单片机课程设计 数字转速表

课程设计

课程名称单片机原理与应用课程设计课题名称数字转速表设计

专业测控技术

班级1301

学号201301200120

姓名郭鹏

指导老师李晓秀、汪超、林国汉等

2016年2月29日

电气信息学院

课程设计任务书

课题名称数字转速表设计

姓名郭鹏专业测控技术班级1301 学号20

指导老师李晓秀

课程设计时间2016年2月29日-2016年3月11日

一、任务及要求

设计任务：

本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个对脉冲转速信号进行检测（测速范围0～3000转/分）的数字转速表。

（1）具有方便的键盘操作（启动、暂停、复位）功能；

（2）用四位LED数码管显示测量转速（十进制）；

设计要求：

（1）确定系统设计方案；

（2）进行系统的硬件设计；

（3）完成应用程序设计；

(4)应用系统的硬件和软件的调试。

二、进度安排

第一周：

周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。

周二～周三：完成硬件设计和电路连接

周四～周日：完成软件设计

第二周：

周一～周三：程序调试

周四～周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。

三、参考资料

1、王迎旭等.单片机原理及及应用[M]. 2版.机械工业出版社，2012

2、胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].3版.清华大学出版社，2010.

3、戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例[M].清华大学出版社，2010

目录

1 总体设计方案 (1)

1.1 课程设计任务与要求 (1)

1.2 设计总体思路 (1)

1.3 硬件电路基本框图 (1)

2 硬件电路设计 (2)

2.1 时钟电路的设计 (2)

2.2 复位电路的设计 (2)

2.3 键盘电路的设计 (3)

2.4 显示电路的设计 (3)

3 软件的设计方案 (4)

3.1 主程序模块 (4)

3.2 键盘程序模块 (5)

3.3定时计数中断程序模块 (6)

4 仿真和实验调试 (7)

4.1 调试过程 (7)

4.2 调试结果 (7)

5 总结与体会 (9)

参考资料 (10)

附录A 硬件电路图 (11)

附录B 程序清单 (11)

1 总体设计方案

1.1 课程设计任务与要求

设计任务：

本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个对脉冲转速信号进行检测（测速范围0～3000转/分）的数字转速表。

（1）具有方便的键盘操作（启动、暂停、复位）功能；

（2）用四位LED数码管显示测量转速（十进制）；

设计要求：

（1）确定系统设计方案；

（2）进行系统的硬件设计；

（3）完成应用程序设计；

(4)应用系统的硬件和软件的调试。

1.2 设计总体思路

本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个数字转速表对脉冲转速信号进行检测，能将所测量的转速在LED显示器以十进制数上显示，并具有方便的键盘操作（启动、停止、清零）功能。单片机通过内部定时器T0和计数器T1对脉冲信号进行测速测速，范围0～3000转/分，转速表至少有启动、清零和停止三个操作按键，转速显示要求至少4位。MCS-51单片机内有两个定时器、计数器T0和T1，利用其内部定时器T0设置为定时方式，且定时时间为1s。计数器T1设置为外部脉冲计数工作方式，设在1s内测量的脉冲个数为m，则转速为60m（转/分）。

1.3 硬件电路基本框图

硬件电路的结构框图如图1所示，包含时钟电路、复位电路、键盘电路和显示电路等。

图1 硬件电路的结构框图

2 硬件电路设计

2.1 时钟电路的设计

MCS-51单片机内部有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入和输出端，外接两个电容和一个晶振组成时钟电路。本课题设计采用的电容C1和C2均为30pf，晶振的振荡频率为12MHz。其电路图如图2所示。

图2 时钟电路图

2.2 复位电路的设计

本课题设计采用按键复位。单片机的RST管脚接到一个电容和一个电阻上，电容接高电平电阻接低电平。其中电容大小为30pf电阻大小为1K欧姆。复位电路如图3所示。

图3 复位电路图

2.3 键盘电路的设计

因为按键较为简单，只有启动、复位和暂停三个按键，故本课题设计采用独立键盘的连接方式。MCS-51单片机的P1.0～P1.2接口分别接上启动、暂停和复位键，键盘的另一端接高电平，再加一个上拉电阻。键盘电路图如图4所示，上拉电阻的阻值均为1K欧姆。

图4 键盘电路图

2.4 显示电路的设计

根据课题设计的要求采用4位并联共阳极LED数码显示管作为显示器，其硬件电路连接是单片机P0.0～P0.7接到数码管的A～G这8个管脚，并且接入上拉电阻，其阻值全部为1K欧姆，P2.0～P2.3接74HC573的D0～D3端，74HC573的Q0～Q3端接数码管的控制端。其电路图如图5所示。

图5 显示电路图

3 软件的设计方案

根据设计要求和设计思路，进行模块设计。本课题共分为主程序模块、定时计数程序模块、数制转换模块，显示模块、转速测量模块。

3.1 主程序模块

在主程序中对按键程序、显示程序、中断程序进行了初始化，然后调用显示程序以及进行查键处理，并判断是否有键按下，若无键按下返回主程序，若有键按下进行按键处理。其流程图如图6所示。

图6 总程序流程图