本文是基于51单片机的转速测量系统，其测量方法较多，随着单片机对脉冲信号的处理能力越来越强大，使得全数字量系统越来越普及，并且使转速测量系统也可以用全数字化处理。输出电压经整形电路送入STC89C51单片机进行数据处理并用四位7段LED显示器显示测量结果。文中首先阐述了构成该系统的原理、硬件的实现方法，在该系统中对信号频率进行测量是首要任务，通过各种测量方法的对比下，该系统应采用测频法测量。其次，在软件设计部分，此系统包含系统初始化程序的设计、数据接收和处理程序的设计、显示程序的设计三个模块。最终，给出各部分的原理框图、电路图及转速测量的程序流程图，并编出其具体的程序。
总之，本课题完成了硬件和软件系统的设计，实现了转速测量系统的测量，转速计算、显示功能，同时实现键盘的开始/停止功能，完成了设计的要求。
关键词单片机、转速测量、脉冲信号
1 单片机的应用 (1)
1.1 单片机的介绍 (1)
1.1.1 单片机的发展历程 (1)
1.1.2 单片机的分类 (2)
1.1.3 单片机的应用与开发 (3)
1.2 单片机的结构 (4)
1.2.1 单片机的内部结构 (4)
1.2.2 单片机的引脚功能 (6)
1.2.3 单片机定时与工作方式 (7)
2 工作原理和设计思路及方案 (8)
2.1 基本原理 (8)
2.2 设计思路 (9)
2.3 设计方案 (9)
3 硬件电路设计 (10)
3.1 按键设计电路图 (10)
3.2 显示电路设计图 (11)
3.3 脉冲产生电路设计图 (11)
4 软件设计 (12)
4.1 主程序流程及说明 (12)
4.2 中断服务子程序 (13)
4.3 键盘扫描程序 (14)
5 四位数码管转速表的仿真 (15)
5.1 系统仿真软件介绍 (15)
5.1.1 Proteus软件介绍 (15)
5.1.2 Keil uVision3 软件介绍 (17)
5.2 系统的仿真 (18)
5.3 四位数码管转速表程序 (20)
总结 (25)
致谢 (26)
参考文献 (27)
1 单片机的应用
1.1 单片机的介绍
1.1.1 单片机的发展历程
自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机长寿命这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展， MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出局而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPU类型的加盟,使单片机队伍不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。 8位、16位、32位单片机共同发展这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola 68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。
单片机速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K 系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。低电压与低功耗自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3μm工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35 近而实现0.2μm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。Motorola 最近推出任选的M.CORE 可在1.8V电压下以50M/48MIPS 全速工作，功率约为 20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对
电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性技术为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如美国国家半导体NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。Motorola也推出了低噪声的LN系列单片机。 OTP与掩膜 OTP是一次性写入的单片机。过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜型单片机为标志的。由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得近年来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行。它较之掩膜具有生产周期短、风险小的特点。近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片编程技术(In System Programming)。未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表面贴技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程。解决了批量写OTP 芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题。使OTP的裸片得以广泛使用，降低了产品的成本。编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外引脚。而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP 功能的OTP。MTP向OTP挑战 MTP是可多次编程的意思。一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出他们的单片机，如ATMEL AVR单片机，片内采用FLASH，可多次编程。华邦公司生产的与 8051兼容的单片机也采用了MTP性能，OTP的价位。这些单片机都使用了ISP技术，等安装到印刷线路板上以后再下载程序。
1.1.2 单片机的分类
ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash 存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.
（1）Motorola单片机:
Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12 , 16位机M68HC16, 32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境 .
（2）MicroChip单片机:
MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积. 适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速.
工业级OTP单片机,Micon公司生产,与PIC单片机管脚完全一致,海尔集团的电冰箱控制器,TCL通信产品,长安奥拓铃木小轿车功率分配器就采用这种单片机。EM78系列OTP型单片机: 台湾义隆电子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管脚兼容,软件可转换.
（4）Scenix单片机:
Scenix公司推出的8位RISC结构SX系列单片机与Intel 的Pentium II等一起被<
（5）8051单片机:
8051单片机最早由Intel公司推出,其后,多家公司购买了8051的内核,使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大,应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片.
