1、課程設計課 程 名 稱: 課程設計 題 目: 微機化轉速測量系統設計 年級/專業/班: 學 生 姓 名: 學 號: 小 組 成 員: 開 始 時 間: 年 月 日完 成 時 間: 年 月 日指 導 教 師： 年 月 日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc282099547 摘 要 PAGEREF _Toc282099547 h - 2 - HYPERLINK l _Toc282099548 1引 言 PAGEREF _Toc282099548 h - 3 - HYPERLINK l _Toc282099549 2方案設計或分析 PAGEREF _Toc282

2、099549 h - 4 - HYPERLINK l _Toc282099550 總體設計框圖 PAGEREF _Toc282099550 h - 5 - HYPERLINK l _Toc282099551 單元電路設計 PAGEREF _Toc282099551 h - 5 - HYPERLINK l _Toc282099552 2.2.1 數碼管顯示電路 PAGEREF _Toc282099552 h - 5 - HYPERLINK l _Toc282099553 主控電路 PAGEREF _Toc282099553 h - 6 - HYPERLINK l _Toc282099554 2.

3、2.3 硬件總電路圖 PAGEREF _Toc282099554 h - 9 - HYPERLINK l _Toc282099555 軟件流程圖 PAGEREF _Toc282099555 h - 10 - HYPERLINK l _Toc282099556 2.3.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc282099556 h - 10 - HYPERLINK l _Toc282099557 2.3.2 程序清單 PAGEREF _Toc282099557 h - 10 - HYPERLINK l _Toc282099558 3、調試 PAGEREF _Toc282099558 h - 1

4、3 - HYPERLINK l _Toc282099559 3.1 硬件調試 PAGEREF _Toc282099559 h - 13 - HYPERLINK l _Toc282099560 3.2 軟件調試 PAGEREF _Toc282099560 h - 13 - HYPERLINK l _Toc282099561 3.3 Proteus仿真調試 PAGEREF _Toc282099561 h - 14 - HYPERLINK l _Toc282099562 致 謝 PAGEREF _Toc282099562 h - 15 - HYPERLINK l _Toc282099563 參考文獻

5、 PAGEREF _Toc282099563 h - 16 - 摘 要本文介紹了一種以單片機內部計數器T0為測頻端口的頻率計方案，以AT-89C51單片機作為主控核心， LED數碼顯示等較少的輔助硬件電路相結合，利用軟件對0-3000HZ頻率的方波實現精確測頻。本系統具有體積小、硬件少、電路結構簡單。本電路中通過霍爾傳感器，把測速機構裝上齒輪，然后把霍爾傳感器靠近齒輪的邊緣，當齒輪在不斷轉動的時候，齒輪的齒和槽會相續接近霍爾傳感器，這樣子霍爾傳感器就會產生一系列的脈沖，當齒靠近傳感器是會持續高電平，當凹槽靠近霍爾傳感器是會持續低電平，這樣當套在軸上的齒輪在不斷轉動時就會出現一系列的脈沖波形，把

6、這波形整形后通過整形電路整形后通至單片機的測速口，再換算把脈沖信號轉換成轉速顯示在數碼管上面。關鍵詞：單片機 頻率計 89C52 數碼顯示 abstract This paper introduces a single-chip T0 internal counter for measuring frequency of port frequency meter project, taking the mig-at 89C51 microcontroller as the master core, LED digital display such as less auxiliary hardw

7、are circuit, combined with using the software of 0-3000HZ frequency square-wave achieve precise measuring frequency. This system has small, simple structure, circuit hardware less. Keywords: Single-chip microcomputer frequency meter 89C52 digital display 1引 言近年來隨著計算機技術的飛速開展，計算機也正式形成了通用計算機系統和嵌入式計算機系統

8、二個分支。單片機作為最典型的嵌入式系統，由于其微小的體積和極低的本錢，廣泛應用于家用電器、儀器儀表、工業控制單元以及通信產品中，成為現代電子系統中最重要的智能化工具。同時數模電技術、微電子技術也快速開展使得大量集成芯片出現，從而實現很多簡單功能代替了原來的模擬電路。這樣利用單片機、集成芯片和電子電路就可以很方便的進行設計，其中最典型、現在應用也很多的就是電子產品的設計。 51系列單片機是國內目前應用最廣泛的一種8位單片機之一，隨著嵌入式系統、片上系統等概念的提出和普遍接受及應用。51系列及其衍生單片機還會在繼后很長一段時間占據嵌入式系統產品的低端市場，因此，作為新世紀的大學生，在信息產業高速開

