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1、 . . . 目录1.1单片机技术课程设计任务书21.1.1课程设计任务31.1.2课程设计目的31.1.3课程设计要求31.1.4课程设计容31.1.5课程设计报告要求31.1.6课程设计进度表安排41.1.7课程设计考核办法41.2总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图)42.硬件电路（各组成部分电路）设计及其原理说明52.1转速信号采集62.2转速信号处理电路72.3测量系统主机部分设计82.3.1复位电路82.3.2晶振电路102.3.3最小系统的仿真122.4显示部分设计133.软件系统设计183.1语言的选用183.2主程序初始化193.2.1定时器的初始化193.2.2中断
2、允许控制204.元器件的选择及其相关技术数据，参数的计算224.1传感器224.2放大器244.3单片机AT89C52254.4LED显示器295.总体电路原理图及其整个电路的工作原理305.1总体电路原理图见附表A。305.2转速测量系统的原理。305.2.1转速测量方法305.2.2转速测量原理316.课程设计中的收获和体会337.参考文献34附录A系统总电路图35附录B 系统总程序清单36附录C 元器件清单381.1单片机技术课程设计任务书 题目：直流电机转速测量显示装置的设计1.1.1课程设计任务日常生活和生产中，需要对各种电机的转速进行测量。该课程设计要求完成基于AT89C52单片机
3、的直流电机转速测量和显示。采用光电式传感器进行信号的转换，再经过整形，放大等电路处理，将信号送入单片机进行数据处理，并在数码管上进行显示。1.1.2课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握：1）微机接口技术与I/0通道电路的设计及实现方法；2）控制程序的设计及实现方法；3）微机控制系统的实际调试技巧。从而提高学生对微机实时控制系统的设计和调试能力。1.1.3课程设计要求1.以单片机为核心，设计一个转速测量装置；2.在数码管上显示当前的转速值。1.1.4课程设计容1.硬件电路原理图；2.软件流程图及程序；3.实物调试及结果。1.1.5课程设计报告要求报告中提供如下容：1. 目录2. 正文（1）
4、课程设计任务书；（2） 总体设计方案；（3） 硬件原理图（可手画也可用Protel软件）；（4） 程序流程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序的名称及其功能）；（5） 实物调试及结果。3. 收获.体会4. 参考文献1.1.6课程设计进度表安排周次 工作日 工作容 第 一 周 1布置课程设计任务，查找相关资料 2完成总体设计方案 3完成总体设计方案 4画出硬件原理图及程序流程图 5完成硬件接线，编写程序并调试 第 二 周 1编写程序并调试 2编写程序并调试 3编写程序并调试及准备课程设计报告 4完成课程设计报告并于下午两点之前上交 5答辩本课题共需两周时间1.1.7课程设计考核办
5、法 课程设计满分为100分，从课程设计平时表现.课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%.40%.40%. 1.2总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图) 根据技术要求，此基于AT89C52单片机的转速测量系统由以下几个部分组成，首先传感器部分；第二部分应是放大整形电路，第三部分应是单片机，第四部分是LED显示。总体框图:各部分模块的功能：传感器：用来对信号的采样。放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。单片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入LEDLED 显示：用来对所测量到的转速进行显示2.硬件电路（各组
6、成部分电路）设计及其原理说明 随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以及功能强大，价格低廉的显著特点，是全数字化测量转度系统得一广泛应用。出于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。对测量转速系统的硬件和编程进行研究，设计出一种以单片机为主的转速测量系统，保证了测量精度。2.1转速信号采集 设计采用了红外光电传感器，进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形成一个脉冲。系统在光电传感器收发端间加入电动机，并在电动机的转轴上安装一转盘。在这
7、个转盘的边沿处挖出若干个圆形过孔，把传感器的检测部分放在圆孔的圆心位置。每当转盘随着后轮旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。把这些脉冲通过一系列的波形整形成单片机可以识别的TTL电平，即可算出轮子即时的转速。 转盘的圆孔的个数决定了测量的精度，个数越多，精度越高。这样就可以在单位时间尽可能多地得到脉冲数，从而避免了因为两个过孔之间的距离过大，而正好在过孔之间或者是在下个过孔之前停止了，造成较大的误差。设计中转盘的圆孔的实际个数受到技术的限制。为了达到预定的效果设计在转盘过孔的设计上采用6个过孔，从而留下了6个同等的间距。这样在以后的软件设计中能够较为方便的计算出脉冲频率。脉冲发生源的硬件结