1.1.3 单片机的应用与开发
单片机有多种类型，并且逐渐发展16位、32位单片机，但是掌握好基本的8031是十分重要的。开发单片机通常用到开发软件、仿真器、编程器，以及诸如逻辑笔、万用表等辅助工具，当然PC机是少不了的。
开发单片机应用系统，首先时软硬件设计，很难说谁先谁后，大致是更据应用的要求画出框图，想想哪些功能是由硬件实现的，哪些是由软件实现的，然后画出软件的流程图。当然设计中有的功能可由软件代替硬件实现，但要考虑编程的复杂性，有时虽然可以降低成本，但会给自己带来麻烦。
一般有两种开发方法，其一是软件模拟仿真后把没有错误的程序用编程器写入EPROM或单片机内，廉价的PIC单片机开发系统就是这样，早期的sim51软件是对
8031仿真的。有的是在PC上写好程序，检查无语法错误后用软件下载到编程器对AT89C51等单片机进行编程，或者对可在线编程的单片机有例如PIC16F84、PIC-BASIC（PS1016）等进行编程。对于这种“开发手段”，一般只能应用在软硬件比较简单的情况下，也特别适用于学生或者业余爱好者。
其二是采用通用实时再线仿真器，用设断点，单步运行，实时查看寄存器、I/O 口、存储器内容等方法调试单片机系统真是感觉好极了，一切尽在掌握。通常仿真器通过RS-232串口于PC机连接，用软件编程调试，PC机显示器显示状态。高档的仿真器支持许多型号的单片机，并有WINDOWS下集成开发环境（包括编辑，汇编，仿真等），大多数做单片机系统的人都是采用这种方法开发，只是仿真器大多较贵，业余爱好者要根据自己的情况决定。
以前的开发要用EPROM，需要编程器（把程序写入EPROM中）和紫外线灯（EPROM 擦除器），擦完后还要校验，非常不便。现在片内带有EEPROM的单片机开发起来很方便（就像CI取代 BIOS一样），EEPROM既像静态RAM那样读写简便，又在掉电时数据不会丢失的，大大简化应用系统结构。另外一般EPROM中的程序很容易被复制，OTP单片机可以把保密熔丝烧断以保密，而有的EEPROM单片机有种“锁”，使别人无法读取其中的程序，若要读，EEPROM中原来的信息会自动销毁，就达到了保密的目的。
近年来出现了IIC串行总线结构，这种总线是用两条数据线代替现行的8位数据总线，从而大大地减少了单片机引线，目前许多电子公司正在积极开发IIC总线的产品，也为我们使用提供了方便。
1.2 单片机的结构
1.2.1 单片机的内部结构
8051是MCS-51系列单片机的典型产品， 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：（1）中央处理器：
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
（2）数据存储器(RAM)：
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中
间结果或用户定义的字型表。
（3）程序存储器(ROM)：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
（4）定时/计数器(ROM)：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于其中的控制程序转向。
（5）并行输入输出(I/O)口：
8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。（6）中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
（7）时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图
图1.1 单片机结构图
1.2.2 单片机的引脚功能
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP 结构，图2是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在对这些引脚的功能加以说明：
图1.2 单片机引脚功能图
（1）P0.0～P0.7
P0口是8位漏极开路型双向并行I/O端口。当访问外部存储器时，它分时作为低8位地址/数据总线。在EPROM编程时，由P0输入指令。在验证程序时，则输出指令。
P1.0～P1.7： P1口8位准双向并行I/O。在对8751片内EPROM编程校验时，用来传送低8位地址。
P2.0～P2.7： P2口8位准双向并行I/O。当访问外部存储器及8751片内EPROM 编程时，用以传输高8位地址信号。
P3.0---P3.7： P3口8位准双向并行I/O线，另外其第二功能为：
P3.0---RXD （串行数据接收）
P3.1---TXD （串行数据发送）
INT（外部中断0请求）
P3.2---0
INT（外部中断1请求）
P3.3---1
P3.4---T0 （定时/计数器0外输入）
P3.5---T1 （定时/计数器1外输入）
P3.6---WR（外部数据存储器写脉冲）
P3.7---RD（外部数据存储器读脉冲）
(2)ALE/PROG地址锁存允许控制信号
当访问外部存储器时，ALE将P0口输出的低8位地址信号锁存，完成低 8位地址与数据的隔离。ALE信号的频率为振荡频率的1/6。它可用于对外输出时钟,定时等。另外它又可做为8751片内EPROM的编程脉冲输入端。
(3)外部程序存储器读选通信号
低电平有效，在读外部程序存储器时，每个机器周期内输出两次有效信号。在执行内部程序存储器中的程序时，该信号无输出，在访问外部数据存储器时，该信号将不会出现。
(4)EA/VPP
当EA为低电平时，CPU只访问外部程序存储器，当EA为高电平时，CPU访问片内程序存储器4KB的地址范围；如果PC值超出4KB地址时，将访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机此引脚VPP为内部EPROM编程提供+21V的编程电压。
(5)主电源引脚VSS和VCC
VSS：接地。
VCC：主电源+5V。
(6)外接晶振引脚XTAL1和XTAL2
(7)RTS/VPD
单片机复位/备用电源引脚，当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时为有效，用以完成对单片机的复位初始化操作。另外，此脚可接上备用电源，在VCC 掉电时，可保护片内RAM中的信息不丢失。
1.2.3 单片机定时与工作方式
1. 单片机定时/计数器的四种工作方式
（1）工作方式0
定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位构成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用，由我们根据需要自行决定。
（2）工作方式1
工作方式1是16位的定时/计数方式，将M1M0设为01即可，其它特性与工作方式0相同。
（3）工作方式2
通常这种式作方式用于波特率发生器（我们将在串行接口中讲解），用于这种用途时，定时器就是为了提供一个时间基准。计数溢出后不需要做事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数，再开始计数，而且中间不要任何延迟，可见这个任务用工作方式2来完成是做好的。
（4）工作方式3
