【文章內(nèi)容簡介】 壓。（c）回差電壓為：，用低頻信號發(fā)生器輸出的正弦波信號作為vi，頻率在2kHz左右，用雙蹤示波器在vi和vo端觀測波形，其輸出端vo輸出為矩形波。調(diào)節(jié)電源電壓，矩形波前后沿將隨著變化。鍵盤是一組開關(guān)的集合，是單片機系統(tǒng)中最常用的輸入設備之一。鍵盤可以分為獨立聯(lián)接式和矩陣式兩類，每一類按其譯碼方法又都可分為編碼及非編碼兩種形式。編碼鍵盤程序設計簡單，但硬件電路復雜，價格較高；非編碼鍵盤用軟件來實現(xiàn)識別鍵、編碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡單，價格便宜?，F(xiàn)代微機系統(tǒng)中廣泛采用非編碼鍵盤，采用行掃描法識別按下的按鍵。在本次設計中我采用的是獨立聯(lián)接式非編碼鍵盤。這是最簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)，每一鍵互相獨立地各自接通一條輸入數(shù)據(jù)線。任何一個鍵按下時，與之相聯(lián)的輸入數(shù)據(jù)線即被置0（低電平），而平時該線為1（高電平）。要判別是否有鍵按下，用單片機的位處理指令，十分簡單。 獨立聯(lián)接式非編碼鍵盤在這次系統(tǒng)設計當中，我預先設置了6個按鍵，1＃鍵作為數(shù)據(jù)寫入，2＃實現(xiàn)＋1功能，3號鍵作為左移功能，4＃鍵實現(xiàn)報警取消功能鍵，5鍵作為所存的峰值復位，6作為顯示峰值轉(zhuǎn)速，為系統(tǒng)將來可能進一步的完善作準備。在單片機系統(tǒng)中，最常用的兩種顯示器是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）。本次設計，我采用發(fā)光二極管顯示器。七段LED有共陰極與共陽極兩種。為了在七段LED上顯示字母或數(shù)字，必須將其轉(zhuǎn)換可通過硬件譯碼或軟件來實現(xiàn)。本系統(tǒng)的輸出部分就是LED顯示驅(qū)動。驅(qū)動電路的主要作用是將從單片機傳送出來的脈沖進行功率驅(qū)動，以便于在數(shù)碼管上顯示。它由集成電路MC14499和74LS06來擔當。MC14499是MOTOROLA公司的高集成度LED顯示驅(qū)動器，采用動態(tài)掃描方式顯示驅(qū)動4個LED數(shù)碼管。它集鎖存、譯碼、驅(qū)動、掃描、時鐘于一體。（它包括1個20位移位寄存器、1個鎖存器、1個多路輸出器）。它所需的輔助電路簡單，在單片機數(shù)據(jù)傳送時采用串行同步方式。用MC14499組成的單片機的顯示電路，具有占用單片機軟件資源小，不再外加電路即可于單片機協(xié)調(diào)工作，使用靈活方便，電路簡單可靠，無需外加驅(qū)動器等特點。（1）。 MC14499引腳圖（2）引腳說明：VDD：正電源端；VSS：電源地；a～g：七段顯示輸出；dp：小數(shù)點顯示輸出；Ⅰ～Ⅳ：4個位選通端；OSC：晶振輸入端，外接電容，片內(nèi)可產(chǎn)生200～800Hz的掃描信號；D：串行數(shù)據(jù)輸入端；CLK：時鐘輸入端，作為串行數(shù)據(jù)接收的同步信號；EN：使能端，為低電平時，允許MC14499接收串行輸入數(shù)據(jù)；為高電平時，片內(nèi)移位寄存器將數(shù)據(jù)送入鎖存器中鎖存。MC14499每次接收20位串行輸入數(shù)據(jù)，前4位為4個LED的小數(shù)點選擇位，后16位是4個LED的BCD碼輸入數(shù)據(jù)，： MC14499 一幀數(shù)據(jù)表20 19 18 1716 15 14 1312 11 10 98　7　6　54　3　2　1 LSB　 MSBIV段碼LSB MSBIII段碼LSB MSB II段碼LSB MSBI段碼LSB　 MSB小數(shù)點選擇一幀數(shù)據(jù)輸入完后，便被鎖存起來，供4位LED顯示使用，CPU只提供顯示用的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的顯示則是由MC14499對各位進行動態(tài)掃描實現(xiàn)，掃描頻率由OSC端外接電容決定。