单片机课程设计 转速测量系统

浙江理工大学

《单片机系统设计及应用实验》

设计报告

题 目： 转速测量系统设计 专 业：班 级： 10机电(1)班 姓 名： 学 号：B10300527 指导教师：

机械与自动控制学院

2013年 7月7日

51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。

本次课程设计是对单片机系统设计及应用实验是机械电子工程专业学生面向应用的设计训练，是单片机课程理论教学后进行的一个实践教学环节。

学习基于51系列单片机的嵌入式系统的软硬件设计，包括：

1．完成一个简单控制系统的设计过程训练，能从系统的要求出发，制订设计方案，合理选择芯片和元件；并完成最终的设计与调试。

2．掌握一种电路原理图和硬制板图绘制软件的应用方法； 3．学习汇编语言在单片机程序设计的应用 4．掌握单片机系统的调试方法

通过本次课程设计鼓励学生自主学习及研究性学习，培养学生创新意识，使学生在导师的指导下，进行探索性学习过程，这样学生的探索和研究欲望将会得到激发；同时注意学生团队合作精神的培养和锻炼。

课程设计大致经历了以下的设计过程：

1、确立课程设计的题目，确定要实现的目标和具体的主要功能

2、查阅相关资料，就行系统硬件电路的设计，绘制出原理图

3、结合已经绘制好的原理图，进行程序的编写和调试

4、硬件和软件都准备好以后进行最后的调试工作，就行修改，最终确定结 果。

设计结果：

通过最终的调试，完成了预期的目标，可以对轴类仪器进行转速的测定工作，并显示在四位LED数码管上，精度达到了要求，设计圆满完成了任务。

目录

1、设计目标及主要功能 1

1.1 设计目标 1 1.2 功能 1 2、硬件电路设计及描述 2

2.1 单片机最小系统和晶振电路 6 2.1.1 单片机最小系统 6 2.1.2 晶振电路 7

2.2 转速信号测量电路 8 2.2.1 转速信号采集电路 6 2.2.2 转速信号处理电路 10 2.3 数码管显示电路 13 3、软件设计流程及描述 14

3.1 定时/计数器T0 14 3.2 定时/计数器T1 15 3.3 定时/计数器的方式控制字 15 3.4定时/计数控制寄存器TCON 15 3.5定时器T1中断处理 16 3.6计数值的处理程序 17 3.7数码管的显示程序 17 3.8系统流程 17 4、源程序代码 18 5、调试结果 22 6、课程设计总结 23 7、参考文献 23

1 概述

1.1 设计目标

以单片机为核心设计一个转速测定及数据显示控制系统。要求对转速范围在0~3500r/min的直流调速电动机或交流变频调速电动机及其它轴类装置转速进行测量并显示，转速数据显示精度要求达到转速个位数，用4位LED数码管显示速度。

1.2 主要功能

1、测量轴类装置的转速，并通过数码管显示实时转速。 2、系统包含复位电路，在系统进入不正常状态时复位电路。

2 硬件电路设计及描述

整个测量系统的组成框图如图3.3所示。从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在转子上做好光电标记,具体办法可以是:将转子表面擦干净后用黑漆(或黑色胶布) 全部涂黑,再将一块反光材料贴在其上作为光电标记,然后将光电传感器(光电头) 固定在正对光电标记的某一适当距离处。光电头采用低功耗高亮度LED ,光源为高可靠性可见红光,无论黑夜还是白天,或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。光电头包含有前置电路，输出0—5V的脉冲信号。接到单片机89C51的相应管脚上，通过89C51内部定时/计时器T0、T1及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图4.5是常用的一种单片机，型号为AT89C51，它将计算机的功能都集成到这个芯片内部去了，就这么一个小小的芯片就能构成一台小型的电脑，因此叫做单片机。

图4.5

它有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚，其中左下角标有箭头的为第1脚，然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚 第40脚。

在40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“P1.0”。

AT89C51单片机的功能： 1．主要特性： ◆与MCS-51 兼容

◆4K字节可编程闪烁存储器 ◆寿命：1000写/擦循环 ◆数据保留时间：10年 ◆全静态工作：0Hz-24Hz ◆三级程序存储器锁定 ◆128*8位内部RAM ◆32可编程I/O线 ◆两个16位定时器/计数器 ◆5个中断源 ◆可编程串行通道 ◆低功耗的闲置和掉电模式 ◆片内振荡器和时钟电路 2．管脚说明（图4.7）：

图4.7

●VCC：供电电压，

●GND：接地。 ●P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

●P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

●P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低， …… 此处隐藏：7837字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……