單片機課程設(shè)計-數(shù)字轉(zhuǎn)速表

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　2016年2月29日</p><p>　成績</p><p><b>　　電氣信息學院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計任務書</b></p><p><b>

2、;　　一、任務及要求</b></p><p><b>　　設(shè)計任務：</b></p><p>　　本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設(shè)計一個對脈沖轉(zhuǎn)速信號進行檢測（測速范圍0～3000轉(zhuǎn)/分）的數(shù)字轉(zhuǎn)速表。</p><p>　?。?）具有方便的鍵盤操作（啟動、暫停、復位）功能；</p><p>　?。?/p>

3、2） 用四位LED數(shù)碼管顯示測量轉(zhuǎn)速（十進制）；</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　?。?）確定系統(tǒng)設(shè)計方案；</p><p>　　（2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；</p><p>　?。?）完成應用程序設(shè)計；</p><p>　　(4)應用系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試。<

4、;/p><p><b>　　二、進度安排</b></p><p><b>　　第一周：</b></p><p>　　周一：集中布置課程設(shè)計任務和相關(guān)事宜，查資料確定系統(tǒng)總體方案。</p><p>　　周二～周三：完成硬件設(shè)計和電路連接</p><p>　　周四～周日：完成軟件設(shè)計

5、</p><p><b>　　第二周：</b></p><p>　　周一～周三：程序調(diào)試</p><p>　　周四～周五：設(shè)計報告撰寫。周五進行答辯和設(shè)計結(jié)果檢查。</p><p><b>　　三、參考資料</b></p><p>　　1、王迎旭等.單片機原理及及應用[M].

6、 2版.機械工業(yè)出版社，2012</p><p>　　2、胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].3版.清華大學出版社，2010.</p><p>　　3、戴燦金.51單片機及其C語言程序設(shè)計開發(fā)實例[M].清華大學出版社，2010</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 總體設(shè)計方案1&

7、lt;/p><p>　　1.1 課程設(shè)計任務與要求1</p><p>　　1.2 設(shè)計總體思路1</p><p>　　1.3 硬件電路基本框圖1</p><p>　　2 硬件電路設(shè)計2</p><p>　　2.1 時鐘電路的設(shè)計2</p><p>　　2.2 復位電路的設(shè)計2</p

8、><p>　　2.3 鍵盤電路的設(shè)計3</p><p>　　2.4 顯示電路的設(shè)計3</p><p>　　3 軟件的設(shè)計方案4</p><p>　　3.1 主程序模塊4</p><p>　　3.2 鍵盤程序模塊5</p><p>　　3.3定時計數(shù)中斷程序模塊6</p>&

9、lt;p>　　4 仿真和實驗調(diào)試7</p><p>　　4.1 調(diào)試過程7</p><p>　　4.2 調(diào)試結(jié)果7</p><p><b>　　5 總結(jié)與體會9</b></p><p><b>　　參考資料10</b></p><p>　　附錄A 硬件電路圖

10、11</p><p>　　附錄B 程序清單11</p><p><b>　　1 總體設(shè)計方案</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計任務與要求</p><p><b>　　設(shè)計任務：</b></p><p>　　本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設(shè)計一個對脈沖

11、轉(zhuǎn)速信號進行檢測（測速范圍0～3000轉(zhuǎn)/分）的數(shù)字轉(zhuǎn)速表。</p><p>　?。?）具有方便的鍵盤操作（啟動、暫停、復位）功能；</p><p>　?。?） 用四位LED數(shù)碼管顯示測量轉(zhuǎn)速（十進制）；</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　?。?）確定系統(tǒng)設(shè)計方案；</p>

12、<p>　　（2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；</p><p>　?。?）完成應用程序設(shè)計；</p><p>　　(4)應用系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試。</p><p>　　1.2 設(shè)計總體思路</p><p>　　本課題要求以MCS-51系列單片機為核心，設(shè)計一個數(shù)字轉(zhuǎn)速表對脈沖轉(zhuǎn)速信號進行檢測，能將所測量的轉(zhuǎn)速在LED顯示器以十進制數(shù)上顯示

13、，并具有方便的鍵盤操作（啟動、停止、清零）功能。單片機通過內(nèi)部定時器T0和計數(shù)器T1對脈沖信號進行測速測速，范圍0～3000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速表至少有啟動、清零和停止三個操作按鍵，轉(zhuǎn)速顯示要求至少4位。MCS-51單片機內(nèi)有兩個定時器、計數(shù)器T0和T1，利用其內(nèi)部定時器T0設(shè)置為定時方式，且定時時間為1s。計數(shù)器T1設(shè)置為外部脈沖計數(shù)工作方式，設(shè)在1s內(nèi)測量的脈沖個數(shù)為m，則轉(zhuǎn)速為60m（轉(zhuǎn)/分）。</p><p>　

