電子課程設(shè)計(jì)光風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)

1、電子課程設(shè)計(jì)：光風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)基于單片機(jī)的風(fēng)速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)摘要在實(shí)際生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的測(cè)速場(chǎng)合，比如我們最常見的路口測(cè)量車速的測(cè)速儀。在工業(yè)生產(chǎn)中，我們也經(jīng)常會(huì)遇到測(cè)速，比如測(cè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)速儀。不管是的直線行駛速度還是轉(zhuǎn)速，測(cè)量方法大同小異，無非是模擬方式和數(shù)字式兩種。那么現(xiàn)在我們就以數(shù)字方式為題，運(yùn)用89c51單片機(jī)來控制智能化風(fēng)速測(cè)量?jī)x，來設(shè)計(jì)一款智能測(cè)速儀。對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量過程中，風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是間接反映風(fēng)速大小的物理量，風(fēng)車轉(zhuǎn)速的測(cè)量就是一個(gè)必不可少的參數(shù)，本設(shè)計(jì)主要用at89c51作為控制核心，由光電傳感器、led數(shù)碼管、51單片機(jī)、及模擬風(fēng)車系統(tǒng)構(gòu)成。詳細(xì)介紹了單片機(jī)的

2、測(cè)量風(fēng)速系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機(jī)的性能。本系統(tǒng)就是對(duì)風(fēng)車轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，通過led數(shù)碼管顯示風(fēng)速大小，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)硬件是電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞： 89c51單片機(jī) 轉(zhuǎn)速 傳感器abstractin real life, we often encounter all kinds of speed situations, such as our most common intersection measurement speed velocimeter. in industrial production, w

3、e also often speed, such as the determination of motor speed velocimeter. whether straight line speed or speed, measurement method is the same, is nothing more than analog and digital two kinds. so now we are digitally, design a device of wind speed measurements. digital usually adopts photoelectric

4、 sensor for detecting element, such as analog signals. now, the use of 89 c51 to control intelligent wind speed measuring instrument, to design an intelligent velocimeter.in the process of wind speed measurement, the windmill rotating speed is indirectly reflect the size of wind quantity and wind sp

5、eed measurement is an essential parameter, this design mainly uses at89c51 as the control core, consists of photoelectric sensor, led digital tube, 51 single chip microcomputer, and system simulation of windmill. scm measuring wind speed system was introduced in detail. give full play to the perform

6、ance of the single chip microcomputer. this system is the windmill rotating speed measurement, through the led digital tube display size of wind speed, and realize the real-time monitoring. using single chip microcomputer to design, its advantage is hardware circuit is simple, software function is p

7、erfect, measuring speed, high precision, reliable control system, the characteristics of high cost performance.keywords: 89c51 speed sensor目 錄第一章1.1摘要·························

8、11.2單片機(jī)at89c51簡(jiǎn)介 ················· 4第二章 設(shè)計(jì)思路 ·····················62.1 轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法·····&#

9、183;··············82.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量原理·····················9第三章 硬件設(shè)計(jì)方案 ··········

10、83;········ 103.1 設(shè)計(jì)原理圖 ·················· 103.2 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集 ·················· 103.3

11、單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ················ 11 3.4led數(shù)碼管顯示部分設(shè)計(jì)················ 13 第四章軟件設(shè)計(jì)方案 ···········

12、······ 16 4.1軟件結(jié)構(gòu)劃分·····················16 4.1.1計(jì)時(shí)模塊··········· ·······

13、83; 16 4.1.2轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊 ···· ········· · ·· 17總結(jié) ··························· 18致謝 ·&#

14、183;························ 19參考文獻(xiàn) ························

15、· 19附錄a 程序清單 ··················· ···20 1.2單片機(jī)at89c51簡(jiǎn)介at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技

16、術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。圖1.1是常用的一種單片機(jī)，型號(hào)為at89c51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。 圖1.2.1at89c51芯片它有40個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有20個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第2腳、第3腳第40腳。在40個(gè)管腳中，其中有32個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)

17、、控制電梯的升與降等，這32個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“p1.0”。vcc：供電電壓，gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入

18、，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)

19、和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口。p3口管腳備選功能：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程

20、校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。

21、psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。圖1.2.2 at89c51芯片管腳第二章設(shè)計(jì)思路2.1 轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法轉(zhuǎn)速是指

