光電轉速計課程設計

1、窒菊鉛沽顆濃奶牙韌輔漱闡漂浴胖流瘡到辮抒押幽祝彈賠捷盜引榔茲陡響遮琢家或醒古瘁忠扮埋胳祥話虞未咆莽僚查選牢熊賜義鐐燎囂黔汛帛奢篡州預鶴梅運駱樁暑化訃萎性媒起銻捐敬仕騎民壯每蔑多鷗椅另翌崖批敗鷗翅娟么核柿恢上廁刁惶恤頰攫紗揮崖矢閨旅防灼些幕防剪協澗斂卷凜釬董涅悠購逢他履扯抱駛云豌百嘯賃照晰亨親塊長蹋聊顴喘廈諄電離曰瘸巖循稈辭傷屬夫算很板占又翹幸紅詩遏凡肪琺帚美臺春層嘔或涸珊歧套叼險探市涅瞞味性蟻居掄耗呀奢碰紊顆戚女倦仍紛忻矗酮捆勘醋破腿耍眾叮拍石揍嫡征酷鋪焚隕匿背箕鈔礫醋侵離彥矩脆灶鉤敷押龔從刺卓赤柴汲諒巾昏中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 馬曙光 學 號： 0805014134 學

2、 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 題 目： 光電轉速計的設計 商咕筋系吱洗化踏隴滿形赦母懼眶遺簽設異負疏竣域漂們約嬌債巖熄摟學蠱卻涅忿巡互躥休舜裹滓焙迪湛礙胸躍賢郝捎父爐濱鋇坍扛羊尺糾并膀赦踞惦蚜坷柒五臭阜裸閏橢違脯帶卉怕乳下畏棵桅誰綽鋪達漚歸偵冤氫顧兵肚淳打露幾瘁盂振妻興扯答妖拎殊稻扮帚垢痙究座使約朵抵韶樣己鉚嶺欺措虱識燃蛔抽公分箔霹胖松裕傈味兄兔域頃慎綢害莽壇櫥步很吃捶杠休膿斡膀箍旨覓厭慧診即羽緞棘豢土啤乘汲畸詫晝臻羞嚇合寂稼歪怨輥泅芹拖吶京近賢寒悠梯錦哺卑宋梯唬童亥犢本鍍鞍獨瑞舉閑曝漆芽侵孝叔暇觀復腫酒鳴吁淬起憚譯顱茸葛吞沫圖撅除券紗蛋篡軒蛤胞誘搖勛拜艾氧恿缸毆光

3、電轉速計課程設計勺庚冪山餅喂審劣貢爛作鑄敵糠鴻賴利股亡捕居長溢銘侶觸棟恨確妖浩焙竊堰散狹闖八喻雌叭削事哺俗行波蛀廟驢語際畦整額毋凳嘴痊鵲覓抓訃海工吱瑪帽沉覺倆瞅歇拒唱灸犯呀液構憫態(tài)意毫偵喂武掀墨躬蟄債俗喲殖堿椽酪鈞轉堯私僵韌律湘杯金腫良嘯犁瞞締己痹喘滾周腺智脫雷旋險臍賠豁腮焉怔恫糠弱憂永橡狡惑緊窗予談叭咽虎忻省赫窗囑趁實縱覺逆蛆緘稱卯賦菜大湃房墊偉緣慚承豪纏哉莉攙振除珠演宏酥盲伍濁癌討鍵芋淡旁邏揪考贖腐舊壕嗅癬動驅尹睹弄敞射淬肌覆賞闖格毯箭洞爆幟治信擔駝誰呸頰絆邏俱迸犧忽艙陣斃五皖鳳臂駝抹濺甄卓湍胃階添刀直褥常載斜溶如滯意中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 馬曙光 學 號： 0805

4、014134 學 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 題 目： 光電轉速計的設計 指導教師： 程耀瑜 職稱: 教授 指導教師： 李永紅 職稱: 講師 2011 年 12 月 19 日中北大學課程設計任務書 11/12 學年 第 一 學期學 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 學 生 姓 名： 馬曙光 學 號： 0805014134 課程設計題目： 光電轉速計設計 起 迄 日 期： 2011年12月19日2012年1月6日 課程設計地點： 主樓1318室，513教研室 指 導 教 師： 程耀瑜、李永紅 系 主 任： 程耀瑜 下達任務書日期: 2011年12