9、展的今天，掌握單片機的根本結構、原理和使用是非常重要的。本次課程設計的內容是使用89C51單片機最小系統設計頻率計系統，系統以單片機為主控單元，主要用于對方波頻率的測量。2方案設計或分析 頻率的測量實際上就是在1s時間內對信號進行計數，計數值就是信號頻率。用單片機設計頻率計通常采用兩種方法，第一種方法是使用單片機自帶的計數器對輸入脈沖進行計數；第二種方法是單片機外部使用計數器對脈沖信號進行計數，計數值再由單片機讀取。第一種方法的好處是設計出的頻率計系統結構和程序編寫簡單，本錢低廉，不需要外部計數器，直接利用所給的單片機最小系統就可以實現。這種方法的缺陷是受限于單片機計數的晶振頻率，輸入的時鐘頻

10、率通常是單片機晶振頻率的幾分之一甚至是幾十分之一，在本次設計使用的89C52單片機，由于檢測一個由“1到“0的跳變需要兩個機器周期，前一個機器周期測出“1，后一個周期測出“0。故輸入時鐘信號的最高頻率不得超過單片機晶振頻率的二十四分之一。第二種方法的好處是輸入的時鐘信號頻率可以不受單片機晶振頻率的限制，可以對相對較高頻率進行測量，但缺點是本錢比第一種方法高，設計出來的系統結構和程序也比擬復雜。由于本錢有限，本次設計中采用第一種方法，因此輸入的時鐘信號最高頻率不得高于MHz/24=460.8KHz。對外部脈沖的占空比無特殊要求。根據頻率檢測的原理，很容易想到利用51單片機的T0、T1兩個定時/計

11、數器，一個用來定時，另一個用來計數，兩者均應該工作在中斷方式，一個中斷用于1s時間的中斷處理，一個中斷用于對頻率脈沖的計數溢出處理，(對另一個計數單元加一)，此方法可以彌補計數器最多只能計數65536的缺乏。總體設計框圖 AT89C51控制電路數碼管顯示電路定時器T0中斷控制一定頻率方波輸入圖1 總體設計框圖硬件設計涉及的電路有：AT89C52控制電路、 LED顯示電路、數碼管顯示電路2.2單元電路設計 數碼管顯示電路圖2 四位一體數碼原理圖如圖2為四位一體數碼管，每個數碼管都有a、b、c、d、e、f、g七個筆劃和一個小數點h，這八個聯對應二極管陰極，陽極都聯在一起稱共陽極。以四位數碼管矩陣為

12、例，四個數碼管的a、b、c、d、e、f、g七個筆劃和一個小數點h電極分別并聯在一起。當A,B,C,D,E,F段低電平，第一位數碼管位選也為低電平，其他行列都為高阻態時，第一個數碼管的A,B,C,D,E,F段會點亮，人眼看上去就是一個數字“0。 加上動態掃描方式在1/20秒內四個數碼管依次都點亮一次，由于視覺暫留，就會看到每一位的結果，通過這種方式實現人和機器的信息交換。由于本電路只需顯示簡單一位數字所以不需要動態顯示，只需要一位數碼管。2.2.2主控電路80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機中最根本的產品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的

13、MCS-51的HCMOS產品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了MCS-48單片機的體系結構和指令系統。 80C51內置中央處理單元、128字節內部數據存儲器RAM、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、2個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。 此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。

14、其引腳圖如圖3-1所示：12345678RST/VPD91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC4080C51 圖3-1 80C51單片機引腳圖80C51系列單片機都是以8031為核心開展起來的，具有和51系列單片機及根本結構和軟件特征，其內部結構如圖3-2所示：振蕩器及定時電路80C51CPU4K字節ROM128字節RAM2個16位定時器/計數器64K總線擴展控制可編程I/O可編程串行口 圖3-2 80C51單片機框圖80C51單片機的引腳功能：

15、1、主電源引腳Vss和Vcc。 Vss接地。 Vcc正常操作時為+5伏電源。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2。 XTAL1內部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。 XTAL2內部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp。 RST/VPD 當振蕩器運行時，在此引腳上出現兩個機器周期的高電平由低到高跳變，將使單片機復位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內部提供備用電源，以保持內部RAM中的數據。 ALE/ 正常操作時為A

16、LE功能允許地址鎖存提供把地址的低字節鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率振蕩器頻率的周期性地發出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE 端可以驅動吸收或輸出電流八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖功能。 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令或數據期間，在每個機器周期內兩次有效。同樣可以驅動八LSTTL輸入。 /Vpp /Vpp為內部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當/Vpp為高電平時，訪問內部程序存儲器，當/Vpp 為低電平時，那么訪