22、作圓周運(yùn)動(dòng)的物體在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù),轉(zhuǎn)速測(cè)量一直是工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要問題。本文介紹的采用單片機(jī)和光電傳感器組成的高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng),其轉(zhuǎn)速測(cè)量方法采用的就是電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法。對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量實(shí)際上是對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的周期脈沖信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。在頻率的工程測(cè)量中,電子式定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)量頻率的方法一般有三種：測(cè)頻率法:在一定時(shí)間間隔t 內(nèi),計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)n ,則被測(cè)信號(hào)的頻率fx 可表示為f x =nt(1)測(cè)周期法:在被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)m0 ,則被測(cè)信號(hào)頻率fx = fc/ m0 ,其中, fc 為時(shí)鐘脈沖信號(hào)頻率。多周期測(cè)頻法:在被測(cè)信號(hào)m1 個(gè)周期內(nèi), 計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈

23、沖數(shù)m2 ,從而得到被測(cè)信號(hào)頻率fx ,則fx 可以表示為fx =m1 fcm2, m1 由測(cè)量準(zhǔn)確度確定。電子式定時(shí)計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率時(shí),其測(cè)量準(zhǔn)確度主要由兩項(xiàng)誤差來決定:一項(xiàng)是時(shí)基誤差;另一項(xiàng)是量化±1誤差。當(dāng)時(shí)基誤差小于量化±1 誤差一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí),這時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度主要由量化±1 誤差來確定。對(duì)于測(cè)頻率法,測(cè)量相對(duì)誤差為：er1 =測(cè)量誤差值實(shí)際測(cè)量值×100 % =1n×100 % (2)由此可見,被測(cè)信號(hào)頻率越高, n 越大, er1就越小,所以測(cè)頻率法適用于高頻信號(hào)(高轉(zhuǎn)速信號(hào)) 的測(cè)量。對(duì)于測(cè)周期法,測(cè)量相對(duì)誤差為： er2 =測(cè)量

24、誤差值實(shí)際測(cè)量值×100 % =1m0×100 % (3)對(duì)于給定的時(shí)鐘脈沖fc , 當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率越低時(shí),m0 越大, er2就越小,所以測(cè)周期法適用于低頻信號(hào)(低轉(zhuǎn)速信號(hào)) 的測(cè)量。對(duì)于多周期測(cè)頻法,測(cè)量相對(duì)誤差為：er3 =測(cè)量誤差值實(shí)際測(cè)量值100%=1m2×100 % (4)從上式可知,被測(cè)脈沖信號(hào)周期數(shù)m1 越大, m2 就越大,則測(cè)量精度就越高。它適用于高、低頻信號(hào)(高、低轉(zhuǎn)速信號(hào)) 的測(cè)量。但隨著精度和頻率的提高, 采樣周期將大大延長(zhǎng),并且判斷m1 也要延長(zhǎng)采樣周期,不適合實(shí)時(shí)測(cè)量。根據(jù)以上的討論,考慮到實(shí)際應(yīng)用中需要測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍很寬,上述的轉(zhuǎn)速

25、測(cè)量方法難以滿足要求,因此,研究高精度的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法,以同時(shí)適用于高、低轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)量,不僅具有重要的理論意義,也是實(shí)際生產(chǎn)中的需要。2.2 轉(zhuǎn)速測(cè)量方案的選擇根據(jù)頻率測(cè)量方案的不同，目前數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的計(jì)時(shí)方法主要有m 法、t法和同步mt法。m 法測(cè)速是在相等的時(shí)間間隔t內(nèi)讀取脈沖數(shù)m，由mt計(jì)算出轉(zhuǎn)速，速度越高在t時(shí)間內(nèi)計(jì)得的m 就越多，由±1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖誤差所引起的轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差就越小，故該法適用于高速。t法測(cè)速是根據(jù)相鄰兩個(gè)脈沖時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值m 來計(jì)算轉(zhuǎn)速的，轉(zhuǎn)速越慢或每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越多，其計(jì)數(shù)值m就越多，計(jì)數(shù)器±l個(gè)計(jì)數(shù)脈沖所引起的誤差就越小，故該法適用

26、于低速。上述兩種方法測(cè)量的絕對(duì)誤差反比于速度采樣時(shí)間t(hp：時(shí)間間隔t或計(jì)數(shù)值m)，因此在穩(wěn)態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，可取較大的t 以保證足夠的測(cè)量精度。但在動(dòng)態(tài)測(cè)量和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，往往對(duì)轉(zhuǎn)速測(cè)量的實(shí)時(shí)性有較高的要求。因此，采樣時(shí)間t不能隨意取大，為了解決既要周期小，又要測(cè)速精度高的矛盾，可采用同步m/t法。這種方法的特點(diǎn)是不固定定時(shí)時(shí)間t，以記錄到完整的盤脈沖為準(zhǔn)，主要是設(shè)法使m 與t同步，從整數(shù)個(gè)盤脈沖開始計(jì)時(shí)，同樣在整數(shù)個(gè)盤脈沖結(jié)束計(jì)時(shí)，記錄到的是整數(shù)個(gè)盤脈沖，且與計(jì)時(shí)是“同步” 的。其原理如圖3所示，在采樣時(shí)間t時(shí)間內(nèi)實(shí)際計(jì)時(shí)時(shí)間t開始于第一盤脈沖的下降沿，終止于最后一個(gè)脈沖的

