数字转速表的设计课+++程+++设++计.doc
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1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 课题名称 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2005年 3 月 11 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 单片机原理与应用 课 题 数字转速表的设计 专业班级 电气工程 学生姓名 学 号 指导老师 审 批 任务书下达日期 2005 年 3 月 7 日任务完成日期 2005年 3 月 12 日目 录一、 前言二、 系统工作原理三、 总体设计1、 设计方案2、 硬件任务及结构框图3、 软件任务及模块图4、 各模块说明5、 内存空间分配四、 结束语五、 程序清单六、 附录 系统原理图七、参考资料八、课程设计评分表前言单片机课程是已们实践性很强
2、的专业技术课程,初学者只有通过大量的编程、实验、调试、设计制作等一系列的实践环节的训练,才能真正理解单片机软件及硬件设计和调试技巧,才能灵活的运用单片机的各条指令系统和各种开发调试工具,设计出高效、可靠、低功耗、体积更小的单片机应用系统,充分体现单片机的嵌入式应用特色。要进行单片机的开发、实验及课程设计等,必须有一套软硬件开发工具,这样可以省下许多宝贵的时间及精力,提高工作效率。单片机是计算机家族的一个重要分支,它具有体积小、价格低、面向控制的特点,适用于各种工业控制、仪器仪表装置,在人类生产和生活的各个领域都有极为广泛的应用。 近年来,微型计算机的发展速度足以让世人惊叹,以计算机为主导的信息
3、技术作为一种崭新的生产力,正在向社会的各个领域渗透,也使机电一体化的进程大大加快。机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向,也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为,它是用系统工程学的观点和方法,研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用,以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机,而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点,适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。 就目前而言,单片机的发展势头依然不减,各种型号和功能更强的单片机和超级接口芯片不断出现,进一步向高层次发展的重要标志就是构
4、成多机系统和分布式网络。世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增,到本世纪初已达30亿片,而我国的年需求量也超过了亿片的数量,这表明单片机有着广阔的应用前景。本课程主要针对目前我国早期应用比较广泛的“MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。为使用和开发各类机电一体化设备和仪表建立基础。二基本原理 利用8031作为主控器组成一个转速表。电机转速采用光电脉冲传感器来测量,设置定时器/计数器T0和T1,利用其内部定时器T1设置为定时方式,且定时时间为1s。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式,设在1s内测量的脉冲个数为n,又由于脉冲频率为60个脉冲/转,故测到转速n就是脉冲频率。定时1s,在1
5、s内允许中断,每中断一次,软件计数器加1,1s后,关闭中断,则软件计数器即为1s内的脉冲数,通过计数一定时间内通过定时器的脉冲数通过软硬件结合工作即可测出电机的转速。三总体设计思路:1.设计方案该系统的功能概括起来就是能测量当前电机的转速,并且进行超速报警。要完成此功能,关键在于转速的测量,电机转速采用传感器或由信号发生器的方波脉冲信号来模拟,因此只要在给定的时间内对脉冲计数,即可测出转速。例如,可将脉冲信号接到引脚,外部中断1选择边沿触发方式。MCS-51单片机内有两个定时器/计数器T0和T1,利用其内部定时器T1设置为定时方式,且定时时间为1s。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式,设在1
6、s内测量的脉冲个数为n,又由于脉冲频率为60个脉冲/转,故测到转速n就是脉冲频率。定时1s,在1s内允许中断,没中断一次,软件计数器加1,1s后,关闭中断,则软件计数器即为1s内的脉冲数,设为m,则转速n=m。我们采用8031作为基本元件. 在P3.6 口输入脉冲, 按下启动键后开始输入脉冲, 输入脉冲的同时,定时器和计数器开始工作,这期间允许中断,当定时器到时时,定时器和计数器停止工作。此时计数器已经统计1s内的脉冲数即转速。2.硬件电路的设计方案根据设计要求和设计思路,硬件电路有三部分组成,即单片机按键电路,LED显示器电路和程序存储器在单片机中,定时功能既可以由硬件(定时/记数器)实现,
7、也可通过软件定时实现。硬件定时是利用单片机内定时器定时,启动以后定时器可与CPU并行工作,不占用CPU时间,CPU有较高的工作效率。采用硬件定时和软件定时并用的方式,即用T0溢出中断功能实现50ms定时,通过软件延时程序实现1s定时。定时器的TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式03,并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位,并控制定时器的运行或停止等。LED显示器脉冲源光耦8031程序存储器键盘硬件电路设计图 3.软件设计方案 根据设计要求和设计思路,进行模块设计。8279的初始化程序模块,定时计数程序模块,数制转换模块,显示模块,转速测量模块。(1) 显示
8、当前转速转速的显示我们采用了动态扫描的工作方式,LED数码显示管采用4联工阴极显示器,该器件内部已将4个数码显示器的同名字段端并接在一起,从上到下4个数码管的公共阴极分别由一个引脚引出,L1L4表示。P1口为字型口,P2口为字位口,每个口都经过集电极开路形式的驱动器74LS47驱动。启动得到脉冲个数nT0开始定时T1开始计数MMmaxx报警程序 Y N脉冲个数m转化为转速n显示子程序返回显示当前转速程序流程图(2)键盘处理程序流程图系统操作说明按下A键,进入显示当前转速功能按下B键,进入显示给定上限值转速功能按下C键,进入修改上限值转速功能按下D键,进入清除显示功能键。对于数字键09,只有在进
9、入C键功能后才有效,其它时刻按下任何一个数字键将无效。而在进入C键功能键后,还未输完四个数字键之前,随意输入任何一个功能键将视之无效。保护现场指向命令口设置读FIFO命令字读键值功能键? NY 查功能地址转移表 转向各功能键处理程序恢复现场返回 (3)报警程序流程图 开始T1初始化启动T11500?R6=0?重赋初值R7=0?发出嘀嘀声报警返回 当转速超过给定的上限值1500转/分时,根据要求要作出报警提示,我们的设计是转速超过规定值时,接在P3.6口的喇叭发出“嘀嘀的响声”,同时数码显示器显示FFFF。还有当转速值超过4位时喇叭也发出警报声。是利用定时器T1与软件一起实现的。报警的解除需要按
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