(參考)基于AT89C51的智能光電轉(zhuǎn)速計(jì)[1]

1、智能電子小產(chǎn)品課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 工作單位： 一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)通過(guò)電子小產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠掌握電子小產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程、設(shè)計(jì)方法和電子系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用、電子線路設(shè)計(jì)與測(cè)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(shí)。要求學(xué)生經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)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(jì)方法，完成系統(tǒng)電路和應(yīng)用程序的實(shí)踐，從而使學(xué)生的電子線路設(shè)計(jì)能力、單片機(jī)機(jī)應(yīng)用能力有較大提高。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求 1熟悉單片機(jī)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(jì)和調(diào)試，鼓勵(lì)功能擴(kuò)展和創(chuàng)新

2、；3根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，用protel工具，畫(huà)出完整的硬件電路圖；4熟悉C51語(yǔ)言，用C51完成系統(tǒng)的軟件編程；光電轉(zhuǎn)速計(jì)要求：1.設(shè)計(jì)完整的轉(zhuǎn)速計(jì)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(kuò)展部分要求：1） 使用LCD1602顯示信息；2） 擴(kuò)展計(jì)算里程功能，計(jì)算產(chǎn)品運(yùn)行的距離；3） 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器EEPROM，記錄總行程。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求邏輯清晰、層次分明、書(shū)寫(xiě)整潔。說(shuō)明書(shū)格式包括標(biāo)題(中英文)、提要、正文（包括設(shè)計(jì)項(xiàng)目要求與說(shuō)明。電路原理分析。軟件流程分析。調(diào)試分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。答辯。成績(jī)?cè)u(píng)定。）、附錄(圖紙.程序清單

3、或軟盤(pán)) 。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)須每人一份，獨(dú)立完成。四、圖紙要求 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、protel工具畫(huà)電路圖五、說(shuō)明本課程是學(xué)完電子技術(shù)和單片機(jī)原理及應(yīng)用課程后的一門(mén)綜合性，設(shè)計(jì)型課程設(shè)計(jì)。要求學(xué)生能夠進(jìn)一步應(yīng)用電子技術(shù)、熟悉單片機(jī)的工作原理，編程方法。能獨(dú)立的完成電子應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程、及調(diào)試的全過(guò)程。一、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱(chēng)光電轉(zhuǎn)速計(jì)二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的及技術(shù)要求設(shè)計(jì)目的：1 熟悉掌握AT89C51系列單片微型計(jì)算機(jī)的工作原理；2 掌握利用MCU創(chuàng)建工程項(xiàng)目，并可用于實(shí)際項(xiàng)目；3 理解51系列單片機(jī)的信號(hào)采集，及其數(shù)據(jù)處理的過(guò)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(jì)要求：1

4、）.設(shè)計(jì)完整的轉(zhuǎn)速計(jì)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(kuò)展部分要求：4） .使用LCD1602顯示信息；5） .擴(kuò)展計(jì)算里程功能，計(jì)算產(chǎn)品運(yùn)行的距離；6） .擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器EEPROM，記錄總行程。3. 報(bào)告要求：1）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，用protel工具，畫(huà)出完整的硬件電路圖及PCB板圖；2）熟悉C51語(yǔ)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(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(jī)數(shù)據(jù)處理（MCU）信號(hào)采集模塊1. 方案結(jié)

5、構(gòu)圖：按鍵控制模塊EEPROM存儲(chǔ)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(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用；缺點(diǎn)是各模塊都采用獨(dú)立電源，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜，且可能影響電路電平。方案二：采用單片機(jī)控制模塊提供電源。改方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，節(jié)約成本；缺點(diǎn)是輸出功率不高。綜上所述，我們選擇第二種方案。2）信號(hào)采集模塊該模塊分為兩個(gè)部分：光電傳感器部分和光脈沖信號(hào)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(diǎn)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(cè)距離為4-13mm。 如右上圖為ST188封裝實(shí)物圖AK為發(fā)光二極管，EC為光敏三極管。它具有很好的開(kāi)關(guān)特性，使用于耦合電路，控制電路，及信號(hào)傳遞電路。方案二：選用光敏電阻（P1201）作為光電傳感器。其特點(diǎn)是：采用硅光材料感光技術(shù)，光敏電阻的阻值與其光強(qiáng)具有很好的線性關(guān)系；其檢測(cè)距離為：3mm-20mm如右上圖為P1201實(shí)物封裝；其電阻值隨光強(qiáng)的增加而減小。光敏電阻廣泛用于光源的檢測(cè)，光照大小檢測(cè)。比較上述兩種方案，利用光電對(duì)管ST188的開(kāi)關(guān)特性，檢測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速比較容易實(shí)現(xiàn)，因此選擇方案一。(2) 光脈沖信號(hào)整形部分：方案一：經(jīng)電壓比較器LM311，對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，得到一個(gè)較好