8、构图如图2.1所示。铝盘过孔光电晶体管红外线光电二极管铝盘 图2.1脉冲发生源硬件结构图（左为正视图，右为侧视图）2.2转速信号处理电路 由于系统需要将光信号转换为电信号，因而需要使用光电传感器并设计相应的信号调理电路，以得到符合要求的脉冲信号，送给单片机AT89C52进行计数，同时得到计数的时间，由单片机进行相关计算以得到电动机转速。原理:透镜能对红外线聚焦；半透膜既能使发射管射出的红外线射向转轴上的转盘又能使反射回来的红外线射向接收管；贴在被测旋转体上的反光纸的大小一般为10mml0mm，起着定向反射作用。特点： 尺寸很小，反射式，手持式红外测速仪。 传感器将电机的转速信号转变成了电脉冲信
9、号，该信号经过74Ls04反相器整形驱动，送到单片机进行脉冲计数，从而测出电动机转速。光电转换部分与单片机的连接框图如图2.2所示。LED显示器计数脉冲整形驱动74Ls04传感器AT 89C52图2.2 光电转换部分与单片机的连接框图本次课程设计选择是LM358双运算放大器进行光电信号调理电路设计。电路采用两级放大电路对脉冲信号进行放大，防止信号脉冲太小以至对实验结果不产生影响。此外，还设计了有源带通滤波器。 转速信号处理电路包括信号放大电路、整形电路。由于产生的电压信号很小，所以要进行放大处理，一般要放大至少1000 倍（60dB），然后在进行信号处理工作。信号放大装置选用运算放大器了LM3
10、58 作为放大电压放大元件，采用两级放大电路，每一级都采用反响比例运算电路如图2.3.设计的电压放大倍数为3000 倍。其中第一级放大倍数为10，第二级放大倍数为100.放大后电压变化围为04.8V。LM358 采用024V电源供电，两级运放放大所采用的供电电源均采用此接法。 图2.3 信号处理电路图整形电路的主要作用是将正弦波信号转化为方波脉冲信号，正弦波信号电压的最大幅值约为4.8V，最小幅值为0V。整形电路设计的是一种滞回电压比较器，它具有惯性，起到抗干扰的作用。从而向输入端输入的滞回比较器。一次整形后的信号基本上为5V 的电平的脉冲信号，在脉冲计数时，常用的是+5V 的脉冲信号。2.3
11、测量系统主机部分设计2.3.1复位电路AT89C51 单片机复位电路是指单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU 和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。AT89C52图2.4 复位电路复位功能：复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。片复位电路是复位引脚RST
12、 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位（如图2.5(a)）和按钮复位(如图2.5(b)两种方式。Vcc80C52RST/VPDVssVcc80C52RST/VPDVss 图2.5RC 复位电路单片机复位后的状态: 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H 地址单元开始执行。单片机冷启动后，片RAM 为随机值，运行中的复位操作不改变片RAM 区中的容，21 个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见表3-1。值得指出的是，记住一些特殊
13、功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。说明：表2-1中符号*为随机状态：表2-1 寄存器复位后状态表特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态ABPSWSPDPLDPHP0P3IPIE00H00H00H07H00H00HFFH*00000B0*00000BTMODTCONTH0TH0TL0TH1TL1SBUFSCONPCON00H00H00H00H00H00H00H不定00H0*B PSW00H，表明选寄存器0 组为工作寄存器组； SP07H，表明堆栈指针指向片RAM 07H 字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的容写入到08H 单元中；Po-P3FFH，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出。IP00000B，表明各个中断源处于低优先级； IE000000B，表明各个中断均被关断； 系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。52单片机的复位是由RESET 引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24 个振荡周期后，52单片机即进入芯片部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET 引脚转为低电平后，才检查
