(参考)数字转速检测软硬件框架设计.docVIP

郑州航空工业管理学院 课 程 设 计 2004届 电气工程及其自动化 专业 班级 题 目 数字测速软硬件框架设计 姓 名 学 号 指导教师 职 称 二〇一五年 一 月 七 日 目 录 1 设计任务 1 2 设计方案 1 2.1任务分析 1 2.2方案设计 1 3 系统硬件设计 2 3.1单片机的最小系统 2 3.2 显示电路设计 4 3.3 转速测量电路设计 5 4 系统软件设计 6 附录1 系统原理图 8 附录2 程序清单 9 1 设计任务 选择一款微处理器。 增量式旋转编码器每周脉冲数600、1024、2048任选。 要求： （1）采用MS51单片机的硬件电路设计；使用protel软件 （2）软件设计：结合自己的硬件原理图，给出M/T算法的流程 提示: 1.M/T算法要求同时检测旋转编码器脉冲数，以及微处理器内部高频脉冲数，因此需要一路内部定时器，以及一路外部高速计数器。 2.外部高速计数应当采用外部中断请求来实现。 3.软件流程至少应当包括中断处理程序、内部定时中断处理程序、M/T算法程序三大块。 2 设计方案 2.1任务分析 本次设计选用增量式旋转编码器，光栅数为1024的，旋转编码器与电动机相连，当电动机转动时带动码盘旋转，通过光栅的作用，持续不断地开放或封闭通路，因此，在接收装置的输出端便得到频率与转速成正比的方波序列，从而可以计算转速。本次设计用的是M/T算法测速，由于M/T算法的计数值M1和M2都随着转速的变化而变化，高速时，相当于M法测速，最低速时，M1=1，自动进入T法测速。因此，M/T法测速能适用的转速范围明显高于前两种，是目前广泛应用的一种测速方法。转速计算公式为N=60M1F/ZM2。 2.2方案设计 按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由增量式旋转编码器、AT89S51单片机、液晶LCD1602显示器和系统软件组成。其中增量式旋转编码器输出的脉冲经74HC14与单片机的P3.5口连接；通过单片机的设置可使P3.5 引脚能够对计数器T1 的工作进行控制,这样能精确地测出加到T1 引脚的脉冲数；速度显示部分采用液晶LCD1602显示器。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据/ 命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。 该设计能实时地将所测的速度显示出来。该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号数量实时地测量出来,然后通过单片机计算出速度, 再将所得的数据由1602显示器实时显示出所测速度。单片机利用定时器/计数器T1 的控制功能测出输入脉冲信号的数量M2后, 再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度。最后将得出的速度用1602显示。 3 系统硬件设计 3.1单片机的最小系统 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytes Flash片内程序存储器，128Bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入[7]。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，