單片機系統(tǒng)課程設(shè)計--實用測速儀

1、<p>　　《單片機系統(tǒng)課程設(shè)計》說明書</p><p>　　設(shè)計題目： 實用測速儀 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　時 間： </p>

2、<p><b>　　完 成 人：</b></p><p>　　1、 分工： </p><p>　　2、 分工： </p><p>　　3、

3、 分工： </p><p><b>　　實用測速儀</b></p><p><b>　　1、設(shè)計目的：</b></p><p>　　掌握以AT89S51單片機為控制器的系統(tǒng)電路的搭建；</p><p>　　熟練掌握單片機的編程語言的應(yīng)用，如匯編語言

4、，C語言等。</p><p>　　熟悉對單片機編程軟件的應(yīng)用。</p><p>　　對所學(xué)的數(shù)字電路、模擬電路、信號檢測、單片機控制原理等科目的鞏固和擴展。</p><p>　　增強自動化學(xué)生的將理論知識轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)物的能力。</p><p>　　增強自動化學(xué)生實際動手操作的能力。</p><p><b>　

5、　2、設(shè)計要求：</b></p><p>　　在工程實踐中經(jīng)常都會用到測速儀，在電動機進行調(diào)速實驗時需要測速儀反應(yīng)電動機的實時運轉(zhuǎn)狀況，在汽車行駛過程中需要測速儀時時反應(yīng)汽車的行駛速度，提醒駕駛員合理的控制測速。本次課程是根據(jù)工程實際情況考慮的，需要測試儀滿足實用性。這要求測速儀在設(shè)計的時候滿足準確性和實時性，即測速儀能準確的快速的反應(yīng)速度的變化。對于準確度的要求，要從傳感器的靈敏度上考略，對于實時性

6、要從單片機的定時采樣時間上考慮。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　測速儀由光敏傳感器、單片機定時計數(shù)采集系統(tǒng)、液晶顯示三個模塊組成。首先有光敏傳感器采集輪胎的轉(zhuǎn)速。在輪胎上裝設(shè)一個光源隔離板，在輪胎的固定軸上裝設(shè)一個發(fā)光二極管和光敏三極管。當輪胎轉(zhuǎn)動時，光源擋板隨著輪胎轉(zhuǎn)動。在光源擋板沒有經(jīng)過檢測測器時，檢測器發(fā)出高電平信號，當光源擋

7、板經(jīng)過光源檢測器時，光敏三極管接受不到發(fā)光二極管發(fā)出的光，光源檢測器發(fā)出低電平信號。光源檢測器的輸出信號接到單片機的計數(shù)接口T1上，單片機一直對光源檢測器計數(shù)并將數(shù)值保存到內(nèi)存中。單片機一直運行一個計時器，當計時器的設(shè)定時間到時，產(chǎn)生一個中斷信號，將內(nèi)存中的光敏信號脈沖的個數(shù)讀出。通過輪胎的周長計算時時速度。并將計算出的速度送到液晶顯示屏上顯示。</p><p><b>　　方案二：</b>

8、</p><p>　　測速儀由光敏傳感器、單片機定時計數(shù)采集系統(tǒng)、液晶顯示三個模塊組成。首先有光敏傳感器采集輪胎的轉(zhuǎn)速。在輪胎上裝設(shè)一個光源隔離板，在輪胎的固定軸上裝設(shè)一個發(fā)光二極管和光敏三極管。當輪胎轉(zhuǎn)動時，光源擋板隨著輪胎轉(zhuǎn)動。在光源擋板沒有經(jīng)過檢測測器時，檢測器發(fā)出高電平信號，當光源擋板經(jīng)過光源檢測器時，光敏三極管接受不到發(fā)光二極管發(fā)出的光，光源檢測器發(fā)出低電平信號。光源檢測器的輸出信號接到單片機的計數(shù)接口

9、T1上，單片機一直對光源檢測器計數(shù)并將數(shù)值保存到內(nèi)存中。單片機一直對光源檢測器的脈沖進行采樣，同時單片機一直運行一個計時器。當采樣脈沖達到設(shè)定值時，將采樣脈沖個數(shù)乘以輪胎的周長再除以定時器此刻的時間。將計算所得的數(shù)值送到液晶屏中顯示。</p><p><b>　　3、方案選擇：</b></p><p>　　方案一在低速時誤差較大，在高速時準確度較高。方案二在低速時準確

10、度較高，在高速時準確度相對于方案一誤差較大。兩個方案的最大誤差都是N/T,就容易實現(xiàn)程度和穩(wěn)定性反面方案一比較好。所以測速儀的設(shè)計中采用方案一。</p><p><b>　　4、硬件電路：</b></p><p>　　1、光碼盤模塊電路部分：光碼盤有三個電極分別是電源正極Vcc，電源負極Gnd，信號輸出極D0。由單片機的5V電源供電，將D0端接到單片機的外部計數(shù)端口T

