基于单片机的电机测速及显示课程设计.doc

单片机创新设计报告设计题目： 基于单片机的电机测速及显示 学 院： 机电工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班级学号： 071 姓 名： 董新彬 同组人员： 李爽、朱浩波 指导教师： 王军 冯梅林 设计时间： 2023、10、10--2023、10、30 单片机简介 21.1单片机历史 21.2 AT89C51的重要特性 31.3管脚说明 41.4振荡器特性 71.5芯片擦除 7二、硬件电路的设计 82.1 AT89C51下载器部分 82.2电机驱动部分 11三、程序设计 163.1 下载器程序 163.2电机测速程序 24四、总结 37五、参考文献 38单片机简介单片机又称单片微控制器,它不是完毕某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上概括的讲：一块芯片就成了一台计算机它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择1.1单片机历史1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段以Intel公司的MCS – 48为代表MCS – 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司尚有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段Intel公司在MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构 ①完善的外部总线MCS-51设立了经典的8位单片机的总线结构，涉及8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口 ②CPU外围功能单元的集中管理模式 ③体现工控特性的位地址空间及位操作方式 ④指令系统趋于丰富和完善，并且增长了许多突出控制功能的指令 3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运营监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特性。

随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特性 4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段随着单片机在各个领域全面进一步地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型便宜的专用型单片机1.2 AT89C51的重要特性·与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000写/擦循环·数据保存时间：2023·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定期器/计数器·5个中断源 ·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路1.3管脚说明VCC：供电电压    GND：接地    P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8TTL门电流当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0可以用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

    P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接受     P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容P2口在FLASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号    P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接受输出4个TTL门电流当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接受一些控制信号。

    RST：复位输入当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定期目的然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲如想严禁ALE的输出可在SFR8EH地址上置0此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用此外，该引脚被略微拉高假如微解决器在外部执行状态ALE严禁，置位无效   /PSEN：外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现    /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）    XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

    XTAL2：来自反向振荡器的输出1.4振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出该反向放大器可以配置为片内振荡器石晶振荡和陶瓷振荡均可采用如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何规定，但必须保证脉冲的高低电平规定的宽度1.5芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过对的的控制信号组合，并保持ALE管脚处在低电平10ms 来完毕在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被反复编程以前，该操作必须被执行 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式在闲置模式下，CPU停止工作但RAM，定期器，计数器，串口和中断系统仍在工作在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，严禁所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止二、硬件电路的设计2.1 AT89C51下载器部分SP-51Pro（即Easy51pro）编程器可以烧录Atmel公司系列单片机芯片，具有性能稳定,烧录速度快,性价比高等优点产品性能介绍如下:⑴支持的芯片支持目前最为经典和市场占有量最大的ATMEL公司生产的AT89C51、C52、C55和最新的S51、S52；AT89C1051、2051、4051等芯片。

⑵产品特点1.使用串口通讯,芯片自动判别，编程过程中的擦除、烧写、校验各种操作完全由编程器上的监控芯片89C51控制,不受PC配置及其主频的影响,因此烧写成功率高可以达成100％，烧写速度不久并且烧写速度和微机的档次无关2.采用57600高速波特率进行数据传送,编程速度可以和一般并行编程器相媲美,经测试,烧写一片4K ROM的AT89C51仅需要9.5S,而读取和校验仅需要3.5S3.体积小巧,省去笨重的外接电源适配器,直接使用USB端口5V电源, 携带方便，非常初学者学习51单片机的规定4.软件界面和谐,菜单、工具栏、快捷键齐全,全中文操作，提供加密功能，可以保护您的创作产权可以说是麻雀虽小，五脏俱全！5.功能完善,具有编程、读取、校验、空检查、擦除、加密等系列功能;6.40pin和20pin锁紧插座,所有器件所有以第一脚对齐,无附加跳线,对于DIP封装芯片无需任何适配器;7.采用优质万用锁紧插座，和接触不良等问题彻底说再见，可烧写40脚单片机芯片和20脚单片机芯片8.改善的烧写深度保证每一片C51系列芯片的反复烧写次数都能达成1000以上！内部数据至少保存20239.由于采用了9针传口通讯，这样一来就不会再和打印机抢一个打印口，随时随地想烧就烧，让芯片编程成为一种快乐！(3)硬件连接 1.通讯电缆与编程器连接好，2.将串口插头插入电脑串口，3.USB插头插入电脑任一个USB口，此时编程器上LED点亮，表白电源接通。

4.接着安装软件，本软件支持Win9x/me/2023/NT,标准Window操作界面本软件属于绿色软件，不需要安装，直接把相关的软件拷贝到硬盘中，运营其中的Easy 51Pro 2_0程序即可⑷ 软件使用    程序启动后，会自动检测硬件及连接，状态框中显示“就绪”字样，表达编程器连接和设立均正常否则请检查硬件连接和端口设立   把单片机芯片对的地放到编程器的相应插座上，注意，芯片的缺口要朝向插座的把手方向芯片放好后，就可以对芯片进行读写操作了，读写操作按下面的环节进行： 1、程序运营，请先选择器件（点下选框）2、用“打开文献”选择打开要编写的.HEX 和 .BIN 文献3、用“保存文献”可以保存读出来的文献4、用“擦除器件”擦除芯片5、用“写器件”编程6、用“读器件”读取芯片中的程序，加密的读不出来7、用“校验数据”检查编程的对的与否8、用“自动完毕”自动执行以上各环节9、用“加密”选择加密的级数2.12电机驱动部分2.2电机驱动部分图4-3中所示为一个典型的直流电机控制电路电路得名于“H桥驱动电路”是由于它的形状酷似字母H4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

如图所示，H桥式电机驱动电路涉及4个三极管和一个电机要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管根据不同三极管对的导通情况，电流也许会从左至右或从右至。