这种式作方式之下，定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。其中，TL0可以构成8位的定时器或计数器的工作方式，而TH0则只能作为定时器来用。我们知道作定时、计数器来用，需要控制，计满后溢出需要有溢出标记，T0被分成两个来用，那就要两套控制及、溢出标记了，从何而来呢？TL0还是用原来的T0的标记，而TH0则借用T1的标记。如此T1不是无标记、控制可用了吗？是的。一般情况处，只有在T1以工作方式2运行（当波特率发生器用）时，才让T0工作于方式3的。
2．定时器/计数器的定时/计数范围
工作方式0：13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13次方，也就是8192次。
工作方式1：16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3，都是8位的定时/计数方式，因此，最多可以计到2的8次方，也说是256次
2 工作原理和设计思路及方案
2.1 基本原理
本次课程设计用STC89C52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，通过设置定时器/计数器T0为1S，设置定时器/计数器T1为计数器对光电传感器传过来的脉冲进行计数，电动机测速采用测周法，即每旋转一周产生一个脉冲，则设在1s内测量的脉冲个数为n，故测到转速n就是脉冲频率，再乘以60就是电动机的转速，单位为r/min。在此期间定时1s，在1s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。
2.2 设计思路
为了确定其设计方案，首先必须构思好初步的设计思路。根据设计要求和实验仿真条件，初步的设计思路可以总结如下：
1) 用信号发生器来产生频率为0-500Hz的方波脉冲信号。
2) 当前转速与电动机的状态显示用4段LED数码管。
3) 键盘采用独立式键盘，需要3个键。
4) 采样时间用定时/计数器0来实现。
5) 用定时/计数器1来统计采样时间内的脉冲数，进而计算转速。
2.3 设计方案
在单片机中，定时功能既可以由硬件（定时/记数器）实现，也可通过 3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0～3，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。硬件电路设计如图2.1所示。
图2.1硬件电路设计
3 硬件电路设计
3.1 按键设计电路图
对于按键电路的设计可以有2种方式：一种方式是直接按键设计，也称独立按键，这种设计电路适用于按键较少的控制，具有按键电路简单，编程方便等优点；另一种方式是矩阵式键盘的设计，它适用于对控制按键较多的电路控制，占用较少的I/O接口，但是按键电路复杂，编程比较复杂。本课题总共需要3按键，所以采用独立按键设计。设计图如3.1：由上到下的按键分别是复位、停止、启动。
图3.1按键电路
3.2 显示电路设计图
本课题所采用得是由LED（数码管）作为显示电路，用以显示由单片机所接收的脉冲转换来的BCD码，以及开始测速时的各种状态。硬件电路连接是单片机P0.0~P0.7接数码管的由A~G、DP 8个各管脚，P2.0~P2.3接数码管的控制端W4、W3、W2、W1采用共阳极连接的方法连接图如图3.2所示。
图3.2显示电路
3.3 脉冲产生电路设计图
在实际做试验是由另一块单片机产生脉冲，在本次设计中我让另一块单片机输入1Hz频率的脉冲，并把脉冲接到现实的单片机的P3.5口进行计数。如图3.3所示
图3.3脉冲电路
4 软件设计
4.1 主程序流程及说明
本次设计用T0做定时器定时时间为50ms 、T1作计数器，都设置为工作方式
一。如图4-1所示。
图4-1 主程序流程图4.2 中断服务子程序
中断服务子程序如图4-2所示。
图4-2 中断程序流程图
4.3 键盘扫描程序
数字转速表的键盘操作应具有3个功能，即：启动、停止、复位。本次采用的是直接连接的独立式按键，在键盘扫描过程中必须解决以下问题：
1、是否有键按下；
2、是哪一个键按下；
3是不是有抖动；
4、按键是不是松开。
故在程序应该注意以上问题，不然会产生问题，不能正确的对按键进行识别。
图4-3为键盘流程图：
图4-3 按键流程图
5 四位数码管转速表的仿真
5.1 系统仿真软件介绍
5.1.1 Proteus软件介绍
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还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。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者和从事单片机教学的教师以及致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
1.功能特点:
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图
（2）PCB自动或人工布线
（3）SPICE电路仿真
2.显著的特点是以下几个方面：
（1）互动的电路仿真
用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。
（2）仿真处理器及其外围电路
可以仿真51系列、A VR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
3.本软件具有3大功能模块:
（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；
（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真；
（3）ARES PCB设计；
4.Protues提供了丰富的资源:
（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
（2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI 调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
（4）Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
5.软件仿真功能如下:
支持当前的主流单片机，如51系列、A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。
（1）提供软件调试功能；
（2）提供丰富的外围接口器件及其仿真；
RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。这样很接近实际，在仿真时，可以选择不同的方案。
（3）提供丰富的虚拟仪器；
利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。
（4）具有强大的原理图绘制功能；
6.电路功能仿真:
在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS不仅可将许
多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养我们实践精神、创造精神的平台。
随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。在单片机开发应用中PROTEUS获得愈来愈广泛的应用。