14、　1.3 硬件電路基本框圖</p><p>　　硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包含時鐘電路、復位電路、鍵盤電路和顯示電路等。</p><p>　　圖1 硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　2 硬件電路設(shè)計</b></p><p>　　2.1 時鐘電路的設(shè)計</p><p>　　MCS

15、-51單片機內(nèi)部有一個反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器的輸入和輸出端，外接兩個電容和一個晶振組成時鐘電路。本課題設(shè)計采用的電容C1和C2均為30pf，晶振的振蕩頻率為12MHz。其電路圖如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 時鐘電路圖</b></p><p>　　2.2 復位電路的設(shè)計</p><p>　　本課題設(shè)計

16、采用按鍵復位。單片機的RST管腳接到一個電容和一個電阻上，電容接高電平電阻接低電平。其中電容大小為30pf電阻大小為1K歐姆。復位電路如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 復位電路圖</b></p><p>　　2.3 鍵盤電路的設(shè)計</p><p>　　因為按鍵較為簡單，只有啟動、復位和暫停三個按鍵，故本課題設(shè)計采用獨立鍵盤的連接方

17、式。MCS-51單片機的P1.0～P1.2接口分別接上啟動、暫停和復位鍵，鍵盤的另一端接高電平，再加一個上拉電阻。鍵盤電路圖如圖4所示，上拉電阻的阻值均為1K歐姆。</p><p><b>　　圖4 鍵盤電路圖</b></p><p>　　2.4 顯示電路的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)課題設(shè)計的要求采用4位并聯(lián)共陽極LED數(shù)碼顯示管作為顯示器

18、，其硬件電路連接是單片機P0.0～P0.7接到數(shù)碼管的A～G這8個管腳，并且接入上拉電阻，其阻值全部為1K歐姆，P2.0～P2.3接74HC573的D0～D3端，74HC573的Q0～Q3端接數(shù)碼管的控制端。其電路圖如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 顯示電路圖</b></p><p><b>　　3 軟件的設(shè)計方案</b></

19、p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，進行模塊設(shè)計。本課題共分為主程序模塊、定時計數(shù)程序模塊、數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊、轉(zhuǎn)速測量模塊。</p><p><b>　　3.1 主程序模塊</b></p><p>　　在主程序中對按鍵程序、顯示程序、中斷程序進行了初始化，然后調(diào)用顯示程序以及進行查鍵處理，并判斷是否有鍵按下，若無鍵按下返回主程序，若有鍵按

20、下進行按鍵處理。其流程圖如圖6所示。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　去</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　圖6 總程序流程圖</b></p><p>　

21、　3.2 鍵盤程序模塊</p><p>　　在本次課程設(shè)計中，因為只設(shè)計了啟動、停止和清零三個按鍵，故采用的是獨立按鍵的連接方式。按鍵程序的流程圖如圖6所示。</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　N </p><p><b>　　Y </b>

22、;</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y </b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖6 鍵盤程序流程圖</p>

23、<p>　　3.3定時計數(shù)中斷程序模塊</p><p>　　定時計數(shù)模塊是在單片機的T1口采集到脈沖信號的個數(shù)后進行工作的，由定時器來完成1s定時，由計數(shù)器來完成對脈沖的計數(shù)，然后將所測脈沖個數(shù)乘以60即為轉(zhuǎn)速。定時計數(shù)流程圖如圖7所示。

24、 </p><p>　　N </p><p><

25、;b>　　Y</b></p><p>　　圖7 定時計數(shù)模塊流程圖</p><p><b>　　4 仿真和實驗調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1 調(diào)試過程</b></p><p>　　本課題設(shè)計用的是keil軟件和protues軟件程序的編譯和電路的仿真，keil軟件

26、既可以用C語言進行編譯也可以用匯編語言進行編譯，本課題設(shè)計采用了匯編語言。Protues提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。通過軟件的仿真得到動態(tài)結(jié)果，從而分析設(shè)計上存在問題，進一步的進行設(shè)計的調(diào)試。我們在按照課題設(shè)計要求連接好整個仿真電路后便開始編寫程序，為了便于檢查錯誤，我們分模塊進行程序的編寫和仿真。首先在老師的幫助下我們編寫了顯示部分的程序，經(jīng)過編譯后沒有錯誤，因為有老師的幫助，顯示部分在

