單片機課程設(shè)計報告_數(shù)字轉(zhuǎn)速表設(shè)計

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

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(fù)位）功能。設(shè)計要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計方案； 2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；3）完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計；5）應(yīng)用程序的調(diào)試。主 要 設(shè) 計 條 件1、PC機及單片機調(diào)試軟件；2、單片機學(xué)習(xí)板； 3、系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試所需的元器件。說 明 書 格 式1. 課程設(shè)計任務(wù)書2. 目錄3. 總體方案確定4. 各單元硬件電路設(shè)計說明5. 軟件設(shè)計與說明（包括流程圖）6. 調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明7. 使用說明8、總結(jié)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(shè)計時間為兩周第一周星期一、上午：布置

3、課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論星期二、總體方案星期三、系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試星期四、系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試星期五、軟件設(shè)計及調(diào)試第二周星期一、軟件設(shè)計及調(diào)試星期二、軟件設(shè)計及調(diào)試星期三、軟件設(shè)計及調(diào)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(shè)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(xué)出版社，2010.5 M.3版.清華大學(xué)出版社，2010.目錄第1章 前言·····

4、83;············································07第2章 總體設(shè)計思路···

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

6、183;···································08 設(shè)計總電路·············

7、·······························08第3章 硬件電路的設(shè)計方案················

8、83;···················10 LED顯示部分電路的設(shè)計····························

9、·····11 按鍵電路的設(shè)計········································12 時鐘電路··&

10、#183;···········································13第4章 軟件設(shè)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(diào)試·····················

14、3;························17第六章 總結(jié)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(yīng)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(yīng)用，與其特點是由淺入深，注重接口技術(shù)和應(yīng)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(dǎo)的信息技術(shù)作為一種嶄

20、新的生產(chǎn)力，正在向社會的各個領(lǐng)域滲透，也使機電一體化的進程大大加快。 機電一體化是當(dāng)今制造技術(shù)和產(chǎn)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?？梢哉J為，它是用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點和方法，研究在機電系統(tǒng)和產(chǎn)品中如何將機械、計算機、信息處理和自動控制技術(shù)綜合應(yīng)用，以求機電系統(tǒng)和產(chǎn)品達到最佳的組合。機電一體化產(chǎn)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(yīng)用。智能儀器、家用電器、數(shù)控機床、工業(yè)控制等機電設(shè)備和產(chǎn)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(gòu)成多機系統(tǒng)和

21、分布式網(wǎng)絡(luò)。世界上單片機芯片的產(chǎn)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(yīng)用前景。本課程設(shè)計主要針對目前我國早期應(yīng)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(shè)備和儀表建立基礎(chǔ)。第1章 總體設(shè)計思路 基本原理利用AT89C51作為主控器組成一個轉(zhuǎn)速表。電機轉(zhuǎn)速采用光電脈沖傳感器來測量，設(shè)置定時器/計數(shù)器T0和T1，利用其內(nèi)部定時器T1設(shè)置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T0設(shè)置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設(shè)在1s內(nèi)測量的脈沖個數(shù)為n，又由于脈沖頻率為60個脈沖/轉(zhuǎn)，故測到轉(zhuǎn)速n就是脈沖頻率

22、。定時1s，在1s內(nèi)允許中斷，每中斷一次，軟件計數(shù)器加1，1s后，關(guān)閉中斷，則軟件計數(shù)器即為1s內(nèi)的脈沖數(shù)，通過計數(shù)一定時間內(nèi)通過定時器的脈沖數(shù)通過軟硬件結(jié)合工作即可測出電機的轉(zhuǎn)速。 設(shè)計總思路本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設(shè)計一個數(shù)字轉(zhuǎn)速表對脈沖轉(zhuǎn)速信號進行檢測，能將所測量的轉(zhuǎn)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(fù)位）功能。單片機通過檢測脈沖信號計算轉(zhuǎn)速，測速范圍03000轉(zhuǎn)/分。該系統(tǒng)的功能概括起來就是能測量當(dāng)前每秒鐘給的手動脈沖數(shù)。MCS-51單片機內(nèi)有兩個定時器/計數(shù)器T0和T1，利用其內(nèi)部定時器T1設(shè)置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T

23、0設(shè)置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設(shè)在1s內(nèi)測量的脈沖個數(shù)為n，再將n乘上60即是轉(zhuǎn)速（分/轉(zhuǎn)）。根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，本系統(tǒng)由AT89C51單片機，LED顯示電路，時鐘與復(fù)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(qū)動電路AT89C51單片機時鐘電路鍵盤電路復(fù)位電路圖2-2 系統(tǒng)框圖第2章 硬件電路的設(shè)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(nèi)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?qū)崿F(xiàn)1s定時。定時器的TMOD用于設(shè)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(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(qū)動的發(fā)射極，三極管驅(qū)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(shè)計對按鍵電路的設(shè)計可以由2種方式：一種方式是獨立按鍵設(shè)計，這種設(shè)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(shè)計，它適用于對控制按鍵較多的電路控制。本課題總共設(shè)計按鍵有3個啟動、停止、復(fù)位，因此設(shè)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(fù)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(nèi)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(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)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(yīng) 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(shè)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(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，進行模塊設(shè)計。定時計數(shù)程序模塊，數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，轉(zhuǎn)速測量模塊。編程語言？ 主程序設(shè)計轉(zhuǎn)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(nèi)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(shè)計中我們使用的獨立按鍵，因為只有啟動、暫停和復(fù)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(diào)用計算、進制轉(zhuǎn)換子程序否是暫停鍵？ 關(guān)閉計數(shù)器否是關(guān)閉計數(shù)器，清空存復(fù)位鍵？復(fù)位計LED0LED3復(fù)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(diào)試硬件調(diào)試的步驟如下：接通電源和數(shù)據(jù)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(guān)電當(dāng)顯示請上電時按下單片機上的電源開關(guān)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(diào)試。當(dāng)程序下載完之后，按下電源開關(guān)，LED上顯示初始狀態(tài)，按下啟動鍵顯示接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，按下停止鍵后顯示當(dāng)前所記錄的數(shù)據(jù)，按下復(fù)位鍵則顯示初始狀態(tài)。5-1所示:5-2所示：第5章 總結(jié)與體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)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(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)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(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。回顧起此次單片

30、機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，基本的內(nèi)容和我們上課所學(xué)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(shè)計都不難，但是一綜合起來，對于我們這些初學(xué)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(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實

31、踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(shè)計之后，一定把以前 所學(xué)過的知識重新溫故。這次的課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在李老師的辛勤指導(dǎo)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(shè)計開發(fā)實例M.清華大學(xué)出版社，2010.5 M.3版.清華大學(xué)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(fù)位*;*;* P1口作為指示燈 * ORG 0000H SJMP WAIT ORG 001BH LJMP TIMER ORG 0030HWAIT: MOV SP,#0A0H ;設(shè)置指針指向A0H單元 MOV 7AH,#0AH;數(shù)據(jù)緩存區(qū)7A MOV 7BH

33、,#0AH;數(shù)據(jù)緩存區(qū)7B MOV 7CH,#0AH;數(shù)據(jù)緩存區(qū)7C MOV 7DH,#0AH;數(shù)據(jù)緩存區(qū)7D MOV P1,#00H ; P1口指示燈全亮 CLR TR0 ;關(guān)計數(shù)器T0 CLR TR1 ;關(guān)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(fù)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