5.1.2 Keil uVision3 软件介绍
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码用于用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普通使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件业在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从今年来个仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil就是你的选择。即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识。
1、系统概述：
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
在汽车上时速表与转速表有啥不同？ （1）里程表 仪表板中最显眼的是车速里程表，它表示汽车的时速，单位是km/h。车速里程表实际上由两个表组成,一个是车速表，另一个是里程表。电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性存储器内，在无电状态下数据也能保存。 (2)转速表 在国产汽车中，以前一般是不设置转速表的，但近十几年来各类型汽车安装转速表，有些厂商还将它作为汽车档次的配置内容。转速表单位是1/min1000,即显示发动机每分钟转多少千转。转速表能够直观地显示发动机在各个工况下的转速，驾驶员可以随时知道发动机的运转情况，配合变速器档位和油门位置，使之保持最佳的工作状态，对减少油耗，延长发动机寿命有好处。 至于什么时候转挡,就应该在2000~3000左右吧. 看转速表换挡好点 这个问题在网上也是一个颇有争议的话题。按照大众公司所提供的使用说明书的要求是当发动机转速达到2000转时（每分钟，以下同）就可以升挡。但也有很多网友说要在3000转以上。根据本人的驾驶习惯及经验在2200～2500转之间是最平顺的挂挡时机。低于这个数值挂挡发动机由于输出扭矩不够容易产生脱挡，长期如此会加快发动机的损耗。高于这个数值时虽然扭矩充沛提速加快，但是随之而来的是油耗增加。所以选择适当的升挡时机即可以保证发动机有良好的动力输出也有利于经济驾驶。所以驾驶者可以根据自己的实际情况予以对待。城市道路驾驶路况好的时候升挡转速可以略底，遇到路况较差时可以适当提高升挡转速，但总的范围应该控制在2000～3000转之间（这里均不考虑暴走行驶）。平顺的转速及速度的提升对增长车辆发动机的首次故障率里程是非常有益的 如果你想看时速表来转挡的话就照这样做吧，如果你的车是小汽车的话： 一、按照发动机转速换档时机为：2500转时换档。 二、如果按照车速度换档，那么：20换二档，40换三档，60换四档，80换五档。 三、减档也是这样，减到二的速度时才换档，这样不挫车。比如：你正
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
东北石油大学 实习总结报告 实习类型生产实习 实习单位电子科学学院实习基地 实习起止时间 2011年7月4日至2010年7月23日 指导教师张勇 所在院（系）电子科学学院 班级电信08-4班 学生姓名白雪 学号 080901140402 2011年 7月23日
目录 第1章单片机系统硬件电路 (1) 1.1 实习目的 (1) 1.2 单片机型号及特性 (1) 1.3单片机开发板 (2) 第2章单片机应用系统软件 (5) 2.1 STC下载软件 (5) 2.2 Keil软件 (5) 2.3 外部电路驱动 (6) 第3章数码管显示电路设计 (7) 3.1 设计原理 (7) 3.2 实现方法 (8) 第4章实习总结 (9) 4.1 实习体会 (9) 4.2 设计硬件体会 (9) 参考文献 (10) 附录1 实物图 (11) 附录2 系统主要程序 (12)
第1章单片机系统硬件电路 1.1实习目的 1、了解单片机最小系统； 2、了解keilc软件操作，程序下载及调试方法； 3、掌握单片机外部电路使用； 4、掌握键盘和数码管显示编程方法； 5、应用单片机开发板进行实验开发； 1.2单片机型号及特性 1、AT89S51单片机功能及特点 AT89S51是一个低功耗，带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，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,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 性能特点： (1)一般为控制应用的8位单芯片 (2)工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V，全静态工作：可从0Hz至16MHz (3)芯片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHZ） (4)内部程序存储器ROM为4KB，内部数据存储器RAM为128B (5)外部程序存储器可扩充为64KB外部数据存储器可扩充至64KB (6)32条外部双向输入输出线 (7)5个中断优先级，2层中断嵌套中断，5个中断源 (8)2组独立的16位定时器 (9)1个全双工串行通信端口 (10)8751及8752芯片具有数据保密的功能 (11)单芯片提供位逻辑运算指令 (12)低功耗的闲置和掉电模式
数字式转速表的应用设置 应用时各种数据的调整和设置都是通过支架上的三个按键来完成的，如左上图所示，支架上左边的倒三角形符号是“DOWN”按键，中间的是“SET”按键，右边的三角形符号是“UP”按键。通过连续按动“SET”按键，转速表的功能按“时钟---转速---设定警告---设定缸数---发动机累计工作时间”五种状态循环，下面具体说明每一种状态： 1、时钟状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管按24小时制显示时间，7:00--19:00期间显示亮度加倍，以适应白天的环境亮度，其他时间（夜间）则保持柔和的亮度。 按“DOWN”按键调整分钟，按“UP”按键调整小时。 2、转速状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管动态精确显示转速，数码管显示每0.5秒刷新一次。 3、设定警告状态 该状态下四位数码管无显示，弧形LED光柱中有一个单元熄灭，其他的全亮，熄灭的单元表示当前设定的警告转速。 通过按“DOWN”按键向下调整警告转速，按“UP”按键向上调整警告转速，运行中当发动机转速高于设定的警告转速时，警告灯点亮，否则熄灭。这个功能可以灵活运用，如将警告转速设定于低中速区，用于换档提示，也可设定于高速区，表示超速警告。 是该状态下的效果图，表示当前的警告转速是4600RPM，右下角的红灯为警告灯。 4、设定缸数状态 尽管该功能是为了适应多缸车的应用而开发，但是严格意义上来说，它是输入信号的倍率设定，因此不能简单的理解为几缸车就设定为几，正确理解这个功能是保证转速表正常运行的关键。 数码管显示的是“11”，数字“11”就是我们要说的信号倍率，这个转速表的倍率设置分两段，“0”字头字段包含“01－09”共9种倍率设置，用于汽车信号；“1”字头字段包含“11－18”共8种倍率设置，用于摩托车信号。 “0”字头字段：用于汽车，“01”表示发动机每转一圈送一个信号的情况，当然没有单缸的汽车，那么“01”有什麽意义呢？因为汽车版转速表的标准配
