu)即把 8 個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起。這種裝入數(shù)碼管中顯示字 形的數(shù)據(jù)稱(chēng)字形碼，又稱(chēng)段選碼。 點(diǎn)

20、亮 LED 顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示：二是動(dòng)態(tài)顯示。 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的 導(dǎo)通或截止。 如圖 3.8 所示為 4 位靜態(tài) LED 顯示電路。 該電路每一位可單獨(dú)顯示。 只要在要顯示的那位段選線(xiàn)上保持段選電平，該位就能保持顯示相應(yīng)的顯示字 符。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是：在同一瞬間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口 資源較多。從下圖可以看出，每位 LED 顯示器需要單獨(dú)占用 8 根端口線(xiàn)，因而， 在數(shù)據(jù)較多時(shí)不采用此中設(shè)計(jì)，而是采用動(dòng)態(tài)顯示方式。本設(shè)計(jì)采用靜態(tài)顯示。 圖 3.8 靜態(tài)顯示電路 所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是將要顯示的多位 LED 顯示器采用一個(gè)

21、 8 位的段選端口， 然后采用動(dòng)態(tài)掃描方式一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。 如下圖 3.9 所示為 4 位 LED 動(dòng)態(tài)顯示電路。 +5V P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 圖 3.9 4 位動(dòng)態(tài) LED 顯示器電路 本設(shè)計(jì)用到的是 LED 顯示器靜態(tài)顯示方式，其電路如圖 3.10 所示是發(fā)光二 10 極管顯示器（LED）的結(jié)構(gòu)、工作原理及接口電路。 圖 3.10 LED 顯示部分 RS3.4 RS-232 串行通信接口電路 單片機(jī)的串行口是非常有用的， 通過(guò)它我們可以把單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳回電

22、腦處理或者接受電腦傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)而進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。 微控制器有許多標(biāo)準(zhǔn)的通信方法,但在主/從嵌入式系統(tǒng)中,最常用的是 RS23 2 串行接口、SPI 和 I2C。52 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通信口，非常適合與電 腦進(jìn)行通信，本次課程設(shè)計(jì)，采用的是 RS232 出行接口方式。 3.4.1 MAX232 介紹 MAX232 是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于 電腦串口 rs232 電平是-10v +10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 TTL 電平 0 +5v,max232 就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含 2 驅(qū)動(dòng)器、2 接收器和 一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供

23、 TIA/EIA-232-F 電平。MAX232 引腳圖如圖 3.11 所示。 該器件符合 TIA/EIA-232-F 標(biāo)準(zhǔn)， 每一個(gè)接收器將 TIA/EIA-232-F 電平轉(zhuǎn)換 成 5-V TTL/CMOS 電平。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA-232-F 電 平。 其主要特點(diǎn)為： 1、單 5V 電源工作 11 2、LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 3、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器 4、30V 輸入電平 5、低電源電流：典型值是 8mA 6、符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) V.28 7、ESD 保護(hù)大于 MIL-STD

24、-883（方 法 3015）標(biāo)準(zhǔn)的 2000V 圖 3.11 MAX232 引腳圖 3.4.2 串行通信接口電路 串行端口的本質(zhì)功能是作為 CPU 和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。當(dāng)數(shù)據(jù)從 CPU 經(jīng)過(guò)串行端口發(fā)送出去時(shí)，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，串行的位 被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。 在 Windows 環(huán)境（Windows NT、Win98、Windows2000）下，串口是系統(tǒng)資源 的一部分。 應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須在使用之前向操作系統(tǒng)提出資 源申請(qǐng)要求（打開(kāi)串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。 本次課程設(shè)計(jì)串行通信接口電路如圖 3.12 所示。 12 圖 3.12 串行通

25、信接口電路 13 4. 軟件設(shè)計(jì) 對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)定，一般有兩種方法：一種是測(cè)頻率，就是在給定時(shí)間內(nèi) 測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)了幾圈，這種方法適合于高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；另一種則是測(cè)周期，就是測(cè) 電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，這種方法適合于測(cè)低速的電機(jī)。而我們這次使用的電機(jī)是一 個(gè)高速的直流電機(jī)，所以就選用測(cè)頻法來(lái)編程。 4.1 主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 STC89C52 中的 T0 定時(shí)器和 T1 計(jì)數(shù)器配合使用對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖定時(shí) 計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器 T1 工作于計(jì)數(shù)狀態(tài)對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；T0 工作為定時(shí)器方式每 次定時(shí) 10ms。本設(shè)計(jì)程序編程的思想就是在給定的 10ms 之內(nèi)，用單片機(jī)自帶的 計(jì)數(shù)器 T1 對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。主程

