電力系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算

1、 單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 ： 基于89C51的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 電氣F1302 學(xué)生姓名 ： 趙愛欽 學(xué) 號(hào) ： 201314020323 指導(dǎo)教師 ： 臧海河 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 31-504 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2015-12-212016-01-03 指導(dǎo)教師意見：成績(jī): 簽名： 年 月 日 單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 基于89C51的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) ： 電氣F1302 學(xué) 生 姓 名 ： 趙愛欽 學(xué) 號(hào) ： 20131402323 指 導(dǎo) 教 師 ： 臧海河 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 31-630 課

2、程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2015-12-212016-01-03 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名趙愛欽專業(yè)班級(jí)電氣F1302學(xué)號(hào)201314020323題 目 基于89C51的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源給定指導(dǎo)教師臧海河主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89C51設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)，實(shí)現(xiàn)以下功能：1能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量；2能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的計(jì)算；4能夠?qū)崟r(shí)顯示轉(zhuǎn)速的數(shù)值；任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計(jì)，編寫程序。第7-8天

3、：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1張迎新，等. 單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）M北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.2陳杰，黃鴻. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第二版）M. 高等教育出版社2002.2夏路易，石宗義. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程Protel99SEM. 北京希望電子出版社.4閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M. 高等教育出版社.5康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M. 高等教育出版社.審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄1 概述 . . 41.1 研究背景.

4、41.2 基本功能概述 . 52 方案設(shè)計(jì) . . 52.1 霍爾傳感器測(cè)量方案 .52.2 光電傳感器測(cè)量方案. . 63 硬件電路設(shè)計(jì) . .7 3.1 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì) . . 73.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) . . 113.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì). .123.4 顯示電路設(shè)計(jì). .143.5 鍵盤電路設(shè)計(jì).153.6 電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). .174.1 主程序設(shè)計(jì) . .184.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) . .204.3 子程序設(shè)計(jì) . .224.3.1 顯示子程序設(shè)計(jì).224.3.2 鍵處理子程序設(shè)計(jì).245 總結(jié) . .26附錄A 系統(tǒng)原理圖 .27附錄B 部分源程序

5、 .28一 概述1.1 轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展背景 隨著微型計(jì)算機(jī)可靠性提高和價(jià)格的下降，用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)日趨普遍。我們知道，欲提高測(cè)量精度，必須先測(cè)出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速，而原先在可控硅調(diào)速電路中采用的測(cè)速發(fā)電機(jī)方式已不能滿足要求，必須采用數(shù)字測(cè)速的方法。 目前國(guó)內(nèi)外測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法很多，按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過模擬測(cè)速法(如離心式轉(zhuǎn)速表、用電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所得)、同步測(cè)速法(如機(jī)械式或閃光式頻閃測(cè)速儀)以及計(jì)數(shù)測(cè)速法。計(jì)數(shù)測(cè)速法又可分為機(jī)械式定時(shí)計(jì)數(shù)法和電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)多采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電數(shù)字脈沖編碼器，也有采用電磁式(利用電磁感應(yīng)原理或可變磁阻的霍爾

6、元件等)、電容式(對(duì)高頻振蕩進(jìn)行幅值調(diào)制或頻率調(diào)制)等，還有一些特殊的測(cè)速器是利用置于旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的放射性材料來(lái)發(fā)生脈沖信號(hào)其中應(yīng)用最廣的是光電式，光電式測(cè)系統(tǒng)具有低慣性、低噪聲、高分辨率和高精度的優(yōu)點(diǎn)加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD 器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而采用光電傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度高、采樣速度快、測(cè)量范圍寬和測(cè)量精度與被測(cè)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 測(cè)速裝置在控制系統(tǒng)中占有非常重要的低位，對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。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

7、發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中,常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。要測(cè)速，首先要解決是采樣問題。在使用模技術(shù)制作測(cè)速表時(shí)，常用測(cè)速發(fā)電機(jī)的方法，即將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測(cè)軸相連，測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速外,還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性,要求能測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速方法。因此轉(zhuǎn)速的測(cè)試具有重要的意義。這次設(shè)計(jì)內(nèi)容包含知識(shí)全面，對(duì)傳感器測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同的方法及原理設(shè)計(jì)有較多介紹，在測(cè)量系統(tǒng)中能學(xué)到關(guān)于測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器采樣問題，單片機(jī)部分的內(nèi)容，顯示部分等各個(gè)模塊的通信和聯(lián)調(diào)。 1.2基本功能概述這次的設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成以下的功能：1. 設(shè)計(jì)