《单片机原理及应用》 课程设计说明书 题目LED数码管显示电子钟设计系（部） 专业（班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期 课程设计任务书
系(部): 专业:
目录 一、摘要 单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer).从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器(Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容
易。由于具有上述优点，在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础.在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下,通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302,DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。 二、设计内容 2.1、任务要求 本次设计时钟电路，使用了A TC89C51单片机芯片控制电路,单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的年、月、日、时、分、秒,还有设定闹钟，用一扬声器来进行定时提醒,同时使用汇编语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、LED显示即可满足设计要求. 2。2、设计程序方案 设计程序思路： 1.实现8位数码管动态扫描显示 void Display_1Code(unsigned char pos,unsigned char code1）; void Display_2Num(unsigned char pos,unsigned char num，unsigned char point）； 数码管动态扫描就是： 段显位选延时显示消影 因为我们用的是共阳数码管，而段码表用的共阴的，所以对code1取反 共阳数码管高电平点亮，所以P2移位后不用取反,从高位开始是第1个数码管 掩饰显示1ms，P2给全0全部熄灭，消影作用. 2。时间显示 采用实时时钟芯片DS1302，读芯片的datasheet，根据时序等说明编写驱动程序。 1)初始化 void DS1302_Init（void） 2）底层基本读写函数 void DS1302_WriteByte（unsigned char byte) unsigned char DS1302_ReadByte（void) 3)对芯片寄存器的读写函数 void DS1302_WriteData（unsigned char addr,unsigned char mdata) unsigned char DS1302_ReadData（unsigned char addr） 4）修改时间函数
目录 课程设计任务书 (1) 绪论 (2) 1机床课程设计的目的 (3) 2结构设计的内容和方案 (5) 2.1变速装置 (5) 2.2开停装置 (5) 2.3换向方式及其选择 (6) 2.4操纵机构 (6) 2.5润滑装置 (6) 3主传动系统运动设计 (7) 3.1确定转速数列 (7) 3.2定传动组数和传动副数 (7) 3.3定传动结构式 (8) 3.4定电动机转速N0 (9) 3.5定中间轴转速 (10) 3.6带轮的确定 (11) 3.7齿轮齿数的确定 (11) 3.7.1确定齿轮齿数要注意的问题 (11) 3.7.2变速组内模数相同时齿数确定 (12) 3.8确定小带轮直径 (14) 3.9计算转速误差 (14) 3.10计算转速 (15) 3.10.1计算转速的确定 (15) 3.11普通车床的正常使用必须满足如下条件 (17) 总结 (19) 参考文献 (20)
课程设计任务书
绪论 机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。 通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此，必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。 机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。
八位七段数码管动态显示电路的设计 一七段显示器介绍 七段显示器，在许多产品或场合上经常可见。其内部结构是由八个发光二极管所组成，为七个笔画与一个小数点，依顺时针方向为A、B、C、D、E、F、G与DP等八组发光二极管之排列，可用以显示0～9数字及英文数A、b、C、d、E、F。目前常用的七段显示器通常附有小数点，如此使其得以显示阿拉伯数之小数点部份。七段显示器的脚位和线路图如下图4.1所示( 其第一支接脚位于俯视图之左上角)。 图4.1、七段显示器俯视图 由于发光二极管只有在顺向偏压的时候才会发光。因此，七段显示器依其结构不同的应用需求，区分为低电位动作与高电位动作的两种型态的组件，另一种常见的说法则是共阳极( 低电位动作)与共阴极( 高电位动作)七段显示器，如下图4.2所示。 ( 共阳极) ( 共阴极) 图4.2、共阳极(低电位动作)与共阴极(高电位动作)
要如何使七段显示器发光呢？对于共阴极规格的七段显示器来说，必须使用“ Sink Current ”方式，亦即是共同接脚COM为VCC，并由Cyclone II FPGA使接脚成为高电位，进而使外部电源将流经七段显示器，再流入Cyclone II FPGA的一种方式本实验平台之七段显示器模块接线图如下图4.5所示。此平台配置了八组共阳极之七段显示器，亦即是每一组七段显示器之COM接脚，均接连至VCC电源。而每一段发光二极管，其脚位亦均与Cyclone II FPGA接连。四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。 图4.5、七段显示器模块接线图 七段显示器之常见应用如下 ?可作为与数值显示相关之设计。 ?电子时钟应用显示 ?倒数定时器 ?秒表 ?计数器、定时器 ?算数运算之数值显示器