7、的脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器進(jìn)行二次整形，以便于單片機(jī)識(shí)別信號(hào)。另外，加一個(gè)電容進(jìn)行濾波。方案二：經(jīng)電壓比較器LM393，對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，再由兩個(gè)與非門(mén)74LS00構(gòu)成的RS觸發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波及二次整形。對(duì)比兩種方案，方案一較為經(jīng)濟(jì)，且實(shí)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(jiǎn)單。但矩陣按鍵浪費(fèi)CPU時(shí)間，影響工作效率。方案二：普通單排按鍵，CPU掃描簡(jiǎn)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(gè)按鍵，利用其復(fù)用，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)按鍵控制多個(gè)功能。效率高實(shí)現(xiàn)方便。使用一個(gè)按鍵方便

8、用戶(hù)控制，且節(jié)約成本。因此選擇方案三。4）EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊顯示里程需要記錄數(shù)據(jù)，89C51系列片內(nèi)沒(méi)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(xiě)入數(shù)據(jù)及讀出數(shù)據(jù)速度快，但其可擦寫(xiě)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(jī)模擬總線方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)串行EEPROM的讀寫(xiě)操作。AT24C02可擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)10萬(wàn)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(jià)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(jī)交互的重要環(huán)節(jié)。方案一：選用開(kāi)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(wú)法實(shí)現(xiàn)顯示多個(gè)信息。方案二：選用LCD1602顯示信息，LCD1602可顯示2*16個(gè)字符。極大地滿(mǎn)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(jìn)行信息輸出。綜合以上，論證的個(gè)模塊方案。進(jìn)行系統(tǒng)電路的搭建，及程序的編寫(xiě)和實(shí)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(jiàn)附錄一！4.程序流程：該產(chǎn)品系統(tǒng)程序分為四個(gè)部分：LCD驅(qū)動(dòng)，EEPROM驅(qū)動(dòng)，初始化，定時(shí)器及中斷采樣！各個(gè)部分詳細(xì)程序流程圖如下所示：中斷返回

10、開(kāi)總中斷存儲(chǔ)數(shù)據(jù)Sj+,si=8讀取時(shí)間值中斷返回開(kāi)總中斷顯示速度開(kāi)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(zhǎng)按定時(shí)器初始化四、項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析（分析試驗(yàn)過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問(wèn)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(cè)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(hào)！然后顯示出示的轉(zhuǎn)速及里程。初始化完畢?。?）AT24C02讀寫(xiě)的測(cè)試連接AT24C02到電路上，下載程序，調(diào)試結(jié)果。先向AT24C02中寫(xiě)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(cè)試以上部分調(diào)試完成后，測(cè)試按鍵功能，按下按鍵切換顯示的狀態(tài)。可在轉(zhuǎn)速及速度中循環(huán)轉(zhuǎn)換顯示。若長(zhǎng)按按鍵，轉(zhuǎn)速及里程數(shù)據(jù)清空。功能實(shí)現(xiàn)則調(diào)試完成?。?）.系統(tǒng)測(cè)試連接電路，下載程序，單片機(jī)上電，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試！初始化完成后，光電對(duì)管對(duì)檢測(cè)盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)，引入INT1引腳中，進(jìn)行信號(hào)采集及其處理，顯示轉(zhuǎn)速信息，存儲(chǔ)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(zhǎng)按清空所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)測(cè)試完成！2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析運(yùn)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(jì)，電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，并在LCD上顯示相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速或速度。長(zhǎng)按控制按鈕，將里程數(shù)據(jù)清零，使遮光板轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。由于遮光板有八條反射板，因此每接收八個(gè)光脈沖信號(hào)，里程將自動(dòng)加1.57M，并加以顯示。沒(méi)接收兩個(gè)光脈沖信號(hào)，讀取之間的時(shí)間值為int_tp ms。因此可以計(jì)算出相應(yīng)的速度值和轉(zhuǎn)速值！3 元件清單元件型號(hào)數(shù)量?jī)r(jià)格LCD1602JHD162A1個(gè)15元光電對(duì)管ST1881個(gè)3元電壓比較器LM3111個(gè)1元施密特觸發(fā)器CD401061個(gè)0.5元EEPRO