8、并制作單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量的硬件系統(tǒng)； 2.用匯編語(yǔ)言完成轉(zhuǎn)速測(cè)量的軟件系統(tǒng)；3.要求把轉(zhuǎn)速顯示在5位LED上；根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能以及要求，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量主要是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，定時(shí)器記數(shù)定時(shí)功能、以及LED驅(qū)動(dòng)之間的通信。單片機(jī)可通過編程控制外圍部件，能實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程度。以它為系統(tǒng)核心的控制模塊可實(shí)現(xiàn)主從控制，完成預(yù)定的任務(wù)。二 方案設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方案選擇,一般要考慮傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝以及測(cè)速范圍與環(huán)境條件等方面的適用性;再就是二次儀表的要求,除了顯示以外還有控制、通訊和遠(yuǎn)傳方面的要求。下面是兩個(gè)方案的設(shè)計(jì)與論證。2.1 霍爾傳感器測(cè)量方案霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的主要工作原理是霍爾效應(yīng)，也就

9、是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬部件通過霍爾傳 感器的磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引起電勢(shì)的變化，通過對(duì)電勢(shì)的測(cè)量就可以得到被測(cè)量對(duì)象的轉(zhuǎn)速值?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的主要組成部分是傳感頭和齒圈，而傳感頭又是由霍爾元件、永磁體和電子電路組成的?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器在測(cè)量機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速時(shí)，被測(cè)量機(jī)械的金屬齒輪、齒條等運(yùn)動(dòng)部件會(huì)經(jīng)過傳感器的前端，引起磁場(chǎng)的相應(yīng)變化，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件穿過霍爾元件產(chǎn)生磁力線較為分散的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)相對(duì)較弱，而穿過產(chǎn)生磁力線較為幾種的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)就相對(duì)較強(qiáng)。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器就是通過磁力線密度的變化，在磁力線穿過傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢(shì)后，會(huì)將其轉(zhuǎn)換為交變電信號(hào)，最后傳感器的內(nèi)置電路

10、會(huì)將信號(hào)調(diào)整和放大，輸出矩形脈沖信號(hào)。霍爾傳感器的方框圖如圖2.1所示 圖2.1霍爾傳感器框圖缺點(diǎn)：采用霍爾傳感器在信號(hào)采樣的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)采樣不精確，因?yàn)樗强看判愿袘?yīng)才采集脈沖的，使用時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)磁性變小，影響脈沖的采樣精度。2.2 光電傳感器測(cè)量方案 光電轉(zhuǎn)速傳感器是根據(jù)光敏二極管工作原理制造的一種感應(yīng)接收光強(qiáng)度變化的電 子器件，當(dāng)它發(fā)出的光被目標(biāo)反射或阻斷時(shí)，則接收器感應(yīng)出相應(yīng)的電信號(hào)。一般的轉(zhuǎn)速長(zhǎng)期測(cè)量系統(tǒng)是預(yù)先在軸上安裝一個(gè)有60 齒的測(cè)速齒盤，當(dāng)測(cè)速齒槽旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件就能感受與開孔數(shù)相等次數(shù)的光次數(shù)，即每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生60個(gè)電脈沖信號(hào)。臨時(shí)性轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，多采用光電傳感器，從轉(zhuǎn)軸

11、上預(yù)先粘貼的一個(gè)標(biāo)志上獲得一轉(zhuǎn)一個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖，隨后利用電子倍頻器和測(cè)頻方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。不論長(zhǎng)期或臨時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量，都可以在微處理器的參與下，通過測(cè)量轉(zhuǎn)軸上預(yù)留的一轉(zhuǎn)一齒的鑒相信號(hào)或光電信號(hào)的周期，換算出轉(zhuǎn)軸的頻率或轉(zhuǎn)速。即通過速度傳感器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)變?yōu)殡娒}沖，利用微機(jī)在 單位時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再經(jīng)過軟件計(jì)算獲得轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。 即: n=N/(mT) n 轉(zhuǎn)速、單位:轉(zhuǎn)/ 分鐘;N 采樣時(shí)間內(nèi)所計(jì)脈沖個(gè)數(shù); T采樣時(shí)間、單位:分鐘; m 每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)(通常指測(cè)速碼盤的齒數(shù)) 。 通常m=60， 那么1 秒鐘內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)N就是轉(zhuǎn)速n， 即: n=N/ (mT) =N/60×1/6

12、0=N 光電傳感器的方框圖如圖2.2所示 圖2.2光電傳感器方框圖優(yōu)點(diǎn)：這種方案使用光電轉(zhuǎn)速傳感器具有采樣精確，采樣速度快，范圍廣的特點(diǎn)。 綜上所述，方案二使用光電傳感器來(lái)作為本設(shè)計(jì)的最佳選擇方案。三 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）的簡(jiǎn)稱，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O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及D/A轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出等部件。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)