27、仿真時進行的很順利。然后我們編寫按鍵部分的程序，在編好后我們在自己的電腦上進行編譯，但是因為我們keil軟件安裝方法錯誤無法進行編譯，我們只能等第二天去實驗室編譯，在初步調(diào)試的時候，出現(xiàn)好多的問題，原來是沒有在主程序進行初始化，在修改好程序重新編譯后，我們的按鍵部分仿真也沒有問題了，啟動、暫停和復位鍵都能正常工作。接下來我們就是編寫中斷部分的程序，同樣也是在寢室編寫好后去實驗室編譯的，軟件提示編譯沒有錯誤，但是仿真的時候出現(xiàn)了大問題，我

28、們的仿真完全沒有用，我們又將程序反反</p><p><b>　　4.2 調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　在實驗過程中，一步一步嵌套來完成，先完成顯示部分的調(diào)試與仿真，其仿真結(jié)果如圖8所示。接著將按鍵部分的程序加進去，完成按鍵與顯示的調(diào)試與仿真，按下相應的鍵顯示出對應的值，按下啟動鍵顯示“4444”，按下暫停鍵顯示“————”，按下復位鍵顯示“0000”。最后編

29、好中斷與進制轉(zhuǎn)換部分的程序，完成整個設(shè)計的任務與要求，檢測出脈沖的轉(zhuǎn)速并將其進行顯示，脈沖給定為60HZ，其仿真結(jié)果圖9所示。</p><p>　　圖8顯示部分仿真結(jié)果</p><p>　　圖9 給定60Hz脈沖計數(shù)結(jié)果</p><p><b>　　5 總結(jié)與體會</b></p><p>　　雖然只有短短兩個星期的課程設(shè)

30、計，但是在這兩周時間里我卻學到了許許多多的知識，這些知識包括對書本上知識的回顧和鞏固，同時也鍛煉了自己的動手能力。從開始對這個課題的無處下手，到最后的做出了方案和實現(xiàn)了課題要求，這個過程里有太多的艱辛和汗水。</p><p>　　當時剛拿到這個課題的時候就覺得頭大，一點思路都沒有，看見大家都在開始動手做了以后，自己就變得更加焦急了，就感覺什么都不會，沒有一點點的思路?？磿?，查資料，也只是看到了一些關(guān)于這方面的消息

31、，后來就去問同學，還好同學里有的已經(jīng)做了出來，就稍給我進行了講解，然后就感覺豁然開朗，一些明白了許多，就開始著手去設(shè)計總體的思路和方案。在這個時候，不斷的溫故知新，不斷的去摸索新的知識，所以說這個課程設(shè)計的過程是一個學習的過程，也是一個復習的過程，能讓自己更加熟悉的掌握以前學過的知識，并且把這些知識變?yōu)檫\用，自己動手去做出成果。單片機是我們學電氣必須要掌握的，所以我就更加珍惜這次的單片機課程設(shè)計，不僅可以讓自己的書本知識得到鞏固，也可以

32、給自己增加好多的知識。學好單片機，對以后的學習和工作，都會有很重要的作用?？吹阶詈笞约旱脑O(shè)計成果，心里還是很有成就感的，雖然說真的很不容易，但是這個過程，卻也很讓人享受。增加了知識，還得到了鍛煉動手能力的機會。</p><p>　　很感謝這次課程設(shè)計時老師和同學給我的幫助，讓我明白了許多，也學到了很多知識，而且這些知識對我以后的工作都很重要，時間過的真快，兩周課程設(shè)計就要結(jié)束了，但是我可以對我自己說我并沒有虛度這

33、些時光，我也在不斷的學習和努力。這兩周大家都辛苦啦，也很感謝老師的指導。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、王迎旭等.單片機原理及及應用[M]. 2版.機械工業(yè)出版社，2012</p><p>　　2、胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].3版.清華大學出版社，2010.</p><p&g

34、t;　　3、戴燦金.51單片機及其C語言程序設(shè)計開發(fā)實例[M].清華大學出版社，2010</p><p><b>　　附錄A 硬件電路圖</b></p><p><b>　　圖12 硬件電路圖</b></p><p><b>　　附錄B 程序清單</b></p><p><

35、;b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p><b>　　LJMP DVT0</b></p><p><b>　　ORG 0030

36、H</b></p><p>　　MAIN: MOV SP, #50H</p><p>　　MOV 30H,#0</p><p>　　MOV 31H,#0</p><p>　　MOV 7AH,#11H</p><p>　　MOV 7BH,#11H</p><p>　　MOV 7CH,#

37、11H</p><p>　　MOV 7DH,#11H</p><p>　　MOV R4,#20</p><p>　　MOV TMOD,#51h</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH1,#0</p>

38、;<p>　　MOV TL1,#0</p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　SETB EA</b&

39、gt;</p><p><b>　　CLR P3.7</b></p><p>　　LOOP: LCALL DIS</p><p>　　MOV P1,#0FFH</p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p><b>　　CPL A</b

