毕业设计（论文）-基于单片机的多功能转速表设计（全套图纸）

1、浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文）目录第一章 概述31.1 单片机的发展31.2单片机的应用3第二章 多功能转速表硬件电路52.1 转速信号获取电路62.2 M/T法测速原理62.3转速计算及误差分析72.4转速测量9第三章 产生脉冲的硬件部分介绍103.1 光电转换电路103.1.1 光电探测器的介绍103.1.2 光检测器的设定113.2运算放大器基本特性113.2.1常用运算放大器类型113.2.2运算放大器的基本参数123.3 555施密特触发器结构图143.3.1施密特触发器的电路特点163.3.2 施密特触工作原理163.3.3 施密特触发器的应用17第四章 单片机184.1单片机AT89C51的了解184.2 AT89C51的硬件部分简述19第五章 显示部分215.1 键盘接口：215.2 显示器接口：235.3 LED显示器265.3.1 数码管结构265.3.2 数码管工作原理275.3.3 LED七段数码管显示方法27第六章 直流稳压电源的研制296.1+ 5V 直流稳压电路原理296.2+ 5V 直流稳压电路参数设计30第七章 看门狗电路327.1抗干扰与

2、看门狗327.2硬件方式和软件方式看门狗327.2.1硬件看门狗327.2.2软件看门狗337.3硬件方式看门狗MAX831L337.3.1MAX813L的封装及引脚功能337.3.2 MAX813L与单片机AT89C51接口电路图357.3.3 MAX813L对直流的监控作用35第八章报警电路:368.1声音报警电路36第九章 软件设计思路及方案379.1软件设计概述379.2软件设计方案379.2.1 主程序框图及程序编程379.2.2 按键框图及程序编程469.2.3 显示程序框图及程序编程499.2.4、报警框图及程序编程52第十章 单片机软件和硬件抗干扰设计5410.1抗干扰的设计原则5410.1.1干扰的来源：5410.2 软件抗干扰设计5410.3硬件抗干扰的设计55第十一 单片机应用系统调试和维护5611.1 系统调试5611.1.1硬件调试5611.1.2软件调试5611.1.3计算程序的调试方法5711.1.4综合调试5711.2系统维护和维修5711.2.1 故障形成的原因5711.2.2 系统自检程序58第十二章打印机的设计5912.1 P-P-40/16A微型

3、打印机的接口信号5912.2 TP-P-40/16A微型打印机与单片机的连接5912.3 打印机程序编程60总结62参考文献：63致谢63第一章 概述1.1单片机的发展单片微型计算机（简称单片机）也叫做微型控制器，自从20世纪70年代问世以来，得到了快速发展，从早期的8位机到现在的32位机，其硬件资源和软件资源在不断丰富与完善。那么单片机的发展历史可以分为三个阶段: 第一阶段(19761978年):初级单片机阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。这个系列的单片机片内集成有8位CPU,并行I/O口、8位定时/计数器，寻址范围小大于4K,并且无串行口。 第二阶段(1978年1982):高性能单片机阶段。在这一阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口，有多级中断处理系统、16位定时/计数器。片内RAM 、ROM容量加大，并且寻址范围可达到64K字节，有的片内还带有A/D转换接口。这类单片机有Intel公司的MCS-51, Motorola公司的6801和Zlog公司的Z8等。 第三阶段(1982 ):8位单片机巩固发展以及16位单片机推出阶段。这一阶段的主要特征是一方面发展16位单片机及专

4、用单片机:另一方而同时不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足小同的用户需求。全套图纸，加1538937061.2单片机的应用单片机由于其集成度高、体积小、抗干扰能力强和价格低廉、具有独特的控制功能，它已经成为计算机世界中的重要成员。在一个应用系统中，只用一个单片机，这是目前应用最多的方式，主要应用领域有：(1).测控系统。用单片机可构成各种工业控制系统、自适应系统、数据采集系统等。(2).智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表，能迥数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展。(3).机电一体化产品。单片机与传统的机械产品结合，使系统机械产品结构简化，控制智能化。(4).智能接口。在计算机控制系统（特别是较大型的工业测控系统）中，普遍采用单片机进行接口的控制与管理，因单片机与主机是并行工作，故大大提高了系统的运行速度。(5).智能民用产品。在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备等产品中引入单片机，不仅使产品的功能大大增强，而且获得了良好的使用效果。 智能仪器是以微处理器为核心的电子仪器，所以对设计的硬件电路的元件工作原理要熟悉掌握，而且还要求其掌握微型计算