： MC14499的BCD碼顯示表BCD碼顯示字節(jié)BCD碼顯示字節(jié)00000100080001110019001021010A001131011I010041100II010151101U011061101011171111熄滅由于MC14499的Ⅰ～Ⅳ這4個位選通端必須通過一個反相驅(qū)動器后才能控制4個LED，所以在這次設計中我使用的是集電極開路高壓輸出的六反相緩沖器/驅(qū)動器74LS06。 74LS06的引腳排列其管腳1，3，5，9，11，13為輸入端；管腳2，4，6，8，10，12為輸出端。74LS06輸出低電平電流為40mA，為了能夠驅(qū)動4個顯示器，限流電阻的大小要配備合適。電源電壓是5V，經(jīng)過計算，限流電阻選1K左右合適。在串行口方式下，AT89C51單片機的串行輸出端TXD提供時鐘信號，串行口輸入端RXD輸出串行數(shù)據(jù)，選定P1口或P3口任意一根I/O線以提供MC14499所需的使能信號。在串行口方式下，應將AT89C51單片機串行口的工作方式置為0方式。串行口方式特別適合于系統(tǒng)硬件無相互間通道的情況。在該控制方式下應注意：AT89C51單片機串行口輸出數(shù)據(jù)時，發(fā)送順序為從數(shù)據(jù)低位到高位，而MC14499將BCD碼數(shù)據(jù)譯為十進制數(shù)時，卻是將原數(shù)據(jù)的低位作為高位處理的，如將某次數(shù)據(jù)的最后八位10001001B（84H）送入MC14499時，從低位到高位被分布于其移位寄存器的13～20單元中，即最低位0在13單元，最高位1在20單元，MC14499進行譯碼時，卻是將0作為最高位，1作為最低位處理時，于是成為00100001B（21H），即段碼3數(shù)據(jù)為0010B，顯示器顯示“2”，段碼4數(shù)據(jù)為0001B，顯示器顯示“1”因此，必須將欲顯示的壓縮BCD碼進行循環(huán)位移（即將最低位移至最高位，第二位移至第七位，其余以次類推）后再送入MC14499，以保證顯示的正確性。MC14499 每次可接收的串行數(shù)據(jù)最多為20位，而AT89C51單片機由于8位機，每次送出的數(shù)據(jù)并非一定是20位，特別是在串行口控制方式下，串行口每次送出數(shù)據(jù)為8位，因此MC14499每次接收的數(shù)據(jù)必然多于或少于20位。當AT89C51單片機送出的數(shù)據(jù)多于20位時，MC14499接收的將是最后20位數(shù)據(jù)，20位以前多余的數(shù)據(jù)在移位過程中被后來的數(shù)據(jù)擠出；當AT89C51單片機送出的數(shù)據(jù)少于20位時，MC14499在接收移位過程中將保留一部分移位寄存器中原來的數(shù)據(jù)。AT89C51單片機每次發(fā)送完數(shù)據(jù)后，必須將MC14499使能端置位。這是因為MC14499進行譯碼輸出的并非是其移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，而是其鎖存器內(nèi)的數(shù)據(jù)。將使能端置位有兩個作用：第一，禁止MC14499再接收外來數(shù)據(jù)；第二，將移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)送入鎖存器中，以提供譯碼輸出。 LED顯示器常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED十六段顯示器用于字符顯示。本節(jié)只介紹LED七段顯示器。通過數(shù)碼管顯示的數(shù)字來獲取信息，加直觀、快捷。： 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 LED工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。