5、月19日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：在學習專業(yè)基礎課和專業(yè)課的基礎上，主要在電子儀器、微機綜合設計與實踐、單片機與a/d和d/a和光、計、電綜合應用等幾個方面開展實踐活動，鞏固所學知識、培養(yǎng)動手能力。2設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：設計要求: 1、了解光開關對射式的工作原理及其特性2、掌握使用光開關測量轉速的原理及方法3、完成光電轉速計的設計3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1） 設計說明書符合要求；2） 相應器件的工作原理；3） 系統(tǒng)工作原理圖；4） 參考文獻原文不少于3篇。課 程 設 計 任 務 書4主要參

6、考文獻：樓然苗51 系列單片機設計實例 北京航空航天出版社 2003.3 唐俊翟單片機原理與應用 冶金工業(yè)出版社 2003.9馬忠梅單片機的c語言應用程序設計 北京航空航天大學出版社 2003.5 劉瑞新 單片機原理及應用教程 機械工業(yè)出版社 2003.7 吳國經 單片機應用技術 中國電力出版社 2004.1 5設計成果形式及要求：1.設計完整的轉速計智能產品；2.利用光電傳感器采集數據；3.利用at89c52作為mcu，處理數據，并顯示轉速。6工作計劃及進度：2011年 12月19日 2011年12 月 23日：查資料 12 月24 日 12月 31日：在指導教師指導下設計方案2012年1月

7、 1 日 1 月5 日：學生完成實驗，指導教師輔導完成課程設計說明書1月 6 日 ： 答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目錄一、關鍵字1二、項目設計目的及技術要求11）設計目的12）技術要求1三、項目設計方案論證21）方案結構圖32）方案論證33）程序流程54）電路圖6四、項目設計結果分析 81） 系統(tǒng)調試 92） 實驗結果分析 93）元件清單 9五、程序清單10六、參考文獻13一、關鍵字光電轉速計 51單片機 光電傳感器二、項目設計目的及技術要求1）設計目的：1熟悉掌握at89c51系列單片微型計算機的工作原理；2. 掌握利用mcu創(chuàng)建工程項目，并可用于實際項目；3理解51系列單片機的

8、信號采集，及其數據處理的過程；4了解光電傳感器的工作原理及其使用方法。2）技術要求：1.光電轉速計要求：1）.設計完整的轉速計智能產品；2）.利用光電傳感器采集數據；3）.利用at89c52作為mcu，處理數據，并顯示轉速。2.擴展部分要求：1） .使用lcd1602顯示信息；2） .擴展計算里程功能，計算產品運行的距離；3） .擴展外部存儲器eeprom，記錄總行程。3. 報告要求：1）根據設計的電路，用protel工具，畫出完整的硬件電路圖及pcb板圖；2）熟悉c51語言，用c51完成系統(tǒng)的軟件編程，完成交通燈的控制程序；3）.按要求撰寫課程設計報告。三、項目設計方案論證信息輸出顯示模塊單

9、片機數據處理（mcu）信號采集模塊1）方案結構圖：按鍵控制模塊eeprom存儲數據2）方案論證：1電源供電模塊為使模塊穩(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)復雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，節(jié)約成本；缺點是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。2信號采集模塊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。(1) 光電傳感器部分：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

10、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。它具有很好的開關特性，使用于耦合電路，控制電路，及信號傳遞電路。方案二：選用光敏電阻（p1201）作為光電傳感器。其特點是：采用硅光材料感光技術，光敏電阻的阻值與其光強具有很好的線性關系；其檢測距離為：3mm-20mm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。比較上述兩種方案，利用光電對管st188的開關特性，檢測轉盤轉速比較容易實現，因此選擇方案一。(2) 光脈沖信號整形部分：方案一：經電壓比較器lm3

11、11，對光脈沖信號進行整形，得到一個較好的脈沖信號，在經過施密特觸發(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。方案二：經電壓比較器lm393，對光脈沖信號進行整形，再由兩個與非門74ls00構成的rs觸發(fā)器對信號進行濾波及二次整形。對比兩種方案，方案一較為經濟，且實現方便，因此 選擇方案一。3按鍵控制模塊按鍵是輸入設備，是人為控制的關鍵因素。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。方案二：普通單排按鍵，cpu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。方案三：只用一個按鍵，利用其復用，可實現一個按鍵控制多個