5、机硬件和软件的原理。设计智能仪器的一般步骤：首先要确定设计任务，编写设计任务说明书，明确仪器应具备的功能和应达到的技术要求，设计任务说明书是设计人员设计的基础，应力求准确简捷；然后要拟定总体设计方案，在这个阶段，设计者要提出几个设计方案，每个方案应包括仪器的设计原理，采用的技术，关键元器件的性能等；接着要对各方案进行可行性论证，包括对某些重要部分的理论分析与计算，以及一些必要的模拟实验，以此来验证方案是否能达到设计的要求；接着再兼顾各方面因素选择方案之一作为仪器的设计方案确定仪器工作总框图；最后是硬件电路和软件电路的设计与调试以及整体联调。智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它有硬件和软件两部分组成。其中硬件电路主要是89C52单片机、测速转换器、键盘设定阈值、报警电路、以及LED液晶显示系统与微机接口电路等。软件部分包括监控程序。其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，其内容包括：通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数；通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置；对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理；以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及

6、测量数据的处理结果。 第二章、多功能转速表硬件电路多功能转速表硬件电路框图如图2.1所示.该电路由转速信号获取电路、功能按键、LED显示、报警电路、看门狗和AT89C51单片机等几部分组成。， 脉冲信号产生整形 电 路光电传感 器 显 示 器数模转换 器AT89C51单片机功能按键报 警 电 路 图2.1 硬件电路框图2.1 转速信号获取电路该电路由二极管D1D4、电阻R1R7、集成运放TL062、555施密特触发器等组成。工作原理如下：K1按下后，D1导通并发出红外线，经聚焦镜头将光速通过半透膜聚集到旋转体的转轴上，该光速被贴在转轴上的反光条反射至光敏二极管D2上，使D2导通，A点电位升高（无反射时电位降低）。该信号经隔直电容C1及限幅二极管D3、D4加到运放A1的反相输入端，由R3、R4构成的正反馈网络接至运放的同相输入端。A1工作在饱和或截止状态，使B点波形接近矩形波（高低电平分别为4.3V和0.8V），。通过555定时器构成的斯密特触发器，不仅可以将边沿变化缓慢的信号整形成为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加于矩形波脉冲信号上的噪声有效地消除，从而在D点可获得较理想的转速脉冲信号

7、。该信号加至单片机的T0口进行计数。2.2 M/T法测速原理目前常用的转速测量方法有M法、T法 和M/T法 。 图2.2 M/T法测速时序图M法（即测频法）-是指在固定的时间内测出转速传感器输出的脉冲个数。经分析得知，M法在测高速时相对误差较小。T法（即测周期法）-是指在转速传感器输出脉冲周期内对时钟信号进行计数，测出转速脉冲周期，进而计算出转速。经分析得知，T法在测低速时相对误差较小。M/T法-是指在M法基础上吸取了T法之优点而形成的。M/T法测速时序图2.2所示，其测速过程是：在转速传感器输出脉冲是上升沿到来时启动定时（定时时间为Tc）,同时计传感器输出脉冲个数和时钟脉冲个数，定时时间到，先停止对传感器输出脉冲的计数，待下一个传感器输出脉冲上升沿到来时在停止对时钟脉冲的计数，由记录的两脉冲m1和m2求出转速。假定旋转体每转一周，转速传感器输出p个脉冲，又设转速N，时钟频率为f0,则Td=Tc + T=m1T= m1 (60/pN)又因 Td=m2 (1/f0)所以 N= （60 f0/p） (m1/m2) (1)通过式（1）可方便地计算出转速，因为m1不存在误差，m2的最大误差为一个时钟，所以M/T法测速时的相对误差为： N/N=1/(m2-1) (2)在式(2)中，由于m2 通常较大，故相对误差较小，即该测量方法精度较高，在多功能转速表的设计中，我们采用的是M/T法。本设计涉及到转速范围问题，为了减少误差，故在转速小于3600rpn时我采用T法计算转速，而大于3600rpn就进行M法计算转速。2.3转速计算及误差分析根据转速、周期、频率之间的关系可知 n=60/T （1） f=1/T （2） T=NTc （3） 式中，n被测转速，r/min; T转速信号周期，S； f转速信号频率，Hz； Tc计算脉冲的周期，又称时基，本仪表Tc=4us. 将式（3）代入（1）可得 n=60/NTc=1.5107/N （4） 用十六进制数表示为n= (E4E1C0)H/(N)H式中N已存入75H、74H、73H单元。利用除法子程序，即可求出转速。下边计算该系统的相对误差。分别对式（1）和式（3）求微分 n=60T/=nfT （5）T=NTc （6）

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