数字转数表的电路如图所示。它主要由装有永久磁铁的磁盘、霍尔集成传感器、选通门电路、时基信号电路、电源计数及数码显示电路等组成。计数及数码显示电路采用CMOS-LED数码显示组件CLlO2，它可以计数并显示数码。 转盘的输入轴与被测旋转轴相连，当被测轴旋转时，便带动转盘随之转动。当转盘上的小永久磁铁经过霍尔集成传感器IC1时，IC1便会将磁信号转换为转速电信号。该信号经与非门l反相输人至与非门3的输入端，而与非门3的另一输大端接来自时基电路IC2的方波脉冲信号。这个时基信号是用来控制与非门3的开与刁，形成选通门，以此来控制转速信号能否从与非门3输出。 当接通电源后，转速信号立即被送往与非门3的输入端，如果此时时基信号为低电平，则选通门关闭，转速信号元法通过选通门。当第一个时基信号到来时，选通门才被打开，并同时使CMOS-LED数码显示组件IC4、IC5、IC6的LE端呈寄存状态。时基信号的上升沿也同时触发由与非门4、5组成的反相器及由R4、R5、R7、C3、VD2及VD3组成的微分复位电路，复位脉冲由VD3输出后加至IC4、IC5、IC6的R端，使址数器复位清零。在完成上述功能后，时基信号在一个单位时间(例如lmin)内保持高电平。在这段时间内，选通门与非门3一直处于开启状态，转速信号则通过选通门送至LED数码显示组件，实现了在单位时间内的计数。在单位时间结束时，时基信号又回到低电平，此时选通门关闭并自动置计数电路的LE端为选通状态。此时，计数器的计数内容送至寄存器并同时显示其内容。当第二个时基信号到来时，又把计数器的内容清零，并重复上述过程。但此时的寄存器及显示器的内容不变，只有当第二次采样结束后，才会更新而显示新的测试结果。 上一篇:LM35DZ摄氏温度传感受器温度计应用电路 - 相关文章返回分类首页 [传感器电路图] 基于磁传感器设 本文来自: https://www.doczj.com/doc/0b14144440.html, 原文网址：https://www.doczj.com/doc/0b14144440.html,/sch/sen/0073040.html 本文来 自: https://www.doczj.com/doc/0b14144440.html, 原文网址：https://www.doczj.com/doc/0b14144440.html,/sch/sen/0073040.html
数码管显示与键盘扫描系统 摘要： 现如今已经跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，就可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都是放置在一个机械装置的内部。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。数码管显示与键盘扫描系统是单片机系统中十分典型的应用，可将4×4键盘的按键对应显示在数码管上。 关键词：单片机数码管 一、绪论 1. 研究意义 用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式可分静态显示和动态（扫描）显示；按译码方式可分硬件译码和软件译码。静态显示数据稳定，占用很少的CPU 时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。LED数码管的外围电路一般需要一个限流电阻和加大驱动电流的晶体管。 LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有“8”字段和“米”字段之分，这种显示器有共阳极和共阴极两种。实际上不用驱动电路即可达到正常亮度，为了可靠性设计可采用晶体管构成驱动电路。 2. 设计目的 在单片机的产品设计中，人机界面是非常重要的部分，而且随着系统的日益复杂，以及人们对产品的人机交互能力的要求不断提升，常握单片机系统中的人机界面基础设计能力成为了学习单片机的基础课程，而4X4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计的基础内容，掌握这些基础设计能力，加深对人机界面的认识，同时提高人机界面系统设计能力。
目录 1.前言 (1) 2 智能转速表的系统设计 (1) 2.1 系统硬件设计 (1) 2.1.1方案选择 (1) 2.1.2仪器各部分组成 (2) 2.2 系统软件设计 (3) 3 设计原理 (5) 3.1转速计算及误差分析 (5) 3.2转速测量 (6) 3.2.1门控方式计数 (6) 3.2.2中断方式计数 (7) 3.3串行显示接口 (7) 4 软件程序的设计 (8) 4.1 1s定时 (8) 4.2 T1计数程序 (8) 4.3 频率数据采集 (9) 4.4 进制转换 (10) 4.5 数码显示 (13) 5 软件设计总体程序 (15) 6 总程序调试 (21) 7 心得体会 (21) 参考文献 (22)
1.前言 单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU）是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。单片机在我国大规模的应用已有十余年历史，单片机技术的研究和推广正方兴未艾。 MSC-51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍应用，MCS-51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。 我们使用的89C51单片机是目前各大高校及市场上应用最广泛的单片机型.其内部包含: 一个8位的CPU;4K的程序存储空间ROM;128字节的RAM数据存储器;两个16位的定时/计数器;可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路;32条可编程的I/O线;具有两个优先级嵌套的中断结构的5个中断源。 本次课程设计便是设计一个基于89C51单片机转速表系统。要求进行电路硬件设计和系统软件编程，硬件电路要求动手制作并能够完成系统硬件和软件调试。 2 智能转速表的系统设计 2.1 系统硬件设计 2.1.1方案选择 由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。 该转速表选用MCS-51系列单片机的8031芯片，外部扩展4KB EPROM和8155作为显示器的接口。该系统的整体结构框图见下图2.1所示：
电子课程设计 — 8位数码管动态显示电路设计 学院：电子信息工程学院 专业、班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2014年12月
目录 一、设计任务与要求 (3) 二、总体框图 (3) 三、选择器件 (3) 四、功能模块 (9) 五、总体设计电路图 (10) 六、心得体会 (12)
8位数码管动态显示电路设计 一、设计任务与要求 1. 设计个8位数码管动态显示电路，动态显示1、2、3、4、5、6、7、8。 2. 要求在某一时刻，仅有一个LED 数码管发光。 3. 该数码管发光一段时间后，下一个LED 发光，这样8只数码管循环发光。 4. 当循环扫描速度足够快时，由于视觉暂留的原因，就会感觉8只数码管是在持续发光。 5、研究循环地址码发生器的时钟频率和显示闪烁的关系。 二、总体框图 设计的总体框图如图2-1所示。 图2-1总体框图 三、选择器件 1、数码管 数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件，如图1所示。 U13 DCD_HEX 图1 数码管 数码管里有八个小LED 发光二极管，通过控制不同的LED 的亮灭来显示出 不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个 74LS161计数器 74LS138译码 器 数码管
LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。 2、非门 非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。非门有输入和输出两个端，电路符号如图2所示，其输出端的圆圈代表反相的意思，当其输入端为高电平时输出端为低电平，当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。其真值表如表1所示。 图2 非门 表1 真值表 输入输出 A Y 0 1 1 0 3、5V电源 5V VCC电源如图3所示。 图3 5V电源
