課程設(shè)計---光電轉(zhuǎn)速計的設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　題 目： 光電轉(zhuǎn)

2、速計的設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: 教授 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: 講師 </p><p>　　2011 年 12 月 19 日</p><p><b>　　課

3、程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　11/12 學(xué)年 第 一 學(xué)期</p><p>　　學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

4、 學(xué) 號： </p><p>　　課程設(shè)計題目： 光電轉(zhuǎn)速計設(shè)計 </p><p>　　起 迄 日 期： 2011年12月19日~2012年1月6日 </p><p>　　課程設(shè)計地點： </p><p>　　指

5、導(dǎo) 教 師： </p><p>　　系 主 任： </p><p>　　下達任務(wù)書日期: 2011年12月19日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任

6、 務(wù) 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、關(guān)鍵字……………………………………………………………………1</p><p>　　二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求……………………………………………1</p><p>　　1）設(shè)計目的………………………………………………………………1</p>

7、;<p>　　2）技術(shù)要求………………………………………………………………1</p><p>　　三、項目設(shè)計方案論證………………………………………………………2</p><p>　　1）方案結(jié)構(gòu)圖……………………………………………………………3</p><p>　　2）方案論證………………………………………………………………3</p>

8、<p>　　3）程序流程………………………………………………………………5</p><p>　　4）電路圖…………………………………………………………………6</p><p>　　四、項目設(shè)計結(jié)果分析 ……………………………………………………8</p><p>　　1） 系統(tǒng)調(diào)試 ……………………………………………………………9</p>&l

9、t;p>　　2） 實驗結(jié)果分析 ………………………………………………………9</p><p>　　3）元件清單 ……………………………………………………………9</p><p>　　五、程序清單…………………………………………………………………10</p><p>　　六、參考文獻…………………………………………………………………13</p>

10、<p><b>　　一、關(guān)鍵字</b></p><p>　　光電轉(zhuǎn)速計 51單片機 光電傳感器</p><p>　　二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求</p><p><b>　　1）設(shè)計目的：</b></p><p>　　1．熟悉掌握AT89C51系列單片微型計算機的工作原理；</p>

11、;<p>　　2. 掌握利用MCU創(chuàng)建工程項目，并可用于實際項目；</p><p>　　3．理解51系列單片機的信號采集，及其數(shù)據(jù)處理的過程；</p><p>　　4．了解光電傳感器的工作原理及其使用方法。</p><p><b>　　2）技術(shù)要求：</b></p><p>　　1.光電轉(zhuǎn)速計要求：<

12、/p><p>　　1）.設(shè)計完整的轉(zhuǎn)速計智能產(chǎn)品；</p><p>　　2）.利用光電傳感器采集數(shù)據(jù)；</p><p>　　3）.利用AT89C52作為MCU，處理數(shù)據(jù)，并顯示轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　2.擴展部分要求：</b></p><p>　　.使用LCD1602顯示信息；</p

13、><p>　　.擴展計算里程功能，計算產(chǎn)品運行的距離；</p><p>　　.擴展外部存儲器EEPROM，記錄總行程。</p><p><b>　　報告要求：</b></p><p>　　1）．根據(jù)設(shè)計的電路，用protel工具，畫出完整的硬件電路圖及PCB板圖；</p><p>　　2）．熟悉C51

14、語言，用C51完成系統(tǒng)的軟件編程，完成交通燈的控制程序；</p><p>　　3）.按要求撰寫課程設(shè)計報告。</p><p>　　三、項目設(shè)計方案論證</p><p><b>　　1）方案結(jié)構(gòu)圖：</b></p><p><b>　　2）方案論證：</b></p><p>&

15、lt;b>　　1．電源供電模塊</b></p><p>　　為使模塊穩(wěn)定工作，須有可靠電源。我們考慮了兩種電源方案</p><p>　　方案一：采用獨立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點是各模塊都采用獨立電源，會使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。</p><p>　　方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點是系