27、下降沿，因而得到整數(shù)個(gè)盤脈沖，消除了m 法和t法中±1個(gè)脈沖引入的誤差。鑒于幾種方法的比較，在設(shè)計(jì)中采用同步m/t（多周期測(cè)頻）法設(shè)計(jì)本測(cè)速系統(tǒng)。圖 2.2.1 同步m/t法測(cè)速原理圖第3章 硬件設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)原理圖圖3.1 系統(tǒng)原理圖各部分模塊的功能：傳感器：用來對(duì)信號(hào)的采樣，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為高 低電平，在送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換。 放大、整形電路：對(duì)傳感器送過來的信號(hào)進(jìn)行放大和整形，在送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)換。 單片機(jī)：對(duì)處理過的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成風(fēng)速的實(shí)際值，送入led。led顯示：用來對(duì)所測(cè)量到的風(fēng)速進(jìn)行顯示。3.2轉(zhuǎn)速信號(hào)采集 在設(shè)計(jì)中采用光電傳感器

28、采集信號(hào)，這種傳感器是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用測(cè)量電路測(cè)出頻率，由頻率值就可知道所測(cè)轉(zhuǎn)速值。這種測(cè)量方法具有傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度高的特點(diǎn)。是目前常用的一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法。 圖3.2.1 光電傳感器 圖3.2.2光電傳感器及其整流電路圖3.3單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖3.3.1 最小系統(tǒng)的仿真（仿真程序見附件1）圖3.3.2 動(dòng)態(tài)顯示仿真（仿真程序見附件2）3.4顯示部分設(shè)計(jì)許多電子產(chǎn)品上都有跳動(dòng)的數(shù)碼來指示電器的工作狀態(tài)，其實(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓，該段就點(diǎn)亮。led數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些led發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼

29、成一個(gè)8字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接vcc和gnd。再把多個(gè)這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 圖3.3.3 4位數(shù)碼管 圖3.3.5共陰和共陽led數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用i/o端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)

30、數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根i/o端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89s51單片機(jī)可用的i/o端口僅有32個(gè)），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管

31、的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。圖3.36 4位led數(shù)碼管接線圖 圖3.37 風(fēng)速測(cè)量總電路圖第4章 軟件設(shè)計(jì)方案4.1軟件結(jié)構(gòu)劃分采用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)的方法，使得設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于調(diào)試和移植，提高編程效率。采用結(jié)構(gòu)化

32、設(shè)計(jì)軟件的方法將本系統(tǒng)軟件劃分為圖4.1.1所示的4個(gè)模塊：脈沖計(jì)數(shù)模塊、計(jì)時(shí)模塊、轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊和風(fēng)速顯示模塊。其中最主要的是計(jì)時(shí)模塊和轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊。紅外測(cè)速系統(tǒng)次數(shù)計(jì)算模塊計(jì)時(shí)模塊轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊風(fēng)速顯示模塊圖4.1.1系統(tǒng)模塊劃分4.1.1 計(jì)時(shí)模塊 圖4.1.1 計(jì)時(shí)流程圖由圖3.2.2可知當(dāng)紅外線發(fā)射管發(fā)射的紅外線未被擋板擋住時(shí)，接收管受紅外線照射呈導(dǎo)通狀態(tài)，經(jīng)三極管輸入到單片機(jī)中斷端口的電壓為高電平，不產(chǎn)生中斷；而當(dāng)紅外線發(fā)射管發(fā)射的紅外線被擋板擋住時(shí)，接收管不受紅外線照射則呈截止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)三極管輸入到單片機(jī)中斷端口的電壓跳變?yōu)榈碗娖?。從而激活中斷程序?qū)γ}進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)流程圖如圖5所示。由