毕业设计（论文） 标题：数字转速计的设计 学生姓名： 系部：汽车电子系 专业：应用电子技术 班级： 指导教师：
目录 第1章序言 (1) 第2章工作原理和设计思路及方案 (2) 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1 按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 3.3脉冲产生电路设计图 (5) 第4章软件设计 (5) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (6) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (8) 5.1 程序调试 (8) 5.2 硬件电路调试 (9) 第6章总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12) 系统原理图： (12) 程序清单： (13)
第1章序言 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，，同时其具体数值也可以在LED上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程以MCS-51系列与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。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。
键盘和LED 数码管显示设计 一、预备知识 有关 LED 数码管、滑动变阻器控制的具体编程原理见单片机课程教材。 二、设计目的 掌握 LED 数码管的使用，熟悉单片机人机接口设计，提高实际应用 的能力。 三、设计内容 1、设计LED 数码管显示电路原理图； 2、设计程序流程图； 3、编程调试； 四、参考接线 1、人机接口补丁板，可通过选择跳线，选择数码管段选输入是并行或串行输入； 2、不要忽略从实验箱主板上接+5V、GND 到人机接口补丁板； 3、具体接线参见人机接口补丁板原理图。 五、设计步骤 程序： LED_0 EQU 30H ;存放三个数码管的段码 LED_1 EQU 31H LED_2 EQU 32H ADC EQU 35H ;存放转换后的数据
ST BIT P3.2 OE BIT P3.0 EOC BIT P3.1 ORG 00H START: MOV LED_0,#00H MOV LED_1,#00H MOV LED_2,#00H MOV DPTR,#TABLE ;送段码表首地址 SETB P3.4 SETB P3.5 CLR P3.6 ;选择ADC0808的通道3 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST ;启动转换 JNB EOC,$ ;等待转换结束 SETB OE ;允许输出 MOV ADC,P1 ;暂存转换结果 CLR OE ;关闭输出 MOV A,ADC ;将AD转换结果转换成BCD码 MOV B,#100 DIV AB MOV LED_2,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV LED_1,A MOV LED_0,B LCALL DISP ;显示AD转换结果 SJMP WAIT DISP: MOV A,LED_0 ;数码显示子程序 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.3 MOV P0,A LCALL DELAY SETB P2.3 MOV A,LED_1 MOVC A,@A+DPTR CLR P2.2 MOV P0,A
广东石油化工学院 《51单片机原理与实践》课程设计报告 学院计算机与电子信息学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师 课程成绩 完成日期 2010年12月27日
数码管时钟电路的设计 一、设计目的： 通过这次课程设计掌握单片机系统的基本设计步骤及设计思路，掌握汇编语言的用法及各种指令的含义，比较熟练的运用指令进行单片机系统的设计的，熟悉用KEIL软件进行汇编语言的汇编，以及把代码写入实验板中，观测代码结合实际的运行结果后进行调整，体会到编程的分析问题、确定算法、画程序流程图、编写程序、程序功能模块化的优点的各各步骤。 二、设计要求： LED数码管时钟电路采用24h计时方式，时、分、秒用六位数码管显示。该电路采用AT89C2051单片机，使用3V电池供电，只使用一个按键开关即可进入调时、省电（不显示LED数码管）和正常显示三种状态。 三、设计实验内容： 1. 硬件的设计 其采用AT89C51单片机应用设计，LED显示采用动态扫描方式实现，P0口输出段码数据，P2口输出位码数据，P1.1、P1.2接按钮开关。为了提供LED数码管的驱动电流，采用6MHz晶振。 2. 系统总体分析 系统主要包含四大模块：显示模块、时间计时模块、模式切换模块和模式设置模块。 显示模块：主要由主循环负责。内存中开辟了一段8字节的内存空间，
用作数据显示的字符缓冲区。主循环不断将缓冲区中的字符呈现至数码管。 ● 时间计时模块：电子钟的核心模块，记录了时间的时、分、秒信息。 ● 模式切换模块（MODE ）：切换电子钟的设置模式，包括时设置、分设置、秒设置、闹铃开关设置、闹铃时设置和闹铃分设置。相关数据被设置时将闪烁显示。 ● 模式设置模块（CONFIG ）：通过判断设置模式（MODE ），执行相应的设置。如时、分、秒的增1以及闹铃开关的变换。 另外，主循环还负责扫描键盘，检测相应键是否被按下，若MODE 键被按下则在特定单元中登记该功能，并启动定时器1，然后返回继续执行显示功能。在定时器1中断时，被登记的功能正式执行。期间用时约10ms ，用以消除机械抖动。 主循环流程图大致如下： 图（一）主循环流程图 定时器1中断服务程序流程图如下： 开始 键被按下 登记相应功能 数码管显示 是 否
数字转速表的设计方案 第1章前言 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 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。本课程设计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。 第2章基本原理 利用AT89C51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的脉冲数，通过计数一