17、問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源Vpp。4、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0口P0.0 - P0.7是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節地址和數據總線，P0口能以吸收電流的方式驅動八個LSTTL負載。 P1口P1.0 - P1.7是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P2口P2.0 - P2.7是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，

18、它輸出高8位地址。P2口可以驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P3口P3.0 - P3.7是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅動四個LSTTL負載。且具有第二功能。在課程設計里用到了T0,T1做定時計數器，顯示電路采用分時復用P0口，在設計里面使用的引腳較少，占用的資源也比擬少。而且該芯片是以8031為核心，性能價格比高，應用成熟，且對其內部結構較為熟悉，芯片功能夠用而且適用，從而選用80C51單片機作為主控芯片。2.2.3 硬件總電路圖圖7 整體電路圖工作原理：當電源接通時，單片機開始運行，首先初始化子程序，然后定時計數器開始計數，一定時間采集一次脈沖的個數，每采集3次

19、取平均值。然后送給數碼管顯示。 2.3.1 主程序流程圖計數器開始測頻 上電初始化取平均值數碼管顯示是否測量三次否圖9 主程序流程圖如圖剛上電，初始化子程序，計數器開始計數測頻，累計三次，把三次測頻的值記錄下來取平均值，數碼管顯示所測平均值。.2 程序清單#include /頭文件申明#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned long Tsum;long double Psum,Fresult,Fage;unsigned char testcnt;double temp3;sbit w1=P37;s

20、bit w2=P36;sbit w3=P31;sbit w4=P30;/按鍵申明uchar m,n,keynum,key1num;uint i;uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71 ; / 數碼管阿拉伯字母所對的編碼void delay(uint z) /延時子函數uint x,y; for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void leddisplay(uint n) /數碼管顯示子函

21、數P1=0 xff;P1=tablen/1000;/顯示數碼管千位w1=1;w2=0;w3=0;w4=0;delay(10);P1=0 xff;P1=(tablen/100%10); /顯示數碼管百位w1=0;w2=1;w3=0;w4=0;delay(10);P1=0 xff;P1=tablen/10%10; /顯示數碼管十位w1=0;w2=0;w3=1;w4=0;delay(10);P1=0 xff;P1=tablen%10; /顯示數碼管個位w1=0;w2=0;w3=0;w4=1;delay(10);testinit() TMOD=0X15;/定時器計數器工作模式設置 EX1=1; IT1

22、=1; ET1=1; TR0=0; TR1=0; EA=1; void main() testinit();/初始化子程序while(1)leddisplay(Fage); /數碼管顯示程序delay(10);void int1() interrupt 2 if(testcnt) TR0=0; TR1=0; Tsum=(TH18)|TH0;/過了一個循環后余下的時間 Tsum=Tsum+65536*testcnt;/時間總長 Psum=(double)(TH02)/有3個采樣數值就進行取平均值計算 for(i=0;i3;i+) Fresult=Fresult+tempi;Fage=Fresul

23、t/3.0; i=0; testcnt=0;TH1=0;TL1=0;TH0=0;TL0=0;TR1=1;TR0=1;EX1=0; void t1() interrupt 3 /定時中斷1 每65536個機器周期相應一次 testcnt+; EX1=1; 3、調試3.1 硬件調試硬件調試是一件重要而細微的工作，許多硬件錯誤往往是在軟件調試時被發現的。通常，先排除明顯的硬件故障，之后，再和測試軟件結合起來調試。硬件調試可分為靜態調試和動態調試兩步。靜態調試是在用戶系統未工作時的一種硬件檢測。檢測步驟如下:目測：檢查外部的各種組件或者是電路是否有斷點，及焊點是否牢固，是否存在虛焊等現象；用萬用表測試

24、：先用萬用表復核目測中有疑問的焊接點及可能在焊接過程中燒壞的組件，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現象；加電檢測：給板加電，檢測所有插座或器件的電源是否符合要求；聯機檢測：要完成對用戶系統的調試，需在單片機開發系統環境下進行。動態調試是在用戶系統工作的情況下發現和排查錯誤的一種硬件檢測。動態調試的一般方法是由近及遠、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統硬件電路分為假設干塊，當調試電路時，與該組件無關的 器件全部從用戶系統中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當各塊電路無故障后，將各電路逐塊參加系統中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯系進行調試。由分到合的調試既告完成。由近及遠是將信號流經的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調試。調試時，仍采用去掉無關組件的方法，逐層調試下去，就會定位故障組件了。3.2 軟件調試程序調試結果如圖3-1：Creating hex file from “蓄電池電壓檢測系統說明 .hex文件創立成功