单片机课程设计报告-数字转速表设计
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湖南工程学院
课 程 设 计
课程名称 单片机原理及应用
课题名称 数字转速表设计
专 业 自动化
班 级 1291
学 号 201201029113
姓 名
指导教师
2014 年 9 月 1 日
等级:
2
湖南工程学院
课 程 设 计 任 务 书
课程名称 单片机原理及应用
课 题 数字转速表设计
专业班级 自动化1291
学生姓名
学 号 201201029113
指导老师
审 批
任务书下达日期 年 月 日
任务完成日期 年 月 日
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设计内容与设计要求
设计内容：
本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个数字转速表对脉冲转速信号进行检测（测速范围0～3000转/分），能将所测量的转速在LED显示器上显示（十进制），并具有方便的键盘操作（启动、暂停、复位）功能。
设计要求：
1）确定系统设计方案；
2）进行系统的硬件设计；
3）完成必要的参数计算与元器件选择；
4）完成应用程序设计；
5）应用程序的调试。
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主 要 设 计 条 件
1、PC机及单片机调试软件；
2、单片机学习板；
3、系统设计、调试所需的元器件。
说 明 书 格 式
1. 课程设计任务书
2. 目录
3. 总体方案确定
4. 各单元硬件电路设计说明
5. 软件设计与说明（包括流程图）
6. 调试结果与必要的调试说明
7. 使用说明
8、总结
9、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
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进 度 安 排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍
下午：借阅有关资料，总体方案讨论
星期二、总体方案
星期三、系统设计及调试
星期四、系统设计及调试
星期五、软件设计及调试
第二周
星期一、软件设计及调试
星期二、软件设计及调试
星期三、软件设计及调试
星期四、写说明书
星期五、上午：写说明书，整理资料
下午：交设计资料，答辩
参 考 文 献
[1] 王迎旭等.单片机原理及及应用[M]. 2版.机械工业出版社，2012.
[2] 高峰.单片微型计算机原理与接口技术[M].电子工业出版社，2003.
[3] 王守中.51单片机开发入门与典型实例[M].人民邮电出版社，2007
[4] 戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例[M].清华大学出版社，2010.
[5] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].3版.清华大学出版社，2010.
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目录
第一章 前言··················································07
第二章 总体设计思路··········································08
2.1 基本原理··············································08
2.2 设计总电路············································08
第三章 硬件电路的设计方案····································10
3.1 LED显示部分电路的设计·································11
3.2 按键电路的设计········································12
3.3 时钟电路··············································13
第四章 软件设计方案··········································14
4.1 总程序模块············································14
4.2 按键程序模块··········································15
第五章 系统调试··············································17
第六章 总结与体会···········································18
参考文献·····················································19
附录·························································20
附录A 总电路图···········································20
附录B 程序清单···········································21
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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。
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第1章 总体设计思路
2.1 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 设计总思路
本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个数字转速表对脉冲转速信号进行检测，能将所测量的转速在LED显示器上显示（十进制），并具有方便的键盘操作（启动、暂停、复位）功能。单片机通过检测脉冲信号计算转速，测速范围0～3000转/分。该系统的功能概括起来就是能测量当前每秒钟给的手动脉冲数。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1s内测量的脉冲个数为n，再将n乘上60即是转速（分/转）。
根据设计要求和设计思路，本系统由AT89C51单片机，LED显示电路，时钟与复位电路以及独立式按键五个部分组成。系统硬件框图如图2-2所示。
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图2-2 系统框图
LED显示器
驱动电路
AT89C51
单片机
时钟电路 键盘电路 复位电路
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第2章 硬件电路的设计方案
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。AT89C51单片机管脚引脚图如图3-1所示：
图3-1
P2.0 P2.2 P2.1 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
RST/Vpd
XTAL2 XTAL1 P1.7 P1.5 P1.6 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
VCC
VSS P3.7/RD P3.5/T1 P3.6/WR P3.4/T0 P3.3/INT1 P3.2/INT0 P3.1/TXD P3.0/PXD EA/Vpp
ALE/PROG
PSEN P1.0
P1.1
P0.3