八位七段数码管动态显示电路的设计 一、实验目的 1、了解数码管的工作原理。 2、学习七段数码管显示译码器的设计。 3、学习VHDL的CASE语句及多层次设计方法。 二、实验原理 七段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。在实验系统中使用的是两个四位一体、共阴极型七段数码管。其单个静态数码管如下图4-4-1所示。 图4-1 静态七段数码管 由于七段数码管公共端连接到GND（共阴极型），当数码管的中的那一个段被输入高电平，则相应的这一段被点亮。反之则不亮。共阳极性的数码管与之相么。四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。 三、实验内容 本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过输入的键值在数码管上显示相应的键值。在实验中时，数字时钟选择1024HZ作为扫描时钟，用四个拨动开关做为输入，当四个拨动开关置为一个二进制数时，在数码管上显示其十六进制的值。 四、实验步骤 1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。 2、建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL编辑器对话框。 3、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序，用户可参照光 盘中提供的示例程序。 4、编写完VHDL程序后，保存起来。方法同实验一。
5、对自己编写的VHDL程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6、编译仿真无误后，根据用户自己的要求进行管脚分配。分配完成后，再进行全编译 一次，以使管脚分配生效。 7、根据实验内容用实验导线将上面管脚分配的FPGA管脚与对应的模块连接起来。 如果是调用的本书提供的VHDL代码，则实验连线如下： CLK：FPGA时钟信号，接数字时钟CLOCK3，并将这组时钟设为1024HZ。 KEY[3..0]：数码管显示输入信号，分别接拨动开关的S4，S3，S2，S1。 LEDAG[6..0]：数码管显示信号，接数码管的G、F、E、D、C、B、A。 SEL[2..0]：数码管的位选信号，接数码管的SEL2、SEL1、SEL0。 8、用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA中。观察实验结果是否与 自己的编程思想一致。 五、实验现象与结果 以设计的参考示例为例，当设计文件加载到目标器件后，将数字信号源模块的时钟选择为1464HZ，拨动四位拨动开关，使其为一个数值，则八个数码管均显示拨动开关所表示的十六进制的值。
目录 第1章概述 0 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 第4章软件设计 (6) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (7) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (9) 5.1 程序调试 (9) 5.2 硬件电路调试 (10) 第6章总结 (12) 第6章总结 (12) 参考文献 (14) 附录A (15) 系统原理图： (15) 附录B (16) 程序清单： (16) 第1章概述 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获
得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。基于此本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，其转速可以通过键盘输入给定，同时其具体数值也可以在LED 上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 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。
? PLC控制数码管显示程序设计》 学院名称：信息工程学院 专业名称：电气自动化技术 班级名称：电气1204 班 姓名：赵传锋 学号：1205130425 指导教师：汪清平 完成时间：2014年06 月01 日
摘要 数码管显示是一个典型的PIC教学项目。在交通灯、电梯、抢答器等系统的控制中都融入了数码管显示。 本设计就是利用PLC作为核心部件用对数码管显示进行设计，让学生在学习过程中更熟练地掌握PIC的编程技巧，提高编程能力。 利用PLC控制数码管的显示过程，并且给出了接线图、梯形图。 关键词：PLC编程设计；接线图：梯形图
、系统组成 1. 设计要求： 先按下“开”按钮，再按“循环显示”按钮，数码管就会从0~9循环显示。按下“置数”按钮，数码管实时显示8 4、2、1编码开关所置数值。用“循环显示”和“置数”按钮来切换数码管的循环显示和置数状态。 2. 系统组成及工作原理： 系统由pic硬件系统和梯形图程序组成。 PLC的控制方式是由继电器控制方式演化而来,由PLC内部的微电子电路构成的软元件线圈和触点取代了硬件继电器的线圈和触点，用PLC的程序指令取代继电器控制的连接导线，将各个元件按照一定的逻辑关系连接起来,PLC内部的中央控制器(CPU)根据输入条件和预定的程序，控制各个软元件的状态，并输出到外部执行部件,控制设备运行。 3. 硬件原理图: +24 v COM 数 管
4.程序流程图:
二、系统设计 设计可以分为循环模式与置数模式的切换控制部分、循环与置数控制部分和输出部分三大模块。 1. 输出部分： 定义： 编码部分中间继电器的常开触点接法： 将Mxx中低位数字相同的中间继电器的常开触点并联接到一起；输出的接法： Y000接a段、Y001接b段、Y002接c段、Y003接d段、 Y004 接e 段、Y005接f 段、Y006接g 段、Y007接dot 段。 工作过程：当编码部分中的某一组工作时，该组中的中间继电器相应的常开触点闭合，从而使相对应的Y00x有输出，这样与输出相连的段就发亮，并组合形成数字。
数字式红外测速仪 一、设计技术指标与要求 1、用红外发光二极管、光敏三极管作为速度转换装置。 2、测速范围：10 – 990转/分。 3、三位数字显示，显示不允许闪烁。 二、设计目的和要求 1、设计目的 本课程设计是在前导性验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 2、设计要求 1.以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试； 2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法； 3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路CAD 进行电路设计和印刷电路板的设计制作；
4.学习电子系统电路的安装调试技术； 5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。 三、实验原理构思 1、转速概念 转速是旋转物体的转数与时间之比的物理量,是描述各种旋转机械运转技术性能的一个重要参量。转速和频率有共同的量纲,都是单位时间内某一量值(脉冲个数、转数) 出现的次数,从理论上讲,转速值可以直接和频率值进行比对。测时计数是转速计量的基本方法。 测定一定单位时间内旋转物体转过的圈数即频率，可等价为所测旋转物体此时的转速。 2、光电式红外测速仪 经查阅资料知道目前在光电式转速表方面使用的检测装置有两种: a. 采用转速标准装置,将定向反射纸贴于装置的测速盘上,由转速标准装置通过测速盘输出标准转速,进行检测。采用脉冲光源测 b. 速装置来检测光电式转速表。这类检测设备通常由频率信号发生器、频率计数计及一个发光二极管组成。两种检测装置的工作原理有质的差别。脉冲光源测速装置能否做为标准,在转速界争议较大。 本课程设计即可采用红外发光二极管和光敏三极管作为速度转换