(參考)基于AT89C51的智能光電轉(zhuǎn)速計[1]

1、智能電子小產(chǎn)品課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)老師： 工作單位： 一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)通過電子小產(chǎn)品設(shè)計與實踐課程設(shè)計，使學(xué)生能夠掌握電子小產(chǎn)品的開發(fā)過程、設(shè)計方法和電子系統(tǒng)的應(yīng)用特點，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用單片機原理及應(yīng)用、電子線路設(shè)計與測試、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程的知識。要求學(xué)生經(jīng)過課程設(shè)計的教學(xué)環(huán)節(jié)進一步理解電子小產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和組成原理，掌握電子系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，完成系統(tǒng)電路和應(yīng)用程序的實踐，從而使學(xué)生的電子線路設(shè)計能力、單片機機應(yīng)用能力有較大提高。二、課程設(shè)計內(nèi)容及基本要求 1熟悉單片機最小系統(tǒng)及應(yīng)用；2結(jié)合任務(wù)要求，完成系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試，鼓勵功能擴展和創(chuàng)新

2、；3根據(jù)設(shè)計的電路，用protel工具，畫出完整的硬件電路圖；4熟悉C51語言，用C51完成系統(tǒng)的軟件編程；光電轉(zhuǎn)速計要求：1.設(shè)計完整的轉(zhuǎn)速計智能產(chǎn)品；2.利用光電傳感器采集數(shù)據(jù)；3.利用AT89C52作為MCU，處理數(shù)據(jù)，并顯示轉(zhuǎn)速。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(chǎn)品運行的距離；3） 擴展外部存儲器EEPROM，記錄總行程。三、設(shè)計說明書要求課程設(shè)計說明書要求邏輯清晰、層次分明、書寫整潔。說明書格式包括標(biāo)題(中英文)、提要、正文（包括設(shè)計項目要求與說明。電路原理分析。軟件流程分析。調(diào)試分析。實驗數(shù)據(jù)分析。答辯。成績評定。）、附錄(圖紙.程序清單

3、或軟盤) 。課程設(shè)計說明書須每人一份，獨立完成。四、圖紙要求 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、protel工具畫電路圖五、說明本課程是學(xué)完電子技術(shù)和單片機原理及應(yīng)用課程后的一門綜合性，設(shè)計型課程設(shè)計。要求學(xué)生能夠進一步應(yīng)用電子技術(shù)、熟悉單片機的工作原理，編程方法。能獨立的完成電子應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、編程、及調(diào)試的全過程。一、課程設(shè)計項目名稱光電轉(zhuǎn)速計二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求設(shè)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系列單片機的信號采集，及其數(shù)據(jù)處理的過程；4 了解光電傳感器的工作原理及其使用方法。技術(shù)要求：1.光電轉(zhuǎn)速計要求：1

4、）.設(shè)計完整的轉(zhuǎn)速計智能產(chǎn)品；2）.利用光電傳感器采集數(shù)據(jù)；3）.利用AT89C52作為MCU，處理數(shù)據(jù)，并顯示轉(zhuǎn)速。2.擴展部分要求：4） .使用LCD1602顯示信息；5） .擴展計算里程功能，計算產(chǎn)品運行的距離；6） .擴展外部存儲器EEPROM，記錄總行程。3. 報告要求：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；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(shè)計報告。三、項目設(shè)計方案論證(可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖)信息輸出顯示模塊單片機數(shù)據(jù)處理（MCU）信號采集模塊1. 方案結(jié)

5、構(gòu)圖：按鍵控制模塊EEPROM存儲數(shù)據(jù)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(fù)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)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成；

6、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。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(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(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。(2) 光脈沖信號整形部分：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

7、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。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。對比兩種方案，方案一較為經(jīng)濟，且實現(xiàn)方便，因此 選擇方案一。3）按鍵控制模塊按鍵是輸入設(shè)備，是人為控制的關(guān)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(fù)用，可實現(xiàn)一個按鍵控制多個功能。效率高實現(xiàn)方便。使用一個按鍵方便

8、用戶控制，且節(jié)約成本。因此選擇方案三。4）EEPROM數(shù)據(jù)存儲模塊顯示里程需要記錄數(shù)據(jù)，89C51系列片內(nèi)沒有EEPROM，因此，需要外接EEPROM。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。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。綜合上述兩種方案，選擇價格較低的串行EEPROM（AT24C02）,較為合適。