13、控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，因此，確切的稱謂應(yīng)是微控制器（Microcontroller）. 系統(tǒng)使用的單片機(jī)是AT89C51型單片機(jī)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的

14、方案。 圖3.1 89C51引腳圖 89C51單片機(jī)的特點(diǎn)： 它內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU，具有4KB的EEPROM。 128字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，21個(gè)特殊功能寄存器SFR。 4個(gè)8位并行I/O口，其中P0、P2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KB ROM和64KB RAM. 一個(gè)可編程全雙工串行口,具有5個(gè)中斷源。 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 由89C51引腳圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： 地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由

15、P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址。 數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供。 控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。 89C51引腳圖如圖3.1所示 3.1 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì) 圖3.1.1單片機(jī)及其外圍電路圖3.1.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。51單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異的典型值為12MHZ 51內(nèi)部都有一個(gè)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(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。S

16、TC89C51是屬于CMOS8位微處理器，它的時(shí)鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于NMOS型的單片機(jī)。 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如STC89C51）有一個(gè)可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖3.3為CMOS型單片機(jī)時(shí)鐘電路框圖。振蕩器工作受/PD端控制，由軟件置“1”PD（即特殊功能寄存器PCON.1）使/PD0，振蕩器停止工作，整個(gè)單片機(jī)也就停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。清“0”PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時(shí)鐘，單片機(jī)便正常運(yùn)行。SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由SYS參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率）。電容C4和C5的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率f

17、起微調(diào)作用（C4、C5大，f變?。?。 3.1.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對(duì)于CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻)，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期(即 24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，51單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都 輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。單片機(jī)采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。對(duì)于MOS單片機(jī)只要接一個(gè)電容至

18、VCC即可。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使51單片機(jī)有效的復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間，Vss上升時(shí)間若為10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHZ時(shí)約為1ms，1MHZ時(shí)約為10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。RC時(shí)間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖3.3 復(fù)位電路圖3.4顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，LED（Light-Emitt

19、ing Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。LED有單個(gè)LED和八段LED之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管ag控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。顯示方式： 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯

20、示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極C

21、OM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大

22、量的I/O端口，而且功耗更低。 為了節(jié)省I/O口線，我們采用的動(dòng)態(tài)顯示方式。 顯示電路圖如圖3.4所示。 圖3.4 顯示電路圖3.5 鍵盤電路 按鍵分別控制電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速，即控制PWM波高電平的占空比，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，采用開環(huán)控制方法，不是十分精確，但控制簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。 鍵盤電路如圖3.5所示 圖3.5鍵盤電路3.6 電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行通過PWM波控制，PWM波通過AT89C51的P2.4口輸出，電路圖如圖3.6所示 圖3.6 電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)電路圖 四 軟件設(shè)計(jì) AT89C51有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器均可設(shè)置成為16位，也可以設(shè)置成為13位進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)。

23、計(jì)數(shù)器的功能是對(duì)T0或T1外來(lái)脈沖的進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部輸入脈沖負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1。 定時(shí)功能是通過計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，即每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，因此定時(shí)時(shí)間等于計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以機(jī)器周期。定時(shí)器工作時(shí)，每接收到1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（或機(jī)器周期）則在設(shè)定的初值基礎(chǔ)上自動(dòng)加1，當(dāng)所有位都位1時(shí)，再加1就會(huì)產(chǎn)生溢出，將向CPU提出定時(shí)器溢出中斷身請(qǐng)。當(dāng)定時(shí)器采用不同的工作方式和設(shè)置不同的初值時(shí)，產(chǎn)生溢出中斷的定時(shí)值和計(jì)數(shù)值將不同，從而可以適應(yīng)不同的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。定時(shí)器有4種工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。工作方式寄存器TMOD的設(shè)定： GATE C/T M1 M0 G

24、ATE C/T M1M0 TMOD各位的含義如下： GATE：門控位，用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)是否受外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的影響。C/T：定時(shí)或計(jì)數(shù)方式選擇位，當(dāng)C/T=1時(shí)工作于計(jì)數(shù)方式；當(dāng)C/T=0時(shí)工作于定時(shí)方式。 M1、M0為工作方式選擇位 ，用于對(duì)T0的四種工作方式，T1的三種工作方式進(jìn)行選擇，選擇情況如下表5-1：M1M0=00為方式0;M1M0=01為方式1； 表4.1 M1、M0為工作方式選擇位 M0 M1 工作方式 方式說明 0 0 013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 1 116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 0 28位自動(dòng)重置定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 1 3兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（只有T0有） 4.1主程序設(shè)