11、1上。當光碼盤的光源接受通道沒有被擋板擋住時，光滿盤的電源指示燈、信號指示燈都會亮，D0端輸出為高電平。當光碼盤的光源接受端被擋板擋住時，光碼盤的電源指示燈亮，信號指示燈滅，D0端輸出低電平。在擋板劃過光源接受通道時，會產(chǎn)生一個下降沿脈沖，通過單片機計數(shù)。 </p><p>　　2、液晶顯示模塊電路部分：液晶顯示器有16個電極，其中8個數(shù)字信號電極，4個電源電極，4個控制信號電極。一對電源電極作為液

12、晶屏的供電電源，另一對電源電極需要接可調(diào)電阻器作為亮度調(diào)節(jié)器。8個數(shù)字信號電極作為液晶屏顯示信號的來源。四個控制信號控制液晶屏的分時顯示、分段顯示等顯示方式。3、復(fù)位電路部分：在系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)顯示不正常的現(xiàn)象，也是為了調(diào)試的方便性，需要在系統(tǒng)中設(shè)置一個復(fù)位電路。工作原理是：上電瞬間，RC電路充電，RESET管腳端出現(xiàn)正脈沖，只要這個正脈沖的保持10ms以上，就能時單片機有效復(fù)位。</p><p>　　4、時鐘

13、頻率電路部分：單片機內(nèi)部有一個時鐘震蕩電路，需要外接一個震蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)的各個單元，給單片機提供時間數(shù)據(jù)。外接震蕩電路的晶振頻率決定了單片機的工作周期，決定了單片機的元算速度。在測速儀的設(shè)計中采用11.89MHz的晶振，機器周期為1us，保證了較快的處理速度。</p><p>　　5、數(shù)據(jù)下載上傳電路：要讓單片機工作需要將編寫好的程序下載到單片機中，為了在調(diào)試時能在線模擬運行情況需要將單片

14、機中的數(shù)據(jù)時時的讀出，這就需要設(shè)計一個數(shù)據(jù)下載上傳電路。下載上傳電路由一對供電電源和一對傳輸接受線組成。具體的電路設(shè)計如下。</p><p>　　6、單片機的電路部分：單片機需要將光碼盤的脈沖計數(shù)，需要將計算所得速度通過P0口送到液晶屏中進行顯示。主接線圖如下：</p><p><b>　　5.軟件設(shè)計</b></p><p>　　1、顯示軟件

15、：流程圖如下。</p><p><b>　　5-1.顯示流程圖</b></p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　#ifndef __LCD_H_</p><p>　　#define __LCD_H_</p><p>　　/*************

16、*********************</p><p>　　當使用的是4位數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候定義，</p><p>　　使用8位取消這個定義</p><p>　　**********************************/</p><p>　　#define LCD1602_4PINS</p><p>　　/

17、**********************************</p><p><b>　　包含頭文件</b></p><p>　　**********************************/</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　//---重定義關(guān)鍵詞-

18、--//</p><p>　　#ifndef uchar</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　#ifndef uint </p><p>　　#define uint unsigned i

19、nt</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　/**********************************</p><p><b>　　PIN口定義</b></p><p>　　**********************************/</p

20、><p>　　#define LCD1602_DATAPINS P0</p><p>　　sbit LCD1602_E=P2^5;</p><p>　　sbit LCD1602_RW=P2^6;</p><p>　　sbit LCD1602_RS=P2^7;</p><p>　　/*********************

21、*************</p><p><b>　　函數(shù)聲明</b></p><p>　　**********************************/</p><p>　　/*在51單片機12MHZ時鐘下的延時函數(shù)*/</p><p>　　void Lcd1602_Delay1ms(uint c); /

22、/誤差 0us</p><p>　　/*LCD1602寫入8位命令子函數(shù)*/</p><p>　　void LcdWriteCom(uchar com);</p><p>　　/*LCD1602寫入8位數(shù)據(jù)子函數(shù)*/</p><p>　　void LcdWriteData(uchar dat);</p><p>　

23、　/*LCD1602初始化子程序*/</p><p>　　void LcdInit(); </p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　2.中斷軟件：流程圖如下：</p><p><b>　　5-2.中斷流程圖</b></p><p&g

24、t;<b>　　中斷程序如下：</b></p><p>　　void T0_time()interrupt 1{ </p><p>　　TH0=(65536-45872)/256;//重裝初值</p><p>　　TL0=(65536-45872)%256;</p><p><b>　　num1++;&l

25、t;/b></p><p>　　if(num1==20){ //num1=2時表示100ms</p><p><b>　　num1=0;</b></p><p>　　TR1=0;//關(guān)閉計數(shù)器1</p><p>　　num=TH1*255+TL1;//讀計數(shù)器的值</p>

