2022年单片机课程设计转速表设计.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 单片机课程设计课题：转速表设计系别：电气与电子工程系专 业：电气工程及其自动化姓 名：XXX 学 号：000000000 指导老师：杨帆XXXXXXXXXX 20xx 年 xx 月 xx 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、设计目的 利用单片机掌握实现对转动物体速度的测量 二、设计要求 可采纳接触或非接触式,实现对转动物体（如电动机轴）转速的测量,要求 显示精度为三位半；发挥部分 :可区分转向；三、总体设计 我们设计的转速表主要用传感器测量转速,用到的传感器为霍尔效应式； 霍 尔传感器猎取小马达旋转的信号,通过对脉冲进行计数并送给 AT89C52 单片机 处理,单片机输出转速信号由数字显示器件直接显示,单位为 r/min；3.1 总体框图电源电路 LCD 显示STC 89C52 复位电路单片机霍 尔 传 感 器 工 作 电时钟电路路图 1 电路的总体原理框图如上图 1,89C52 由复位电路和时钟电路掌握和调整,电源供电后,霍尔传 感器接收到电机旋转信号, 将信号送入单片机处理, 单片机将结果输出到 显示；3.2 工作原理我们设计的转速表主要用传感器测量转速,用到的传感器为霍尔效应式, 采用 UGN3144 霍尔传感器； 传感器部分, 负责将被测量量的转速转化为脉冲信号,由于采纳的是集成霍尔开关元件,输出的是数字信号, 可以直接把信号送入到单名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 片机进行处理； 单片机采纳的是 STC89C52；霍尔传感器猎取小马达旋转的信号,通过对脉冲进行计数并送给 AT89C52 单片机处理,单片机输出转速信号由数字显示器件直接显示,单位为r/min；数字显示器件采纳的是1602LCD 液晶显示；3.3 电路元件介绍霍尔元件 使用霍尔器件可做成各种式的探头, 因霍尔器件对垂直于霍尔片表面的磁感应强度敏锐,因而可测小马达转速；霍尔元件的尺寸微小,测量非常便利；我们使用 UGN3144 霍尔元件,它采纳SOT89 封装,引脚端 1 为电源正端,引脚端2为接地,引脚端 3 为输出（ OC 形式）；如下图 2；本电路挑选把霍尔元件的第三脚 OUT 接到 89C52 的第 12 引脚,即 INT0/P3.2 引脚,用来接收霍尔元件的中断 响应；图 2 UGN3144 的封装结构1602 字符型 LCD 图 3 1602LCD 尺寸图名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1602 字符型 LCD 尺寸如上图 3 介绍；显示器显示容量 :16× 2 个字符,芯片 工作电压 :4.55.5V、工作电流：2.0mA5.0V ,模块正确工作电压 :5.0V；1602LCD采纳标准的 16 脚（带背光）接口,各引脚接口说明如下表 1；表 1 引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明：1 VSS 电源地9 D2 数据2 VDD 电源正极10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据/命令挑选12 D5 数据5 R/W 读/写挑选13 D6 数据6 E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极第 1 脚：VSS 为地电源；第 2 脚：VDD 接 5V 正电源；第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度；第 4 脚：RS 为寄存器挑选,高电平常挑选数据寄存器、低电平常挑选指令寄存 器；第 5 脚：R/W 为读写信号线,高电平常进行读操作,低电平常进行写操作；当RS 和 R/W 共同为低电平常可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 R/W 为高电平常可以读忙信号,当 RS 为高电平 R/W 为低电平常可以写入数据；第 6 脚：E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平常,液晶模块执行命令；第 714 脚： D0D7 为 8 位双向数据线；第 15 脚：背光源正极；第 16 脚：背光源负极；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.4 主程序流程图初始化设计思路：图 4 主程序流程图由于霍尔传感器的工作原理是与小电机产生近距离接触,然后进行磁感应测 速,故我们要判定霍尔传感器得到的信号是否是有效的；开头先初始化单片机,然后答应开中断,即总中断答应,等待中断来自传感器的中断信号,之后查询计数储备区,拿霍尔传感器得到的信号与给定脉冲比较,如大于,就计数并转到LCD 显示；如小于,就中断截止；这样的设计可以防止测量不准等意外情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、各部分电路设计4.1 