【文章內(nèi)容簡介】 需要的 脈沖信號 。不同的光電元件，所要求的測量電路也不相同 ，為此 設(shè)計時 必須詳加考慮 。 光電轉(zhuǎn)換及信號調(diào)理電路設(shè)計 傳感器將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變成了電脈沖信號，該信號經(jīng) 過 LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計數(shù)，從而測出電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖如圖 。 圖 光電轉(zhuǎn)換部分與單片機(jī)的連接框圖 LM324是四運(yùn)放集成電路 ， 它采用 14腳雙列直插塑料封裝 ， 外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器 ， 除電源共用外 ， 四組運(yùn)放相互獨立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 所示的符號來表示 ， 它有 5個引出腳 ， 其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端 ， “ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端 ， “ Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中 ， Vi（ ）為反相輸入端 ， 表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號與該輸入端的位相反 。Vi+（ +）為同相輸入端 ，表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同。 LM324的引腳排列見圖 計數(shù)脈沖 傳感器 整形驅(qū)動 LM324 STC 89C51 數(shù)碼顯示譯碼器 LED 數(shù)碼管 xxx 畢業(yè)設(shè)計 6 圖 圖 引腳圖 由于 LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬 ， 靜態(tài)功耗小 ， 可單電源使用 ， 價格低廉等優(yōu)點 ， 因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 本設(shè)計計劃采用 高性能集成四運(yùn)放 LM324來進(jìn)行光電信號調(diào)理 電路設(shè)計。 電路 采用 兩級 放大電路對 脈沖信號進(jìn)行放大 ，防止信號脈沖太小以至對實驗結(jié)果不產(chǎn)生影響。此外， 還設(shè)計了 有源帶通濾波器。 為了達(dá)到預(yù)定效果，對系統(tǒng)運(yùn)用 MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真 ， 并 利用 模擬仿真 結(jié)果 對有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定 ，以使電路滿足要求 。如圖 MULTISIM 進(jìn)行電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果。 圖 電路模擬仿真示意圖及其模擬仿真結(jié)果 xxx 畢業(yè)設(shè)計 7 測量系統(tǒng)主機(jī)部分設(shè)計 單片機(jī) 單片機(jī)是單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer）的簡稱 ， 是指在一塊 芯片上集成了中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲器 RAM、程序存儲器 ROM 或 EPROM、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行 I/O 接口等部件，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出 等 部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場合，因此，確切的稱謂應(yīng)是微控制器（ Microcontroller） . 系統(tǒng)使用的單片機(jī)是 STC 89C51 型單片機(jī)。 STC 89C51 單片機(jī)是基于 MCS51 單片機(jī)為內(nèi)核的，其輸入 /輸出管腳以及指令系統(tǒng) 和 MCS51 單片機(jī)是完全兼容的。其優(yōu)越的性價比使其成為頗受歡迎的 8 位單片機(jī)。如 圖 是 STC 89C51 結(jié)構(gòu)框圖。 STC 89C51 單片機(jī)的特點： ⑴ 它內(nèi)部有一個 8 位的 CPU，具有 4KB 的 EEPROM。 ⑵ 128 字節(jié)的 RAM 數(shù)據(jù)存儲器， 21 個特殊功能寄存器 SFR。 ⑶ 4個 8位并行 I/O 口，其中 P0、 P2為地址 /數(shù)據(jù)線，可尋址 64KB ROM和 64KB RAM. ⑷ 一個可編程全雙工串行口 ,具有 5 個中斷源 。 ⑸ 兩個 16 位定時器 /計數(shù) 器 。 計數(shù)脈沖輸入 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 中斷輸入 圖 STC 89C51 結(jié)構(gòu) 框圖 圖 STC 89C51 單片機(jī)引腳 分布 圖。由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、CPU 串行接口 并行 I/O 接口 中斷系統(tǒng) 特殊功能寄存器SFR128 字節(jié) RAM 4K ROM（ EPROM） （ 8031 無） 定時 /計數(shù)器 T0、 T1 時鐘源 xxx 畢業(yè)設(shè)計 8 復(fù)位、時鐘接入 、 用戶 I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成 MCS51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： ① 地址總線（ AB）：地址總線寬為 16 位，因此，其外部存儲器直接尋址為 64K 字節(jié)，16 位地址總線由 P0 口經(jīng)地址鎖存器提供 8 位地址（ A0 至 A7）； P2 口直接提供 8 位地址。 ② 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8位，由 P0 提供。 ③ 控制總線（ CB）：由 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨立 控制線 RESET、 EA、 ALE、 PSEN組成。 圖 STC89C51 管腳圖 鍵盤顯示模塊設(shè)計 圖 鍵盤 電路圖 ， 按鍵功能 通過軟件 編程 設(shè)置： 按 K0為清零、復(fù)位 ； 按 K1 顯示計時時間 ； 按 K2 顯示計數(shù)脈沖數(shù) ； 此按鍵電路為低電平有效，當(dāng)無按鍵按下時，單片機(jī)輸入引腳 、 、 、 端口均為高電平。當(dāng)其中任一按鍵按下時，其對應(yīng)的 P1 端口變?yōu)榈碗娖?，在軟件中利用這 個低電平設(shè)計其功能。軟件中還設(shè)置了按鍵防抖動誤觸發(fā)功能，軟件中設(shè)置定時器 1 50ms 中斷一次，每次中斷都對按鍵進(jìn)行掃描，如果掃描到有按鍵按下，則延遲 10ms，再次進(jìn)行鍵掃描，若仍有按鍵按下，則按鍵為真，并從 P1 口讀取數(shù)據(jù)，低電平對應(yīng)的即為有效按鍵 。 xxx 畢業(yè)設(shè)計 9 圖 按鍵電路圖 顯示部分采用價廉方便的 LED數(shù)碼管， 圖 。 測量系統(tǒng)有 8位 共陽的 LED數(shù)碼管，表 LED數(shù)碼管的段代碼表， 1代表對應(yīng)的筆段亮， 0代表對應(yīng)的筆段不亮。若需要在最右邊（ S0）顯示“ 5”，只 要將從表中查得 相應(yīng) 的段代碼寫入P0口，在將 ， 。 圖 數(shù)碼管的引腳接線圖 表 驅(qū)動 LED數(shù)碼管的段代碼表 數(shù)字 d p e c g b f a 十六進(jìn)制 共陰 共陽 0 1 0 1 1 0 1 1 1 B7 48 1 0 0 0 1 0 1 0 0 14 EB 2 1 0 1 0 1 1 0 1 AD 52 3 1 0 0 1 1 1 0 1 9D 62 4 0 0 0 1 1 1 1 0 1E E1 5 1 0 0 1 1 0 1 1 9B 64 6 1 0 1 1 1 0 1 1 BB 44 7 0 0 0 1 0 1 0 1 15 EA 8 1 0 1 1 1 1 1 1 BF 40 9 1 0 0 1 1 1 1 1 9F 60 顯示電路 如 圖 ，其電路采用動態(tài)顯示方式。 電機(jī)轉(zhuǎn)速的 測量結(jié)果經(jīng)過譯碼 ， 輸出的 8位并行數(shù)據(jù) 通過 STC89C51 的并 行口 (P0 口 )輸出 ，送至 7 段 LED ，同時 由 P2口輸出位掃描信號以實現(xiàn) 測量數(shù)據(jù) 的動態(tài) 顯示。 P0 口 和 P2 口都是準(zhǔn)雙向口，輸出時需要接上拉電阻。 P0 內(nèi)部沒有上拉電阻， P2 口內(nèi)部有弱