為了在七段LED顯示器上顯示不同的數(shù)字或字符，首先要把數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成相應的段碼，：數(shù)據(jù)字D7D6D5D4D3D2D1D0LED段dpgfedcba目前+5V直流穩(wěn)壓電源的工作電路均采用集成三端穩(wěn)壓器7805構(gòu)成。集成三端穩(wěn)壓器因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、容易設計和制作、體積小、重量輕、成本低、維修簡單等優(yōu)點，所以在各種電源電路中得到了普遍的應用。，這是一個輸出+5V直流的穩(wěn)壓電路。IC采用集成三端穩(wěn)壓器7805，CC2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負載電阻。其正常工作時，最大輸出電流可達1A，當交流電網(wǎng)電壓在220V上下波動10%，環(huán)境溫度在10～30度范圍內(nèi)。 集成三端穩(wěn)壓電路。，經(jīng)共射集復合放大電路放大后，使PS導通，發(fā)生振動；單片機沒有脈沖信號時，電路工作為穩(wěn)定狀態(tài)（即不工作）。就這樣SP兩端形成振蕩回路，發(fā)出報警聲音。通過按鍵取消報警聲，結(jié)束后又恢復穩(wěn)態(tài)，等待下一串脈沖信號的到來。本章主要對轉(zhuǎn)速表硬件電路進行了分析設計，通過分析設計知道本轉(zhuǎn)速表能夠顯示轉(zhuǎn)速其主要過程為：光電傳感器獲取信號后，通過LM39施密特觸發(fā)器組成的信號處理電路處理得到能被單片機接收讀取的脈沖信號，然后單片機通過門控、中斷等計數(shù)方式計數(shù)脈沖，通過計算得到轉(zhuǎn)速，再通過顯示器接口驅(qū)動LED顯示出相應的轉(zhuǎn)速。當然，由于數(shù)碼管、單片機、觸發(fā)器等的電源要求，數(shù)碼管個數(shù)限制等原因，報警電路、直流穩(wěn)壓電源電路本次設計也考慮進去了。4 軟件設計AT89C51單片機，其指令系統(tǒng)與MCS51完全兼容，首先是要對AT89C51進行初始化。初始化內(nèi)容包括定時器、中斷系統(tǒng)及各個單元內(nèi)容的初始化。然后是進行鍵盤掃描，看是否有鍵按下，并判斷出是哪一個鍵被按下，如果有，則進入到鍵處理程序；如果沒有，則進入到主程序中，開始對脈沖信號進行采樣、處理。這里是程序設計的關(guān)鍵，為了能夠在定時條件下及時進行兩種檢測方式的轉(zhuǎn)換，以減小對速度采樣的影響，我是先按照M法進行采樣和最后的速度計算處理，然后與我預先設定的轉(zhuǎn)速大小進行比較判斷，若小于或等于預先設定的轉(zhuǎn)速，則認為電機處于低速運行，采用門控方式計數(shù)脈沖，程序進入顯示部分；若大于預先設定的轉(zhuǎn)速，說明電機正處于高速運行狀態(tài)，還用門控法測量轉(zhuǎn)速肯定是無法保證我最后的測量精度，此時應該采用采用中斷方式計數(shù)脈沖，返回重新按中斷法進行采樣和最后的速度計算處理，然后程序再進入顯示部分。本系統(tǒng)主程序流程如圖所示。其功能是通過計數(shù)脈沖個數(shù)，通過單片機內(nèi)部計算后，輸入到顯示器上顯示轉(zhuǎn)速。在運行中又加入了報警系統(tǒng)，和功能鍵，使整個系統(tǒng)智能化。：功能按鍵的作用就是置入報警初值，KEYKEYKEYKEYKEY分別實現(xiàn)“報警值置入”、“+1”、“左移一位”、“完成報警值置入”、“解除報警信號”。AT89C51軟件編寫前要對包括定時器、中斷系統(tǒng)及各個單元內(nèi)容的初始化。然后是進行鍵盤掃描，看是否有鍵按下，并判斷出是哪一個鍵被按下，如果有，則進入到鍵處理程序；如果沒有，則進入到主程序中，開始對脈沖信號進行采樣、處理。在進行相關(guān)計算處理。最后程序再進入顯示部分。結(jié)論通過各方面努力，本次畢業(yè)設計任務基本完成。轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速信號獲取電路、功能按鍵、顯示部分、報警電路等功能均已實現(xiàn)，單片機能夠測量