26、序的流程圖如圖 4.1 所示。 開(kāi)始 初始化 T0,T1 開(kāi)啟定時(shí) T0 等待 50ms 開(kāi)啟計(jì)數(shù)器 T1 N buf_min=100 Y 關(guān)閉計(jì)數(shù)器 T1 處理 TH1,TH0 數(shù)據(jù) 顯示數(shù)據(jù) 圖 4.1 主程序流程圖 主程序部分程序如下： #include 14 #define uint unsigned int sbit CNPN0=P00。 sbit CNPN1=P01。 sbit CNPN2=P02。 sbit CNPN3=P03。 uint buf_min=0x1,flag。 void delay(uint x)/x=1000 表示 4ms while(-x)。 void main

27、() uint num10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90。 uint i,j,temp。 uint sum=0x0,disnum4=0。 TMOD=0x51。 TH0=-10236/256。 TL0=-10236%256。 TH1=0。 TL1=0。 EA=1。 /啟動(dòng)外部中斷 0 /TO 工作為定時(shí)方式，T1 工作為計(jì)數(shù)方式 4.2 T0 定時(shí)中斷程序設(shè)計(jì) T0 T0 定時(shí)中斷程序主要是完成 10ms 的定時(shí)任務(wù)，并且對(duì)變量 buf_min 進(jìn)行加 一處理，其中在對(duì) T0 進(jìn)行賦初值時(shí)，選擇為 10236 而不是 1000

28、0。主要是 c 語(yǔ) 言在經(jīng)過(guò)反匯編后，一條 c 語(yǔ)句將會(huì)編譯成幾條語(yǔ)句，這樣就增加了指令執(zhí)行的 時(shí)間，使定時(shí)產(chǎn)生誤差，而在經(jīng)過(guò)多次調(diào)試后，選擇 10236 為 T0 初值是最接近 10ms 的。 15 進(jìn)入定時(shí)中斷 關(guān)閉定時(shí)器 T0 TH0，TL0 賦值 buf_min 加 1 開(kāi)啟定時(shí)器 T0 退出中斷 圖 4.2 T0 定時(shí)中斷流程圖 T0 定時(shí)中斷部分程序： void time0() interrupt 1 /定時(shí) 10ms EA=0。 ET0=0。 TR0=0。 TH0=-10236/256。 TL0=-10236%256。 buf_min+。 EA=1。 ET0=1。 TR0=1。

29、16 心得體會(huì) 在本次課程設(shè)計(jì)中，介紹了一種基于 STC89C52 單片機(jī)的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)，該 測(cè)速系統(tǒng)采用集成霍爾傳感器敏感速率信號(hào)，具有頻率響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等 特點(diǎn)。霍爾傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，通過(guò)單片機(jī)對(duì)連續(xù)脈沖記數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)速測(cè)控，并且充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源，有很高的性?xún)r(jià)比。經(jīng)過(guò)測(cè)試并對(duì) 誤差進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的測(cè)量誤差在 5以?xún)?nèi)，并且在測(cè)量范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速越高 測(cè)量精度越高。所以該系統(tǒng)在一般的轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制中均可應(yīng)用。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),我對(duì)單片機(jī)的工作原理和應(yīng)用有了深入的理解,掌握了 單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法，對(duì)一個(gè)課題如何畫(huà)流程圖，編寫(xiě)程序等有 了一定的認(rèn)識(shí)。使我深

30、刻體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛，也讓我了解到單片 機(jī)技術(shù)對(duì)當(dāng)今人們生活的重要性。 雖然本次課程設(shè)計(jì)不要求做出實(shí)物， 而且只是針對(duì)微機(jī)控制的一個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行 研究和查找有關(guān)的單片機(jī)控制的資料。 但是已經(jīng)讓我了解到了做一個(gè)課程設(shè)計(jì)不 僅要全面的分析和解決在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。 也通過(guò)查閱資料了解到微機(jī)控制的 重要性和其應(yīng)用的廣泛性。在這不斷發(fā)展的社會(huì)，微機(jī)控制的自動(dòng)化已經(jīng)占據(jù)了 很大的地位，而且其發(fā)展的速度是很快的，所以對(duì)于我們學(xué)習(xí)這個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái) 說(shuō)，就要求我們應(yīng)該不斷的去了解最新的設(shè)計(jì)和理論知識(shí)，那樣才能讓我們?cè)诒?領(lǐng)域有一立足之地。 17 R3 200 R4 200 R5 200 R6 200

31、R7 200 R8 200 R9 200 R10 200 IC1 1 2 3 4 5 6 7 8 20 13 12 40 15 14 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC INT1/P3.3 INT0/P3.2 GND T1/P3.5 T0/P3.4 EA/VP X1 X2 9 17 16 RESET RD/P3.7 WR/P3.6 89C51 22u R1 200 S1 J2 CON2 R17 霍霍霍霍霍 1 R2 1k 1 2 3 J1 1 CON1 OUT GND VCC RXD/P3.0 TXD/P3.1 ALE/P PSEN 10 1