16、統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。</p><p>　　綜上所述，我們選擇第二種方案。</p><p><b>　　2．信號采集模塊</b></p><p>　　該模塊分為兩個部分：光電傳感器部分和光脈沖信號整形部分。</p><p><b>　　光電傳感器部分：</b></p>

17、<p>　　方案一：選用單光束反射式紅外光電傳感器（ST188),其特點是：采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成；其檢測距離為4--13mm。 如右上圖為ST188封裝實物圖AK為發(fā)光二極管，EC為光敏三極管。它具有很好的開關(guān)特性，使用于耦合電路，控制電路，及信號傳遞電路。</p><p>　　方案二：選用光敏電阻（P1201）作為光電傳感器。其特點是：

18、采用硅光材料感光技術(shù)，光敏電阻的阻值與其光強具有很好的線性關(guān)系；其檢測距離為：3mm--20mm</p><p>　　如右上圖為P1201實物封裝；其電阻值隨光強的增加而減小。光敏電阻廣泛用于光源的檢測，光照大小檢測。</p><p>　　比較上述兩種方案，利用光電對管ST188的開關(guān)特性，檢測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速比較容易實現(xiàn)，因此選擇方案一。</p><p>　　光脈沖信號整

19、形部分：</p><p>　　方案一：經(jīng)電壓比較器LM311，對光脈沖信號進行整形，得到一個較好的脈沖信號，在經(jīng)過施密特觸發(fā)器進行二次整形，以便于單片機識別信號。另外，加一個電容進行濾波。</p><p>　　方案二：經(jīng)電壓比較器LM393，對光脈沖信號進行整形，再由兩個與非門74LS00構(gòu)成的RS觸發(fā)器對信號進行濾波及二次整形。</p><p>　　對比兩種方案，

20、方案一較為經(jīng)濟，且實現(xiàn)方便，因此 選擇方案一。</p><p><b>　　3．按鍵控制模塊</b></p><p>　　按鍵是輸入設(shè)備，是人為控制的關(guān)鍵因素。</p><p>　　方案一：利用矩陣按鍵，有多按鍵，輸入方便，控制簡單。但矩陣按鍵浪費CPU時間，影響工作效率。</p><p>　　方案二：普通單排按鍵，CP

21、U掃描簡便，效率較高，且易于控制。效率較矩陣按鍵有明顯提高。</p><p>　　方案三：只用一個按鍵，利用其復(fù)用，可實現(xiàn)一個按鍵控制多個功能。效率高實現(xiàn)方便。</p><p>　　使用一個按鍵方便用戶控制，且節(jié)約成本。因此選擇方案三。</p><p>　　4．EEPROM數(shù)據(jù)存儲模塊</p><p>　　顯示里程需要記錄數(shù)據(jù)，89C51系列

22、片內(nèi)沒有EEPROM，因此，需要外接EEPROM。</p><p>　　方案一：選用并行EEPROM（2804），4K內(nèi)存的EEPROM。并行EEPROM寫入數(shù)據(jù)及讀出數(shù)據(jù)速度快，但其可擦寫次數(shù)少，不宜用于記錄里程。</p><p>　　方案二：選用串行EEPROM（AT24C02），2K內(nèi)存的EEPROM。串行EEPROM使用的是總線技術(shù)，單片機模擬總線方式，可實現(xiàn)對串行EEPROM的讀

23、寫操作。AT24C02可擦寫次數(shù)達10萬次左右，可用于更新數(shù)據(jù)快的產(chǎn)品。</p><p>　　綜合上述兩種方案，選擇價格較低的串行EEPROM（AT24C02）,較為合適。</p><p>　　5．信息輸出顯示模塊</p><p>　　顯示模塊是輸出設(shè)備，是人機交互的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　方案一：選用開發(fā)板上的串行LED顯示轉(zhuǎn)速及里

24、程，四位數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)制約性比較大，無法實現(xiàn)顯示多個信息。</p><p>　　方案二：選用LCD1602顯示信息，LCD1602可顯示2*16個字符。極大地滿足了多信息輸出的需要。</p><p>　　綜合上述兩種方案，因此選擇方案二的LCD1602進行信息輸出。</p><p><b>　　3）程序流程：</b></p>&