复位电路图 5 复位电路复位电路工作原理如上图所示,电压,使得单片机复位；几个毫秒后,VCC 上电时, C3 充电,在 10K 电阻上显现 C3 布满, 10K 电阻上电流降为 0,电压也为 0,使得单片机进入工作状态；工作期间,按下 RESTE,C3 放电；RESTE 松手, C3 又充电,在 10K 电阻上显现电压,使得单片机复位；几个毫秒后,单片机进入工作状态；4.2 时钟电路图 6 时钟电路时钟电路是运算机的心脏, 它掌握着运算机的工作节奏； 89C52 单片机答应的时钟频率是因型号而异的,典型值为 12MHZ ；89C52 内部都有一个反相放大器, XTAL1 、XTAL2 分别为反相放大器输入和输出端,外接定时反馈元件以后名师归纳总结 就组成振荡器,产生时钟送至单片机内部的各个部件；电路中的电容C1 和 C2第 6 页,共 14 页典型值通常挑选为30pF 左右；对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响振荡器的频率的高低,振荡器的稳固性和起振的快速性；晶振的振荡频率的范畴通常是在1.2MHZ-12MHZ 之间；晶振的频率越高,就系统的时钟频- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 率也就越高, 单片机的运行速度也就越快； 但反过来运行速度快对储备器的速度要求就高,对印制电路板的工艺要求也高,即要求线简的寄生电容要小；晶振和电容应 尽可能安装得与单片机芯片靠近,以削减寄生电容,更好地保证振荡器稳固,牢靠地工作；综合考虑,本设计采纳30pF 的电容,由于晶振的频率无法精确达到 12MHZ ,所以一般情形采纳 11.0592MHZ, 4.3 LCD 液晶显示电路图 7 LCD 液晶显示电路我们挑选把单片机的 相连；如图 8 4.4 霍尔传感器电路P0.0 到 P0.8并行 I/O 口与显示器的 D0 到 D7 引脚分别图 8 霍尔传感器电路仿真时我们用外部勉励源脉冲源代替霍尔传感器向单片机输出信号；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、整体电路图图 9 整体电路图名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六、仿真及调试Proteus是世界上闻名的 EDA 工具仿真软件 ,它不仅具有其它 EDA 工具软 件的仿真功能, 仍能仿真单片机及外围器件, 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具,我们就使用proteus ISIS professional绘制电路；图 10 程序装载图 11 仿真成效图名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 针对这个电路我搜集整理了程序,是 C 语言格式,双击原理图中的 89C52单片机之后弹出编辑元件对话框,把程序加载到 program file 中,点确定,即可把程序烧录到单片机中,如上图 10；点击 proteus左下角的运行按钮,电路即可仿真工作,如图 11,显示输入信号转速是 30.0r/min,即 30 转每分钟；七、设计总结这次的课程设计对我来说是前所未有的,当我选中这个课题时我根本无法下手,遇到了很大的困难； 平常我的单片机基础并不好,我感觉课本里那些概念很生涩难懂,这个设计就更是我的难题；于是我就努力地学习书本上的学问,通过阅读和做题懂得单片机工作原理和引脚应用等等学问同时上网查找资料,在请教同学们的和队友的帮忙下我最终有了成果,我也用 proteus 仿真出来,程序虽然是 C 语言的,而且经过编译仍有错误,我和队友也解决了错误；电路设计方面,我根据原理图设计,尽量使排版合理简介,背面的焊接虽然有生疏之处,但是也基本没有错误； 霍尔元件我始终不知道它的第三个引脚接在哪里,即 OC 输出,原先它应当接在单片机的第 源,用来接收外部的中断响应；12 引脚,即 INT0/P3.2 引脚,这个是外部中断焊接电路板方面,上次动手在中学时,那时的课外活动,学习过焊接技术,但是究竟太早了,实践才能出真知,经过不断摸索和摸索, 也焊坏了许多引脚之后,我最终能够比较娴熟地焊接电路板了,我发觉这也是很好玩的一件事；这次设计我深有体会, 这是对自己大三所学学问归纳总结后的应用,是把理论学问用到实践之中去的一次珍贵尝试,这是一个再学习的过程, 培育了自己独立摸索, 动手解决问题的才能, 从而从各个方面得到提高与完善了自己,使自己的各个方面提高到一个新的台阶,同时为以后的工作打下基础； 在人生及其重要的大三阶段,这样的学习活动无疑锤炼了我,丰富了我的学问面和学问, 这是对个人才能是一次考查,我得到了许多有用的东西,感觉应对问题更加淡定不迫、做事井井有条了；除此之外,在整个设计过程中,要有信心和耐心,信任自己能够很好的完成本次设计任务,这是一个胜利的重要因素；不论结果如何,只要努力过并且仔细的去学习,那就肯定有收成；在本次毕业设计中, 特殊要感谢老师和同学给我的热心帮忙和勉励,才使得我们的毕业设计能够很好地完成；八、参考文献1 单片机原理及应用 ,杨恢先、黄辉先,人民邮电出版社,2007.1 2 单片机接口电路与应用程序实例 ,沈德金,陈粤初,北京航空航天高校出版社, 1990 3 微型运算机掌握技术 ,潘新民,王燕芳,电子工业出版社,2003 4 单片机原理及接口技术（简明修订版）学出版社,李超青,杭州,北京航空航天大名师归纳总结 5 单片机原理及应用 ,彭喜元,彭宇,高等训练出版社,2000.5 第 10 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 附录#include<reg52.h> #include<stdio.h> #define uchar unsigned char /定义无符号 #define uint unsigned int /无符号整形 sbit lcdrs=P24; /数据命令 sbit lcdrw=P25; /读写掌握端 sbit lcden=P26; /使能端口 uint num,num4,int_tp,timej,flg_cal ,distance,t ; uchar temp216; /定义一个 16 位的数组 float speed,v; uchar min,sec,num1; /* 延时 z ms */ void delayuchar z uchar x,y; forx=z;x>0;x- fory=110;y>0;y-; void write_comuchar com lcdrs=0; delay5; P0=com ; lcden=1; delay5; lcden=0; void write_datauchar dataa lcdrs=1; delay5; lcden=1; P0=dataa; delay5; lcden=0; /*- 写入字符串函数-*/ void write_stringunsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s if y = 0 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - write_com0x80 + x; /表示第一行 else write_com0xC0 + x; /表示其次行 while *s write_data *s; s +; /*- 写入字符函数-*/ void write_charunsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data if y = 0 write_com0x80 + x; else write_com0xC0 + x; write_data Data; void init /初始化 PX0 = 1; IT0 = 1; EX0 = 1; / 外中断 0 跳变触 使能 off sec=0; min=0; num=0; num1=0; speed=0; / / TMOD=0x01; /0x15 时速度指示TH0 = 0xff; TL0 = 0x5a; /500us 65536-166 /256=255 %256=90 TH0 = 65535-50000/256; /50ms TL0 = 65535-50000%256; ET0=1; /定时器TR0=1; EA=1; 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - lcden=0; lcdrw=0; write_com0x38; / 设置 16x2 显示, 5x7 点阵, 8 位数据接口 write_com0x01; / 开显示；不显示光标 write_com0x14; / 写一个字符后地址指针加一 write_com0x0c;/ 显示清零 void main init; while1 ifflg_cal=1 flg_cal= 0; / ifdistance>65530 distance=distance+num1; speed=num1*30 v=distance*30/t; num1=0; sprintftemp2," V= %5.1f r/min", speed;/ write_string0,0,temp2;/显示第一行 sprintftemp2," v= %5.1f r/min", v ;/ write_string0,1,temp2;/显示其次行 void t0_timeinterrupt 1 TR0 = 0; ET0 = 0; / TH0 = 0xff; /50ms / TL0 = 0x5a; /计时初值TH0 = 65535-50000/256; TL0 = 65535-50000%256; timej+; / 超过 3.5S 无中断相应,即判定速度为 iftimej = 20 timej =0; flg_cal=1; t+; ift=65535t=0; ET0 = 1; 0,就最低速度 2.04km/h 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - TR0 = 1; /外部中断函数 void Int0_SEVvoid interrupt 0 using 1 EX0 = 0; num1+; EX0 = 1; 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页