32、1 30 29 T1 T2 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 21 22 23 24 25 26 27 28 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 31 Y1 12M 19 18 C2 +5V 39 38 37 36 35 34 33 32 R11 R12 1K R13 1K R14 1K 1K a 7 b 6 c 4 d 1 e 3 f 8 g dp a b c d e f g dp 7 4 2 3 9 6 1 8 LED2 2LED-CC a c e b d 9 2 LED1 2LED-CC f a c

33、 dp e f +5V G1 G2 G1 10 22uF T3 10 C1 5 T4 附錄 1：電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總電路圖 22uF C3 PNP PNP PNP PNP + MG1 MOTOR SERVO A +5V J3 1 6 2 7 3 8 4 9 5 DB9 6 2 C4 0.1u 12 9 14 7 4 5 C6 0.1u R1 OUT R2 OUT T1 OUT T2 OUT C2+ C2 C5 0.1u R1 IN R2 IN T1 IN T2 IN C1+ C1 VV+ U1 MAX232AEPE(16) 13 8 11 10 1 3 C8 0.1u GND C7 0.1u 附錄

34、5 +5V G2 dp g b d g 18 附錄 2：電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總程序代碼 include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit G=P16。 sbit ENB=P11。 sbit IN3=P12。 sbit IN4=P10。 sbit wela=P27。 sbit dula=P26。 int rate。 unsigned dat_buf10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7c,0x07,0x7f,0x67。 uint ttt=0。 void delay(uint z) uin

35、t x,y。 for(x=z。x0。x-) for(y=110。y0。y-)。 void display(uchar shi,uchar ge) dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfe。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfd。 wela=0。 delay(1)。 char 19 dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfb。 wela=0。 delay

36、(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xf7。 wela=0。 delay(1)。 void ISR0(void) interrupt 0 rate+。 void T0ISR(void) interrupt 1 unsigned char ge,shi。 TL0=0x0c。 TH0=0xf0。 ttt+。 if(ttt500) ttt=0。 shi=rate/10。 ge=rate%10。 rate=0。 main() TMOD=0x00。 TL0=0x0c。 TH0=0xf0。 PT0=0。 20 /外部中斷 0 服務(wù)

37、例程 /定時(shí)器 T0 中斷響應(yīng) TR0=1。 ET0=1。 IT0=1。 EX0=1。 EA=1。 while(1) uchar shi,ge。 G=0。 ENB=0。 /外部中斷 0 為下降沿觸發(fā) /開(kāi) EX0 中斷 IN3=1。 IN4=0。 display(shi,ge)。 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit G=P16。 sbit ENB=P11。 sbit IN3=P12。 sbit IN4=P10。 sbit wela=P27。 sbit dula=P26。 int rate。 un

38、signed dat_buf10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7c,0x07,0x7f,0x67。 uint ttt=0。 void delay(uint z) uint x,y。 for(x=z。x0。x-) for(y=110。y0。y-)。 void display(uchar shi,uchar ge) dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfe。 char 21 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wel

39、a=1。 P0=0xfd。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfb。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xf7。 wela=0。 delay(1)。 void ISR0(void) interrupt 0 rate+。 void T0ISR(void) interrupt 1 unsigned char ge,shi。 TL0=0x0c。 TH0=0xf0。 ttt+。 if(ttt5

40、00) 22 /外部中斷 0 服務(wù)例程 /定時(shí)器 T0 中斷響應(yīng) ttt=0。 shi=rate/10。 ge=rate%10。 rate=0。 main() TMOD=0x00。 TL0=0x0c。 TH0=0xf0。 PT0=0。 TR0=1。 ET0=1。 IT0=1。 EX0=1。 EA=1。 while(1) uchar shi,ge。 G=0。 ENB=0。 /外部中斷 0 為下降沿觸發(fā) /開(kāi) EX0 中斷 IN3=1。 IN4=0。 display(shi,ge)。 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigne

41、d int sbit G=P16。 sbit ENB=P11。 sbit IN3=P12。 sbit IN4=P10。 sbit wela=P27。 sbit dula=P26。 int rate。 unsigned dat_buf10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7c,0x07,0x7f,0x67。 uint ttt=0。 void delay(uint z) char 23 uint x,y。 for(x=z。x0。x-) for(y=110。y0。y-)。 void display(uchar shi,uchar ge) dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfe。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。P0=0xfd。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufshi。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0=0xfb。 wela=0。 delay(1)。 dula=1。 P0=dat_bufge。 dula=0。 P0=0xff。 wela=1。 P0