25、計(jì)主程序是系統(tǒng)上電后首先要執(zhí)行的程序，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、掃描顯示、掃描按鍵等工作。 圖4.1主程序流程圖按照上述分析，主程序流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)上電后，首先設(shè)置堆棧，對(duì)相關(guān)內(nèi)存單元賦初始值，定時(shí)器和中斷系統(tǒng)初始化。完成初始化工作之后，判斷啟動(dòng)鍵有沒有按下，如果沒有按下，等待啟動(dòng)鍵按下；如果按下，及循環(huán)等待，時(shí)間到之后，T1中斷程序?qū)?huì)讀取T0中的計(jì)數(shù)值，并將其放入約定的存儲(chǔ)單元中，并且置位“要求計(jì)算”的標(biāo)志，當(dāng)該標(biāo)志位為1時(shí)，主程序即轉(zhuǎn)入計(jì)算。計(jì)算出轉(zhuǎn)速后送入顯示緩沖區(qū)顯示。4.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)51單片機(jī)中沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，對(duì)各個(gè)中斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷

26、允許寄存器IE的各位來(lái)控制的。中斷允許寄存器IE的字節(jié)地址為A8H，可以進(jìn)行位尋址 IE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0（A8H） EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 表4-2 中斷位尋址表 EA：中斷允許總控位。EA=0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求；EA=1，開放中斷。 ET2：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的溢出中斷允許位。（僅89C52/S52或類似型號(hào)的單片機(jī)有）ET2=1允許T2中斷；ET2=0禁止T2中斷 。ES：串行口中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷允許位。ET1=1，允許T1中斷；ET1=0，禁止T

27、1中斷。 EX1：外部中斷 INT1的中斷允許位。 EX1=1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位。 ET0=1，允許T0中斷；ET0=0，禁止T0中斷。 EX0：外部中斷 INT0的中斷允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。 圖4.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)流程圖定時(shí)器1完成定時(shí)功能，并每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次顯示，每隔1秒讀一次計(jì)數(shù)結(jié)果。單片機(jī)對(duì)在1秒內(nèi)計(jì)數(shù)的值進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成每分鐘的速度送顯存以便顯示。中斷服務(wù)程序流程圖如圖4.2所示4.3子程序設(shè)計(jì)子程序設(shè)計(jì)包括顯示子程序設(shè)計(jì)和按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)。4.3

28、.1 顯示子程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)方式，這種工作方式是分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各個(gè)數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，即各數(shù)碼管是是由脈沖電流導(dǎo)電的。當(dāng)所有數(shù)碼管依次顯示一遍后，軟件控制循環(huán)，使每位顯示器分時(shí)點(diǎn)亮。利用數(shù)碼管余輝和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，可以穩(wěn)定地顯示各位數(shù)碼管的值。 圖4.3.1顯示子程序流程圖從圖4.3.1中可以看出，程序中利用了一個(gè)顯示計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的值在03之間變化，對(duì)應(yīng)第一至第四位數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)值到4時(shí)，即回零。假如當(dāng)顯示計(jì)數(shù)器值等于2時(shí)，意味著此時(shí)應(yīng)點(diǎn)亮第3位數(shù)碼管去進(jìn)行顯示。程序中首先取顯示緩沖區(qū)初值，然后查字表碼表，并將該字形碼送往P0，因?yàn)镻0是段驅(qū)動(dòng)。 下面是要點(diǎn)亮第

29、3位數(shù)碼管，程序中再次取計(jì)數(shù)值，即2，然后查位碼，將這個(gè)值被送往P2口。先將P2口的低4位置1（關(guān)閉原點(diǎn)亮的數(shù)碼管），將查得的位碼與P2相與，點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管。4.3.2鍵處理子程序設(shè)計(jì)啟動(dòng)按鍵一端與P1.0相連，另一端接地。讀取P1口狀態(tài)，取反后取有效的按鍵位，如果判斷沒有按鍵按下，直接返回，如果有按鍵按下，延遲10ms去抖動(dòng)。再一次讀鍵判斷是否按鍵。不是，則直接返回。有按鍵，再判斷P1.0的狀態(tài)，若P1.0=0，判斷P1.1的狀態(tài)，P1.1=0直接返回，若P1.1=1，設(shè)置修改項(xiàng)目，然后返回；若P1.0=1，設(shè)置相應(yīng)項(xiàng)目的值，然后返回。鍵盤子程序流程圖如圖4.3.2所示。 圖4.3.2 按