40、></p><p>　　ANL A,#07H</p><p><b>　　JZ LOOP</b></p><p>　　KEY1: LCALL DIS</p><p>　　LCALL DIS </p><p>　　MOV P1,#0FFH</p><p><b&

41、gt;　　MOV A,P1</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p><b>　　JZ LOOP</b></p><p>　　KEY2: JNB P1.0,LOOP0</p><p>　　J

42、NB P1.1,LOOP1</p><p>　　JNB P1.2,LOOP2</p><p><b>　　SJMP LOOP</b></p><p>　　LOOP0: MOV 7AH,#4H</p><p>　　MOV 7BH,#4H</p><p>　　MOV 7CH,#4H</p>

43、<p>　　MOV 7DH,#4H</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p><b>　　LJMP LOOP</b></p><p>　　LOOP1: MOV 7AH,#10H<

44、;/p><p>　　MOV 7BH,#10H</p><p>　　MOV 7CH,#10H</p><p>　　MOV 7DH,#10H</p><p><b>　　CLR TR1</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p>

45、;<b>　　CLR ET0</b></p><p><b>　　CLR ET1</b></p><p><b>　　CLR EA</b></p><p><b>　　CLR TF0</b></p><p><b>　　LJMP LOOP<

46、/b></p><p>　　LOOP2: MOV 7AH,#0H</p><p>　　MOV 7BH,#0H</p><p>　　MOV 7CH,#0H</p><p>　　MOV 7DH,#0H</p><p><b>　　CLR ET1</b></p><p>&

47、lt;b>　　CLR TR1</b></p><p><b>　　CLR EA</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　CLR ET1</b></p><p><b>　　CLR TF0</b&g

48、t;</p><p><b>　　LJMP LOOP</b></p><p>　　DIS: MOV DPTR, #TAB</p><p>　　MOV R0,#7AH</p><p>　　MOV R2,#01H</p><p>　　MOV R3,#4</p><p>

49、　　DIS1: MOV A,R2</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p>　　MOV A,@R0</p><p>

50、;　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R3,DIS1</p><p><b>　　RE

51、T</b></p><p>　　TAB: DB 0c0H,0f9H,0a4H,0b0H,99H,92H,82H,0F8H</p><p>　　DB 80H,98H,0BFH</p><p>　　DELAY: MOV R6,#10</p><p>　　D1: MOV R7,#248</p><

52、p><b>　　DJNZ R7,$</b></p><p>　　DJNZ R6,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DVT0: MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　DJNZ R

53、4,RTNO</p><p>　　MOV R4,#20</p><p><b>　　CPL P3.7</b></p><p><b>　　CLR TR1</b></p><p><b>　　CLR EA</b></p><p><b>　　C

54、LR TR0</b></p><p>　　MOV 31H,TH1</p><p>　　MOV 30H,TL1</p><p>　　LCALL HEX2BCD</p><p>　　MOV TH1,#0

55、 </p><p>　　MOV TL1,#0</p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p><b>　　SETB EA </b></p><p><b>　　SETB TR0</b>

56、</p><p>　　RTNO: RETI</p><p>　　HEX2BCD: PUSH PSW</p><p><b>　　SETB RS0</b></p><p><b>　　SETB RS1</b></p><p><b>　　MOV A,30H</

57、b></p><p><b>　　MOV B,#60</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p><b>　　MOV 31H,B</b></p><p><b>　　MOV 30H,A</b></p>&l

58、t;p>　　LCALL CHANGE</p><p><b>　　MOV A,33H</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p><b>　　MOV 7BH,A</b></p><p><b>　　MOV A,33H</b></p>&

59、lt;p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p><b>　　MOV 7AH,A</b></p><p><b>　　MOV A,32H</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p

60、><b>　　MOV 7DH,A</b></p><p><b>　　MOV A,32H</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p><b>　　MOV 7CH,A</b><

61、;/p><p><b>　　CLR RS0</b></p><p><b>　　CLR RS1</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　CHANGE:C

62、LR A</p><p><b>　　MOV 40H,A</b></p><p><b>　　MOV 41H,A</b></p><p>　　MOV R7,#16</p><p>　　L0P4: MOV R0,#30H</p><p>　　MOV R6,#02</p

63、><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　L0P2: MOV A,@R0</p><p><b>　　RLC A</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p><b>　　INC R0&l

64、t;/b></p><p>　　DJNZ R6,L0P2</p><p>　　MOV R1,#41H</p><p>　　MOV R5,#02H</p><p>　　L0P3: MOV A,@R1</p><p>　　ADDC A,@R1</p><p><b>　　DA A

65、</b></p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　DJNZ R5,L0P3</p><p>　　DJNZ R7,L0P4</p><p>　　MOV 33H,40H</p&