25、lt;p>　　該產(chǎn)品系統(tǒng)程序分為四個部分：LCD驅(qū)動，EEPROM驅(qū)動，初始化，定時器及中斷采樣！各個部分詳細程序流程圖如下所示：</p><p><b>　　4）電路圖：</b></p><p><b>　　原理圖</b></p><p><b>　　仿真圖</b></p>&l

26、t;p><b>　　PCB圖</b></p><p>　　四、項目設(shè)計結(jié)果分析</p><p><b>　　1） 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　（1）．LCD顯示初始化測試</p><p>　　搭建完成LCD1602，下載程序，調(diào)試結(jié)果。在LCD上從左到右顯示“DAN PIAN JI

27、KE SHE !”“GUANG DIAN ZHUAN SU JI!”顯示完畢后清屏。接著從左到右依次顯示姓名學(xué)號！然后顯示出示的轉(zhuǎn)速及里程。初始化完畢！</p><p>　?。?）．AT24C02讀寫的測試</p><p>　　連接AT24C02到電路上，下載程序，調(diào)試結(jié)果。先向AT24C02中寫入數(shù)據(jù)123456,掉電后讀取AT24C02內(nèi)存的數(shù)據(jù)，并在里程中顯示，得到結(jié)果12.3456

28、。調(diào)試完成</p><p>　　（3）．按鍵功能測試</p><p>　　以上部分調(diào)試完成后，測試按鍵功能，按下按鍵切換顯示的狀態(tài)?？稍谵D(zhuǎn)速及速度中循環(huán)轉(zhuǎn)換顯示。若長按按鍵，轉(zhuǎn)速及里程數(shù)據(jù)清空。功能實現(xiàn)則調(diào)試完成！</p><p><b>　?。?）.系統(tǒng)測試</b></p><p>　　連接電路，下載程序，單片機上電，

29、進行系統(tǒng)測試！</p><p>　　初始化完成后，光電對管對檢測盤進行檢測，引入INT1引腳中，進行信號采集及其處理，顯示轉(zhuǎn)速信息，存儲里程信息并顯示。</p><p>　　用按鍵控制顯示方式，切換顯示轉(zhuǎn)速及速度。長按清空所有存儲數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　系統(tǒng)測試完成！</b></p><p><b>

30、;　　2） 實驗結(jié)果分析</b></p><p>　　運行程序，LCD上顯示轉(zhuǎn)速和里程或速度和里程。調(diào)節(jié)調(diào)速電位計，電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，并在LCD上顯示相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速或速度。長按控制按鈕，將里程數(shù)據(jù)清零，使遮光板轉(zhuǎn)動進行檢測。</p><p>　　由于遮光板有八條反射板，因此每接收八個光脈沖信號，里程將自動加1.57M，并加以顯示。沒接收兩個光脈沖信號，讀取之間的時間值為int_t

31、p ms。因此可以計算出相應(yīng)的速度值和轉(zhuǎn)速值！</p><p><b>　　3 ）元件清單</b></p><p>　　元件型號數(shù)量</p><p>　　LCD1602JHD162A1個</p><p>　　光電對管ST1881個</p>

32、<p>　　電壓比較器LM3111個</p><p>　　施密特觸發(fā)器CD401061個</p><p>　　EEPROM AT24C02 1個 </p><p>　　電阻180,10K 10個</p><p><b>

33、　　五、程序清單：</b></p><p>　　// 1602 2*16字符 第一行0x80 第二行0xc0 </p><p>　　// 24C02存儲 0x00-0x06: 99 99 99 99 cm </p><p>　　// 0x2e,0x6b,0x6d,0x06,0x07,0x20,0x3d 0x30-0x36開始是數(shù)字0-9 </