30、鍵程序流程圖五 總結(jié)經(jīng)過兩周的努力，本次的課程設(shè)計(jì)終于告一個(gè)段落。關(guān)于這次設(shè)計(jì)，感觸頗多?？偟膩?lái)說是可以的，富有收獲的，盡管其中充滿了艱辛與困難。但看到自己的成果時(shí)，所有的艱辛與疲倦都拋到了九霄云外。一種成就感在心頭油然而生。另外一方面，在自己的親身實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足的地方，有待進(jìn)一步提高與改善。整個(gè)設(shè)計(jì)過程是對(duì)自己一年來(lái)所學(xué)知識(shí)歸納總結(jié)和應(yīng)用，也就是把理論知識(shí)用到實(shí)踐之中去。讓理論和實(shí)踐相結(jié)合，以此產(chǎn)生實(shí)際的成果。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的之所在。除此之外，我們要在擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)的前提條件下，在整個(gè)設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中要有信心和耐心，對(duì)自己有信心，相信自己能夠很好的完成本次設(shè)

31、計(jì)任務(wù)。在調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題，這是一個(gè)再學(xué)習(xí)的過程，其本身就是對(duì)自己的一次鍛煉，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，動(dòng)手解決問題的能力。從而從各個(gè)方面得到提高與完善了自己，使自己的各個(gè)方面提高到一個(gè)新的臺(tái)階，同時(shí)為以后的工作打下基礎(chǔ)。附錄A 總電路圖 附錄B 部分源程序DISPBUF EQU 5AH ;顯示緩沖區(qū)從5AH開始SECCOUN EQU 59H ;秒計(jì)數(shù)單元，用于累計(jì)T1的終端次數(shù)SPCOUN EQU 57H ;速度計(jì)時(shí)器單元57H和58HCOUNT EQU 56H ;顯示時(shí)的計(jì)數(shù)器SPCALC BIT 00H ;要求計(jì)算速度的標(biāo)志，該位為1則主程序進(jìn)行速度算，然后清位HIDDEN EQ

32、U 10 ORG 0000HAJMP START ORG 001BH JMP TIMER1 ;定時(shí)中斷1入口 ORG 30H START: MOV SP,#5FH ;設(shè)置堆棧 MOV P1,#0FFH ;將P1置位高電平 MOV P0,#0FFH ;將P0置位高電平 MOV P2,#0FFH ;將P2置位高電平，以上三行初始化，所有顯示器、 LED及數(shù)碼管滅 MOV TMOD,#00010101B ;定時(shí)器T1工作于方式1，計(jì)數(shù)器T0工作方式1。 MOV TH1,#HIGH(65536-5000);設(shè)置T1初始值 MOV TL1,#LOW(65536-5000) MOV TH0,#00H ;設(shè)

33、置T0的計(jì)數(shù)初始值0MOV TL0,#00H ETB TR1 ;開啟T1 SETB TR0 ;開啟T0 SETB ET1 ;開定時(shí)器1中斷 SETB EA ;允許單片機(jī)相應(yīng)中斷 LOOP: JNB SPCALC,LOOP ;如果未要求計(jì)算，轉(zhuǎn)本身循環(huán)MULD: MOV A,R3 ;計(jì)算R3乘R7 MOV B,R7 MUL AB MOV R4,B ;暫存部分積 MOV R5,A MOV A,R3 ;計(jì)算R3乘R6 MOV B,R6 MUL AB ADD A,R4 ;累加部分積 MOV R4,A CLR A ADDC A,B MOV R3,A MOV A,R2 ;計(jì)算R2乘R7 MOV B,R7

34、MUL AB ADD A,R4 ;累加部分積 MOV R4,A MOV A,R3 ADDC A,B MOV R3,A CLR A RLC A XCH A,R2 ;計(jì)算R2乘R6 MOV B,R6 MUL AB ADD A,R3 ;累加部分積 MOV R3,A MOV A,R2 ADDC A,B MOV R2,A RET MOV R2,SPCOUN MOV R3,SPCOUN+1 MOV R6,#0 MOV R7,#5 ;測(cè)得的數(shù)據(jù)是每秒計(jì)數(shù)值，轉(zhuǎn)為分（每一轉(zhuǎn)測(cè)12 次，故乘5而非60） CALL MULD SETB TR1 HB2: CLR A ;BCD碼初始化 MOV R3,A MOV R4,A MOV R5,A MOV R2,#10H ;轉(zhuǎn)換雙字節(jié)十六進(jìn)制整數(shù) HB3: MOV A,R7 ；從高端移出待轉(zhuǎn)換數(shù)的一位到CY中 RLC A MOV R7,A MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R5 BCD碼帶進(jìn)位自身相加，相當(dāng)于