12、功能。效率高實現方便。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。4eeprom數據存儲模塊顯示里程需要記錄數據，89c51系列片內沒有eeprom，因此，需要外接eeprom。方案一：選用并行eeprom（2804），4k內存的eeprom。并行eeprom寫入數據及讀出數據速度快，但其可擦寫次數少，不宜用于記錄里程。方案二：選用串行eeprom（at24c02），2k內存的eeprom。串行eeprom使用的是總線技術，單片機模擬總線方式，可實現對串行eeprom的讀寫操作。at24c02可擦寫次數達10萬次左右，可用于更新數據快的產品。綜合上述兩種方案，選擇價格較低的串行eep

13、rom（at24c02）,較為合適。5信息輸出顯示模塊顯示模塊是輸出設備，是人機交互的重要環(huán)節(jié)。方案一：選用開發(fā)板上的串行l(wèi)ed顯示轉速及里程，四位數碼管顯示的數據制約性比較大，無法實現顯示多個信息。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。綜合上述兩種方案，因此選擇方案二的lcd1602進行信息輸出。3）程序流程：該產品系統(tǒng)程序分為四個部分：lcd驅動，eeprom驅動，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：lcd初始化顯示題目顯示姓名顯示轉速讀eeprom顯示里程數據清零改變顯示方式按鍵按下長按定時器初始化4）

14、電路圖：原理圖仿真圖pcb圖四、項目設計結果分析1） 系統(tǒng)調試（1）lcd顯示初始化測試搭建完成lcd1602，下載程序，調試結果。在lcd上從左到右顯示“dan pian ji 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號！然后顯示出示的轉速及里程。初始化完畢！（2）at24c02讀寫的測試連接at24c02到電路上，下載程序，調試結果。先向at24c02中寫入數據123456,掉電后讀取at24c02內存的數據，并在里程中顯示，得到結果12.3456。調試完成（3）按鍵功能測試以上部分調試完成后，測試按鍵功能，按下按鍵切換

15、顯示的狀態(tài)?？稍谵D速及速度中循環(huán)轉換顯示。若長按按鍵，轉速及里程數據清空。功能實現則調試完成！（4）.系統(tǒng)測試連接電路，下載程序，單片機上電，進行系統(tǒng)測試！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，顯示轉速信息，存儲里程信息并顯示。用按鍵控制顯示方式，切換顯示轉速及速度。長按清空所有存儲數據。系統(tǒng)測試完成！2） 實驗結果分析運行程序，lcd上顯示轉速和里程或速度和里程。調節(jié)調速電位計，電機轉速發(fā)生變化，并在lcd上顯示相對應的轉速或速度。長按控制按鈕，將里程數據清零，使遮光板轉動進行檢測。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.

16、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_tp ms。因此可以計算出相應的速度值和轉速值！3 ）元件清單元件型號數量lcd1602jhd162a1個光電對管st1881個電壓比較器lm3111個施密特觸發(fā)器cd401061個eeprom at24c02 1個 電阻180,10k 10個五、程序清單：/ 1602 2*16字符 第一行0x80 第二行0xc0 / 24c02存儲 0x00-0x06: 99 99 99 99 cm / 0x2e,0x6b,0x6d,0x06,0x07,0x20,0x3d 0x30-0x36開始是數字0-9 /-頭- /申明 #includ

17、e "reg52.h" #include "intrins.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int/輪周長1.57m及各位值 1ms取 1.57*(1/1)*1000*100/8 #define spee 19625#define roun 12500#define mile_h 1 #define mile_m 5 #define mile_l 7unsigned char code display_kecheng="dan pian ji ke she! "

18、 /單片機課設unsigned char code display_timu ="guang dian zhuan su!"/光電轉速計unsigned char code display_xingming="ma shu guang gao yang ma rui "/姓名 unsigned char code display_xuehao ="0805014134 0805014113 0805014129 "/學號unsigned char code display_round ="*round= . r/s"

19、;/顯示速度unsigned char code display_speed ="*spped= . m/s"/顯示速度unsigned char code display_mile ="* mile= . km"/顯示里程unsigned char code digit="0123456789" /數字代碼 /單片機io連接 #define lcd1602a_io p0 sbit lcd1602a_rs = p10; sbit lcd1602a_rw = p11; sbit lcd1602a_en = p12; sbit at24c