13、MAT24C021個(gè)2元電阻180,10K10個(gè)0.1元總成本：22.5元預(yù)計(jì)價(jià)值：20萬(wàn)5、 參考文摘（相關(guān)文摘不少于5篇，記錄每篇文獻(xiàn)的作者姓名.文獻(xiàn)名稱(chēng).文獻(xiàn)發(fā)行城市：文獻(xiàn)出版社，出版年；文獻(xiàn)內(nèi)容摘要, 每篇不少于100字） 1樓然苗等 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 北京航空航天出版社， 2003.3 本書(shū)是為希望掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)的電子愛(ài)好者而編著的。除簡(jiǎn)要地介紹51系列單片機(jī)的硬件資源及指令外，本書(shū)重點(diǎn)列舉了13個(gè)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例。文中對(duì)實(shí)例的硬件電路原理、軟件設(shè)計(jì)的思路及功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并給出了完整的源程序及注釋?zhuān)@對(duì)單片機(jī)初學(xué)者迅速理解單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用原理具有很好的效果

14、。讀者可以參考書(shū)中給出的硬件電路及源程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)練習(xí)，從而逐步掌握具體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 2 唐俊翟等 單片機(jī)原理與應(yīng)用 冶金工業(yè)出版社，2003.9 本書(shū)詳細(xì)講解了NCS-51單片機(jī)的原理及應(yīng)用。全書(shū)共11章，內(nèi)容包括單片機(jī)概述，硬件結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)，串行通信，擴(kuò)展存儲(chǔ)器技術(shù)，I/O口擴(kuò)展設(shè)計(jì)，與鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)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(jì)，并以實(shí)例的形式加以說(shuō)明。 3 劉瑞新等 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程 機(jī)械工業(yè)出版社， 2003.7 本書(shū)詳盡地介紹了MCS51系列單片機(jī)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(kuò)展、單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用實(shí)例，最后介紹了新型串行總線接口芯片、其他單片機(jī)類(lèi)型及選購(gòu)。書(shū)中通過(guò)大量的例題和由淺入深的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例，引導(dǎo)讀者逐步認(rèn)識(shí)、熟知、應(yīng)用單片機(jī)。各章后配有習(xí)題以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識(shí)。 4 吳國(guó)經(jīng)等 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 中國(guó)電力出版社， 2004.1 本書(shū)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(yàn)的一線教師編寫(xiě)。本書(shū)是通用單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的入門(mén)教材，全書(shū)共12章及5附錄。內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和存儲(chǔ)系統(tǒng)、MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)輸入/輸出端口及常用接口技術(shù)

16、、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及3個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例（包括硬件設(shè)計(jì)原理圖和軟件例程）、單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和DBUGX編程軟件的使用方法、26個(gè)單片機(jī)軟硬件實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)參考程序。5 馬忠梅等單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社 2003修訂版 本書(shū)是針對(duì)目前最通用的單片機(jī)8051和目前最流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C，以FranklinKeil的C51編譯器為工具，講解單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教材。全書(shū)共十三章，既有單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)部分；C5l P6基礎(chǔ)部分：數(shù)據(jù)與運(yùn)算控制語(yǔ)句、構(gòu)造數(shù)據(jù)類(lèi)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(kuò)展資源、

17、輸出控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)間通信及人機(jī)交互的C編程。本書(shū)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(shí)時(shí)控制的精確定時(shí)講述了與匯編語(yǔ)言的混合編程技術(shù)。本書(shū)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(chǔ) 0x00-0x06: 99 99 99 99 cm / 0x2e,0x6b,0x6d,0x06,0x07,0x20,0x3d 0x30-0x36開(kāi)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(zhǎng)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(jī)課設(shè)unsigned char code display_t

19、imu ="Guang Dian Zhuan Su!"/光電轉(zhuǎn)速計(jì)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(hào)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(jī)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(dòng)函數(shù)定義 void LCD_RD_BUSY(void); /讀忙信號(hào) void LCD_WR_CMD(uchar); /寫(xiě)操作命令 void LCD_WR_DAT(uchar); /寫(xiě)數(shù)據(jù) void LCD_WR(uchar,uchar); /輸出一個(gè)字符 /存儲(chǔ)IC驅(qū)動(dòng)函數(shù)定義 void AT24C02_START(void); /開(kāi)啟 void AT24C02_STOP(void); /停止 void AT24C02_CK(void); /時(shí)鐘 void AT24C02_WR_byte(uchar); /寫(xiě)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(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) void AT24C02_WR(uchar,uchar); /向24c02的address地址中寫(xiě)入一字節(jié)數(shù)據(jù)info void AT24C02_W