34、p><p>　　//------頭-------------------------------------------------------- </p><p><b>　　//申明 </b></p><p>　　#include "REG52.H" </p><p>　　#include "

35、;INTRINS.H" </p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　//輪周長1.57m及各位值 1ms取 1.57*(1/1)*1000*100/8 </p><p>　　#define spee

36、19625</p><p>　　#define roun 12500</p><p>　　#define mile_h 1 </p><p>　　#define mile_m 5 </p><p>　　#define mile_l 7</p><p>　　unsigned char code display_ke

37、cheng[]={"Dan Pian Ji Ke She! "}; //單片機課設(shè)</p><p>　　unsigned char code display_timu[] ={"Guang Dian Zhuan Su!"};//光電轉(zhuǎn)速計</p><p>　　unsigned char code display_xingming[]={&qu

38、ot;Ma Shu Guang Gao Yang Ma Rui "};//姓名 </p><p>　　unsigned char code display_xuehao[] ={"0805014134 0805014113 0805014129 "};//學(xué)號</p><p>　　unsigned char code display_roun

39、d[] ={"*Round= . r/s"};//顯示速度</p><p>　　unsigned char code display_speed[] ={"*Spped= . m/s"};//顯示速度</p><p>　　unsigned char code display_mile[] ={"* Mile= . km"

40、;};//顯示里程</p><p>　　unsigned char code digit[]={"0123456789"}; //數(shù)字代碼 </p><p>　　//單片機IO連接 </p><p>　　#define LCD1602A_IO P0 </p><p>　　sbit LCD1602A_RS =

41、P1^0; </p><p>　　sbit LCD1602A_RW = P1^1; </p><p>　　sbit LCD1602A_EN = P1^2; </p><p>　　sbit AT24C02_SDA = P3^0;</p><p>　　sbit AT24C02_SCL = P3^1; </p><p>　

42、　sbit SIGN = P3^3; </p><p>　　sbit KEY = P3^4;</p><p>　　//液晶驅(qū)動函數(shù)定義 `</p><p>　　void LCD_RD_BUSY(void); //讀忙信號 </p><p>　　void LCD_WR_CMD(uchar); //寫操作命令

43、 </p><p>　　void LCD_WR_DAT(uchar); //寫數(shù)據(jù) </p><p>　　void LCD_WR(uchar,uchar); //輸出一個字符 </p><p>　　//存儲IC驅(qū)動函數(shù)定義 </p><p>　　void AT24C02_START(void); //開啟 </p&g

44、t;<p>　　void AT24C02_STOP(void); //停止 </p><p>　　void AT24C02_CK(void); //時鐘 </p><p>　　void AT24C02_WR_byte(uchar); //寫入單字節(jié) </p><p>　　uchar AT24C02_RD_byte(

45、void); //讀入單字節(jié) </p><p>　　uchar AT24C02_RD(uchar); //從24c02的地址address中讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù) </p><p>　　void AT24C02_WR(uchar,uchar); //向24c02的address地址中寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)info </p><p>　　void AT24

46、C02_WRAMD(void); //向AT24C02寫入數(shù)據(jù)</p><p>　　void AT24C02_RDAMD(void); //向AT24C02讀出數(shù)據(jù)</p><p><b>　　//函數(shù)定義 </b></p><p>　　void _init(void); //軟硬件初始化</p>

47、<p>　　void LCD_init(void); //顯示題目，姓名，學(xué)號初始化 </p><p>　　void AT24C02_init(void); //里程初始化</p><p>　　void T1_INT1_init(void);//定時器初始化</p><p>　　void dis_speed(void);

48、//顯示速度</p><p>　　void dis_round(void);//顯示轉(zhuǎn)速</p><p>　　void dis_dis(void); //顯示里程</p><p>　　void key_cont(void);//按鍵控制顯示</p><p>　　void _nus(uchar);

49、//us延時 </p><p>　　void _nms(uchar); //ms延時 </p><p><b>　　//變量定義 </b></p><p>　　uchar d_var[6]={0,0,0,0,0,0}; //距離的cm值0x00-0x05雙數(shù)計算</p><p>　　uint timej