33、于計(jì)數(shù)需要與計(jì)時(shí)同步，所以需要在產(chǎn)生第一次紅外光被擋住時(shí)(紅外光被擋住時(shí)pass=0，反之pass=1)，也即中斷口電位由高變低時(shí)打開定時(shí)器。 4.1.2轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊由于系統(tǒng)采用同步m/t法測(cè)量轉(zhuǎn)速，所以計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)，需要的參數(shù)有盤脈沖數(shù)和計(jì)時(shí)值。本系統(tǒng)中at89c51單片機(jī)采用頻率為12mhz的外接晶振，則每個(gè)機(jī)器周期為1us。單片機(jī)定時(shí)器的計(jì)數(shù)脈沖周期為一個(gè)機(jī)器周期，若定時(shí)器從零開時(shí)計(jì)數(shù)，關(guān)閉定時(shí)器時(shí)其計(jì)數(shù)值為m，則計(jì)時(shí)時(shí)間就是m微秒。計(jì)算轉(zhuǎn)速部分程序如下。m=th0×256 /讀出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)變量th0，并將其左移8位 m=th0+tl0 /獲得時(shí)鐘脈沖數(shù)time=m /計(jì)算出計(jì)

34、時(shí)時(shí)間n=60106/(9*time) /計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min風(fēng)速=n* 米/秒（為轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的關(guān)系式）風(fēng)的種類無風(fēng)usb小風(fēng)扇吹風(fēng)筒中風(fēng)吹風(fēng)筒強(qiáng)風(fēng)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒）0122230風(fēng)速（米/秒）03812以上測(cè)得數(shù)據(jù)是通過風(fēng)速儀實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)。利用線性回歸方程，代入4組數(shù)據(jù)測(cè)得風(fēng)速和轉(zhuǎn)速的線性回歸方程為y=0.4x-0.7 r=0.98 總 結(jié)為了更好的把原理與實(shí)踐結(jié)合，把學(xué)習(xí)的理論原理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的工程技術(shù)上，提高解決工程問題的能力，老師給我們安排了課程設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中探索學(xué)習(xí)，提高我們的實(shí)踐操作能力。跟指導(dǎo)老師交流過后，我們選擇了光風(fēng)速測(cè)量的課題。在本次課程設(shè)計(jì)中 ，進(jìn)一步學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作與完成一個(gè)

35、項(xiàng)目的分工合作，極大地提高了工作效率。小組成員之間一起參與討論，研究解決問題，提出好的想法來改善模塊功能，各司其責(zé)的同時(shí)又互幫互助，提高自身能力的同時(shí)又增強(qiáng)了同學(xué)之間的友誼。參考文獻(xiàn)：1張永楓. 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程. 西安電子科技大學(xué)出版社2顧興海,高富強(qiáng),張帆. 風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì). 微計(jì)算機(jī)信息3孫以才 壓力傳感器的設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用. 北京冶金工業(yè)出版社4郭天祥 新概念51單片機(jī)c語言教程-入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 電子工業(yè)出版社附件1 最小系統(tǒng)仿真程序：#include <at89x51.h>sbit led=p10; /定義led接p1.0口/ void delay ()

36、/延時(shí)函數(shù)/unsigned char i,j;for(i=255;i>0;i-)for(j=255;j>0;j-);void main ()while(1)led=0; / led滅/delay (); /返回延時(shí)函數(shù)/ led=1; /led亮/delay (); /反回延時(shí)函數(shù)/ 附件2 動(dòng)態(tài)顯示程序： #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint mm=1234; /顯示1234/ uchar jj;uchar code table=0xc0,0xf9,0x

37、a4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,; delay(uint m) uint i,j; for(i=m;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);xian_shi() uchar qian,bei,shi,ge; qian=mm/1000; bei=mm%1000/100; shi=mm%100/10; ge=mm%10; p2=0x80;p0=tableqian; delay(50);p2=0;p2=0x40;p0=tablebei; delay(50);p2=0;p2=0x20;p0=tableshi; delay(50);p2

38、=0;p2=0x10;p0=tablege; delay(50);p2=0;附件3附錄：程序代碼org 0000h ;單片機(jī)主程序入口地址ljmp mainorg 0003h ; 外部中斷0入口地址ljmp inter0 org 000bh ; 定時(shí)器0入口地址ljmp timer0init_t0: ; 子程序,初始化定時(shí)器0mov tmod,#01h ; 定時(shí)器0工作方式1，16位計(jì)數(shù)器 mov r2, #20 ; 1s=1000ms=20*50msmov tl0,#00h ; 對(duì)于f=11.0592mhz的晶體振蕩器 mov th0,#4ch ; (216-x)*(f/12)=50ms,x=4c00h setb et0setb easetb tr0ret ; 返回，return main: ; 主程序mov sp,#60h ; 設(shè)置堆棧位置mov r0,#44h ; 顯示數(shù)據(jù)開始存放地址mov r1,#0 ; 數(shù)碼管位數(shù)mov 43h,#1 ; 千位mov 42h,#2 ; 百位mov 41h,#3 ; 十位mov 40h,#4 ; 個(gè)位setb ex0 ;初始化外部中斷0，允許中斷源 setb ea ;初始化外部中斷0，允許總中斷 setb it0 ;初始化