26、<p>　　LcdWriteCom(0x01); //清屏</p><p>　　LcdDisplay(num);//將數(shù)值顯示在液晶上</p><p>　　TH1=0;//計數(shù)器1寄存器值清零</p><p><b>　　TL1=0;</b></p><p>　　TR1=1;

27、//打開計數(shù)器1</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.主軟件：流程圖如下：</p><p><b>　　5-3.主流程圖</b></p><p><b>　　6.元器件清單</b></p><p>　　7.運行調(diào)試及運行結(jié)果&

28、lt;/p><p>　　1、改變電阻器的阻值，調(diào)節(jié)液晶屏的亮度。電阻的阻值越大，液晶屏的亮度越暗，反之越亮。液晶屏的亮度不是越亮越好也不是越暗越好，需要自己調(diào)到一個適合眼睛的亮度，方便于觀察液晶屏上的速度示數(shù)。</p><p>　　2.在實踐過程中，用手模擬的轉(zhuǎn)速較慢，為了方便與觀察，選擇了采樣時間為1S。采樣時間可以通過中斷的初始化程序調(diào)節(jié)，采樣時間越短，實時性越好，速度計算的誤差也越小，但

29、是對單片機的要求也越高，具體的采樣時間根據(jù)個人對測速儀的實際使用情況而定。</p><p>　　3.由于才設(shè)計過程中采用的是拔插式組合方式，很容易會將導(dǎo)線不小心弄掉。導(dǎo)線接反之后，單片機會迅速升溫，嚴重就會燒壞。在使用過程中要對導(dǎo)線做好標記，方便與準確對接。</p><p><b>　　8.心得感悟</b></p><p>　　這次課程設(shè)計我選

30、的題目是實用測速儀，因為我認為測速儀在日常生活中經(jīng)常會用到，如電動機的轉(zhuǎn)速測試，反應(yīng)電動機的運轉(zhuǎn)狀況，方便于電機調(diào)試人員合理調(diào)速。汽車的行駛過程中需要測速，方便于駕駛員根據(jù)測速合理控制測速。從設(shè)計上來看，我認為測速儀的設(shè)計是比較簡單的，但事實上并不是這么一回事。</p><p>　　在這次課程設(shè)計中主要有以下兩個方面的感悟和收獲。一方面我更多的了解了單片機在各個方面的應(yīng)用，消除我了對單片機的偏見。在大三的課程中要

31、學(xué)習(xí)PLC和單片機兩種控制器，PLC控制器輸出的電壓高而且穩(wěn)定，單片機輸出的電壓低而且很容易收到外界的干擾。在編程方面，PLC有固定的編程語言，單片機的編程語言多樣，不容易掌握。所以我形成了對單片機的偏見，對PLC的喜愛，將學(xué)習(xí)的重心逐漸的偏向了PLC。這次單片機的課程設(shè)計讓我自己動手搭建了單片機系統(tǒng)，了解了單片機的控制原理，感受到了單片機的實用性。在空間狹小的地方，用單片機是一個不錯的選擇。在智能手表、智能電視、智能洗衣機等各個反面都

32、要用到單片機的嵌入設(shè)計。</p><p>　　另一個方面是消除了我對單片機的恐懼心理。單片機的系統(tǒng)擴展設(shè)計需要用到模擬電路，數(shù)字電路，信號處理，自動控制原理，隔離濾波等技術(shù)，對自動化人員的要求很高。在這次課程設(shè)計的過程中，發(fā)現(xiàn)我只會用匯編語言對單片機編程，在對LCD編程的過程中了解到一種編程語言的局限性，所以重新學(xué)習(xí)了C語言。在硬件電路的搭建過程中，出現(xiàn)了單片機運行不穩(wěn)定的情況，LCD顯示不穩(wěn)定的情況，經(jīng)過排查發(fā)

33、現(xiàn)是電源電路不穩(wěn)定，在焊接過程中出現(xiàn)了虛焊的情況。要使單片機系統(tǒng)正常工作，需要合理的選擇電阻電容輸入輸出電壓，這些都需要我們將學(xué)到的模電數(shù)電的知識用于實踐。</p><p>　　總之，在這次課程設(shè)計過程中，增強了我講知識轉(zhuǎn)化為實踐產(chǎn)品的能力，增強了自己的實際動手制作能力，增強了尋找問題，耐心解決問題的能力，向他人虛心求教和與他人協(xié)作完成任務(wù)的能力。這些都是一個自動化人員應(yīng)該具備的品質(zhì)要求。</p>

34、<p><b>　　9.參考文獻</b></p><p>　　張毅剛．單片機原理及應(yīng)用[M]．西安電子科技大學(xué)出版社，2007．</p><p>　　邱關(guān)源，羅先覺．電路（第五版）[M]．高等教育出版社，2006</p><p>　　袁希光．傳感器手冊[M]．國防工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　康光