50、; //時間周期個數(shù) </p><p>　　uint timei; //顯示周期 </p><p>　　uint int_tp; //周期個數(shù)傳遞 </p><p>　　uint sj; //s指示計數(shù) 存儲 </p><p>　　uint ml;//里程 末位 0.01

51、m </p><p>　　uint sh;//顯示轉(zhuǎn)變</p><p>　　//------主體-------------------------------------------------------- </p><p><b>　　//主函數(shù) </b></p><p>　　void main()

52、 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　_init();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key_cont();</p><

53、;p><b>　　};</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　//----END--------------------------------------------------------------- </p><p><b>　　六、參考文獻</b><

54、;/p><p>　　[1]樓然苗等 51 系列單片機設(shè)計實例 北京航空航天出版社2003.3 </p><p>　　本書是為希望掌握單片機設(shè)計應(yīng)用技術(shù)的電子愛好者而編著的，除簡要地介紹51系列單片機的硬件資源及指令外，本書重點列舉了13個實際應(yīng)用設(shè)計實例。文中對實例的硬件電路原理、軟件設(shè)計的思路及功能模塊進行了詳細的介紹，并給出了完整的源程序及注釋，這對單片機初學(xué)者迅速理解單片機的設(shè)計

55、應(yīng)用原理具有很好的效果。讀者可以參考書中給出的硬件電路及源程序進行實驗設(shè)計練習，從而逐步掌握具體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。</p><p>　　[2] 唐俊翟等 單片機原理與應(yīng)用 冶金工業(yè)出版社2003.9 </p><p>　　本書詳細講解了NCS-51單片機的原理及應(yīng)用。全書共11章，內(nèi)容包括單片機概述，硬件結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)及程序設(shè)計，定時器/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)，串行通信，擴展存儲

56、器技術(shù)，I/O口擴展設(shè)計，與鍵盤、顯示器、打印機的接口，與A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的接口等，最后還介紹了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，并以實例的形式加以說明。</p><p>　　[3] 劉瑞新等 單片機原理及應(yīng)用教程 機械工業(yè)出版社 2003.7 </p><p>　　本書詳盡地介紹了MCS—51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及編程、內(nèi)部功能及接口、系統(tǒng)外部功能的擴展、單片機系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用實例

57、，最后介紹了新型串行總線接口芯片、其他單片機類型及選購。書中通過大量的例題和由淺入深的單片機應(yīng)用實例，引導(dǎo)讀者逐步認識、熟知、應(yīng)用單片機。各章后配有習題以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識。 </p><p>　　[4] 吳國經(jīng)等 單片機應(yīng)用技術(shù) 中國電力出版社2004.1 </p><p>　　本書為高等學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型人才教材之一，由具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的一線教師編寫。本書是通用單片微型

58、計算機應(yīng)用技術(shù)的入門教材，全書共12章及5附錄。內(nèi)容包括：計算機應(yīng)用的基礎(chǔ)知識、MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和存儲系統(tǒng)、MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、中斷與定時/計數(shù)器、單片機輸入/輸出端口及常用接口技術(shù)、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法及3個具體的應(yīng)用實例（包括硬件設(shè)計原理圖和軟件例程）、單片機仿真實驗系統(tǒng)和DBUGX編程軟件的使用方法、26個單片機軟硬件實驗指導(dǎo)。附錄中還附有常用集成電路引腳圖等參考資料以及學(xué)生實驗參

59、考程序。</p><p>　　[5] 馬忠梅等單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社 2003 </p><p>　　本書是針對目前最通用的單片機8051和目前最流行的程序設(shè)計語言C，以Franklin／Keil的C51編譯器為工具，講解單片機的C語言程序設(shè)計的教材。全書共十三章，既有單片機基礎(chǔ)知識部分；C5l P6基礎(chǔ)部分：數(shù)據(jù)與運算控制語句、構(gòu)造數(shù)據(jù)類型及函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)；