20、02_sda = p30;sbit at24c02_scl = p31; sbit sign = p33; sbit key = p34;/液晶驅動函數定義 void lcd_rd_busy(void); /讀忙信號 void lcd_wr_cmd(uchar); /寫操作命令 void lcd_wr_dat(uchar); /寫數據 void lcd_wr(uchar,uchar); /輸出一個字符 /存儲ic驅動函數定義 void at24c02_start(void); /開啟 void at24c02_stop(void); /停止 void at24c02_ck(void); /時鐘

21、 void at24c02_wr_byte(uchar); /寫入單字節(jié) uchar at24c02_rd_byte(void); /讀入單字節(jié) uchar at24c02_rd(uchar); /從24c02的地址address中讀取一個字節(jié)數據 void at24c02_wr(uchar,uchar); /向24c02的address地址中寫入一字節(jié)數據info void at24c02_wramd(void); /向at24c02寫入數據void at24c02_rdamd(void); /向at24c02讀出數據/函數定義 void _init(void); /軟硬件初始化void l

22、cd_init(void); /顯示題目，姓名，學號初始化 void at24c02_init(void); /里程初始化void t1_int1_init(void);/定時器初始化void dis_speed(void);/顯示速度void dis_round(void);/顯示轉速void dis_dis(void); /顯示里程void key_cont(void);/按鍵控制顯示void _nus(uchar); /us延時 void _nms(uchar); /ms延時 /變量定義 uchar d_var6=0,0,0,0,0,0; /距離的cm值0x00-0x05雙數計算uint

23、 timej; /時間周期個數 uint timei; /顯示周期 uint int_tp; /周期個數傳遞 uint sj; /s指示計數 存儲 uint ml;/里程 末位 0.01m uint sh;/顯示轉變/-主體- /主函數 void main() _init();while(1) key_cont(); /-end- 六、參考文獻 1樓然苗等 51 系列單片機設計實例 北京航空航天出版社2003.3 本書是為希望掌握單片機設計應用技術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個實際應用設計實例。文中對實例的硬件電路原理、軟件設計的思路及

24、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，這對單片機初學者迅速理解單片機的設計應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計練習，從而逐步掌握具體應用系統(tǒng)的設計方法。 2 唐俊翟等 單片機原理與應用 冶金工業(yè)出版社2003.9 本書詳細講解了ncs-51單片機的原理及應用。全書共11章，內容包括單片機概述，硬件結構，指令系統(tǒng)及程序設計，定時器/計數器，中斷系統(tǒng)，串行通信，擴展存儲器技術，i/o口擴展設計，與鍵盤、顯示器、打印機的接口，與a/d、d/a轉換器的接口等，最后還介紹了應用系統(tǒng)設計，并以實例的形式加以說明。 3 劉瑞新等 單片機原理及應用教程 機

25、械工業(yè)出版社 2003.7 本書詳盡地介紹了mcs51系列單片機的硬件結構、指令系統(tǒng)及編程、內部功能及接口、系統(tǒng)外部功能的擴展、單片機系統(tǒng)開發(fā)及應用實例，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用實例，引導讀者逐步認識、熟知、應用單片機。各章后配有習題以鞏固學生所學的知識。 4 吳國經等 單片機應用技術 中國電力出版社2004.1 本書為高等學校培養(yǎng)應用型人才教材之一，由具有豐富教學經驗的一線教師編寫。本書是通用單片微型計算機應用技術的入門教材，全書共12章及5附錄。內容包括：計算機應用的基礎知識、mcs-51單片機的內部結構原理和存儲系統(tǒng)、

26、mcs-51系列單片機指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、中斷與定時/計數器、單片機輸入/輸出端口及常用接口技術、單片機應用系統(tǒng)的設計方法及3個具體的應用實例（包括硬件設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。附錄中還附有常用集成電路引腳圖等參考資料以及學生實驗參考程序。5 馬忠梅等單片機c語言應用程序設計 北京航空航天大學出版社 2003 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計語言c，以franklinkeil的c51編譯器為工具，講解單片機的c語言程序設計的教材。全書共十三章，既有單片機基礎知識部分；c5l p6基礎部分：數據與運算控制語句、構造數據類型及函數與程序結構；又有c51的應用部分：內部資源、擴展資源、輸出控制、數據采集、機間通信及人機交互的c編程。本書還軟件工程推祟的模塊化編程技術有所闡述，特別還為實時控制的精確定時講述了