9、5）信息輸出顯示模塊顯示模塊是輸出設(shè)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LED顯示轉(zhuǎn)速及里程，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。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。綜合以上，論證的個模塊方案。進行系統(tǒng)電路的搭建，及程序的編寫和實現(xiàn)！3.硬件電路：根據(jù)以上方案的論證。突出系統(tǒng)電路原理圖，見附錄一！4.程序流程：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：中斷返回

10、開總中斷存儲數(shù)據(jù)Sj+,si=8讀取時間值中斷返回開總中斷顯示速度開始T0Timej=2000數(shù)據(jù)清零顯示轉(zhuǎn)速Sh=0送初值停止T0關(guān)總中斷關(guān)總中斷LCD初始化顯示題目顯示姓名顯示轉(zhuǎn)速讀EEPROM顯示里程數(shù)據(jù)清零改變顯示方式按鍵按下長按定時器初始化四、項目設(shè)計結(jié)果分析（分析試驗過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法）1 系統(tǒng)調(diào)試（1）LCD顯示初始化測試搭建完成LCD1602，下載程序，調(diào)試結(jié)果。在LCD上從左到右顯示“DAN PIAN JI KE SHE !”“GUANG DIAN ZHUAN SU JI!”顯示完畢后清屏。接著從左到右依次顯

11、示姓名學(xué)號！然后顯示出示的轉(zhuǎn)速及里程。初始化完畢?。?）AT24C02讀寫的測試連接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。調(diào)試完成（3）按鍵功能測試以上部分調(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?。?）.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(zhuǎn)速信息，存儲里程信息并顯示。用按鍵控制

12、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)。系統(tǒng)測試完成！2 實驗結(jié)果分析運行程序，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。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_tp ms。因此可以計算出相應(yīng)的速度值和轉(zhuǎn)速值！3 元件清單元件型號數(shù)量價格LCD1602JHD162A1個15元光電對管ST1881個3元電壓比較器LM3111個1元施密特觸發(fā)器CD401061個0.5元EEPRO

13、MAT24C021個2元電阻180,10K10個0.1元總成本：22.5元預(yù)計價值：20萬5、 參考文摘（相關(guān)文摘不少于5篇，記錄每篇文獻的作者姓名.文獻名稱.文獻發(fā)行城市：文獻出版社，出版年；文獻內(nèi)容摘要, 每篇不少于100字） 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 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)計應(yīng)用原理具有很好的效果

14、。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(xí)，從而逐步掌握具體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法。 2 唐俊翟等 單片機原理與應(yīng)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(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。 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 本書詳盡地介紹了MCS51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、

15、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，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(rèn)識、熟知、應(yīng)用單片機。各章后配有習(xí)題以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識。 4 吳國經(jīng)等 單片機應(yīng)用技術(shù) 中國電力出版社， 2004.1 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)

16、、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)生實驗參考程序。5 馬忠梅等單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計 北京航空航天大學(xué)出版社 2003修訂版 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FranklinKeil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)；又有C51的應(yīng)用部分：內(nèi)部資源、擴展資源、

17、輸出控制、數(shù)據(jù)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(shù)有所闡述，特別還為實時控制的精確定時講述了與匯編語言的混合編程技術(shù)。本書各章末均配備了足夠數(shù)量的習(xí)題，可供師生選用。附錄一原理圖：仿真圖：附錄二 PCB圖：附錄三 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(shù)字0-9 /-頭- /申明 #include "REG52.H" #include &quo

18、t;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! " /單片機課設(shè)unsigned char code display_t

19、imu ="Guang Dian Zhuan Su!"/光電轉(zhuǎn)速計unsigned char code display_xingming="Yu Guang Sun Dai Chen Di Hu "/姓名unsigned char code display_xuehao ="10211807208 10211807209 10211807231 "/學(xué)號unsigned char code display_round ="*Round= . r/s"/顯示速度unsigned char code display_s

20、peed ="*Spped= . m/s"/顯示速度unsigned char code display_mile ="* Mile= . km"/顯示里程unsigned char code digit="0123456789" /數(shù)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 AT24C02_SDA = P30;sbit AT24C02_SCL = P3

21、1; sbit SIGN = P33; sbit KEY = P34;/液晶驅(qū)動函數(shù)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(shù)據(jù) void LCD_WR(uchar,uchar); /輸出一個字符 /存儲IC驅(qū)動函數(shù)定義 void AT24C02_START(void); /開啟 void AT24C02_STOP(void); /停止 void AT24C02_CK(void); /時鐘 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(shù)據(jù) void AT24C02_WR(uchar,uchar); /向24c02的address地址中寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)info void AT24C02_W