【文章內(nèi)容簡介】 51單片機(jī)有一個復(fù)位引 腳 RST，它是史密特觸發(fā)輸入 (對于 CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個拉低電阻 )，當(dāng)振蕩器起振后 該引腳上出現(xiàn) 2個機(jī)器周期 (即24個時鐘周期 )以上的高電平，使器件復(fù)位，只要 RST保持高電平， MCS51保持復(fù)位狀態(tài)。此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸出高電平。 RST變?yōu)榈碗娖胶?，退出?fù)位， CPU從初始狀態(tài)開始工作。 單片機(jī) 采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。對于 MOS(AT89C51)單片機(jī)只要接一個電容至 VCC即可 (見圖 )。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在 RST端出現(xiàn)一定時間的高電平 ，只要高電平時間足夠長，就可以使 MCS51有效的復(fù)位 。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 6 頁 共 25 頁 圖 上電復(fù)位電路 顯示電路 顯示電路采用 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示， LED（ LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。 LED是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。 LED有單個 LED和八段 LED之分，也有 共陰和共陽兩種。 在此次課程設(shè)計中，我們選用的是共陽極的數(shù)碼管。數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖如圖 。 圖 數(shù)碼管 結(jié)構(gòu) 圖 發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器 ,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。 在這次設(shè)計中我們選用的動態(tài)掃描的方式。一個四位數(shù)顯示器由 12個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管 a~g 控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)點的亮和暗， 還有四個發(fā)光二極管控制數(shù)碼管的位選，就是選擇那個 數(shù)碼管點亮。 圖 為 八 段數(shù)碼管的管腳圖。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 7 頁 共 25 頁 圖 25. 八 段發(fā)光顯示器管腳的結(jié)構(gòu) 其中 a~g 位接單片機(jī)的 PO口的八個輸出， 1~4 位接單片機(jī) P2 口的 、 、 三個輸出。 在本次課程設(shè)計中我們選擇采用四個 2N4401三級管作為數(shù)碼管的驅(qū)動。三極管的 B級接單片機(jī)輸送過來的信號， E級接數(shù)碼管的四個 位選口， C級接 5V電源。當(dāng) B級有高電平信號時，使得三極管導(dǎo)通，電路選擇四個數(shù)碼管點亮。驅(qū)動電路如圖 。 圖 數(shù)碼管的驅(qū)動電路 為了節(jié)省 I/O口線，我們采用的動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示，就一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流 有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。 光電管模塊 在光電管模塊中，主要由光電管， LM393比較器 ， 5V直流電機(jī)組成。其中光電管是測量元件， LM393比較器 是把光電信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號， 5V直流電機(jī)主要是提供 被測量的轉(zhuǎn)速。 光電管模塊的接線圖如圖 。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 8 頁 共 25 頁 圖 光電測速模塊接線圖 光電管 光電管（ phototube）基于外光電效應(yīng)的基本光電轉(zhuǎn)換器件。光電管可使光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電管分為真空光電管和 充氣光電管 兩種。光電管的典型結(jié)構(gòu)是將球形玻璃殼抽成真空，在內(nèi)半球面上涂一層 光電材料 作為陰極，球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陽極。若球內(nèi)充低壓惰性氣體就成為充氣光電管。 光電子 在飛向陽極的過程中與 氣體分子碰撞 而使氣體電離，可增加光電管的 靈敏度 。用作光電陰極的金屬有堿金屬、汞、金、銀等，可適合不同波段的需要。 在本次設(shè)計中，我們選用的是 RPR200型號的光電管 。 RPR220是一種一體化反射型光電探測器。其發(fā)射器是一 個砷化鎵紅外發(fā)光二級管，而接收器是一個高度靈敏，硅平面光電三極管。主要應(yīng)用在游戲機(jī)，復(fù)印件和辦公自動化等設(shè)備中。其特點是 ： 塑料透鏡提高靈敏度； 內(nèi)置的可見光過濾器以減小離散光的影響； 體積小結(jié)構(gòu)緊湊。工作環(huán)境溫度是 25 度到 85 度，貯藏溫度為 30度到 85 度。 LM393 比較器 LM393 是雙電壓比較器集成電路。該電路的特點如下： 工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2～ 36V，雙電源 :177。1 ～177。18V ； 消耗電流小， Icc=； 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 9 頁 共 25 頁 輸入失調(diào)電壓小， VIO=177。2mV ； 共模輸入電壓范圍寬， Vic=0～ ； 輸出與 TTL， DTL， MOS， CMOS 等兼容； 輸出可以用開路集電極連接 “ 或 ” 門； 采用雙列直插 8 腳塑料封裝（ DIP8）和微形的雙列 8 腳塑料封裝（ SOP8） LM393 系列可直接與 TTL 及 CMOS 邏輯電路接口。無論時正電源還是負(fù)電源操作，當(dāng)?shù)碗姾谋葮?biāo)準(zhǔn)比較器的 優(yōu)勢明顯時， LM393 系列便與 MOS 邏輯電路直接接口。 各引腳功能： 8 腳電源＋， 4 腳電源－， 1 腳比較器 A 輸出， 2 腳比較器 A 反相輸入， 3 腳比較器 A 同向輸入， 5 腳比較器 B 同向輸入， 6 腳比較器 B 反相輸入， 7 腳比較器 B 輸出。 LM393 的內(nèi)部圖如圖 。 圖 LM393的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在此次設(shè)計中，我們選用 8 四個腳，其中 8腳接電源， 4腳接地，2 腳接負(fù)信號， 3 腳接光電管測量電機(jī)得到的正信號， 1 腳為比較器輸出腳，轉(zhuǎn)換后的脈沖信號由 1腳輸送到單片機(jī)的 TO 口。 5V 直流電機(jī) 定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn) 電機(jī) ，稱為直流電機(jī)，它是能實現(xiàn)直流電能和 機(jī)械能 互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作 電動機(jī) 運行時是 直流電動機(jī) ，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作 發(fā)電機(jī) 運行時是 直流發(fā)電機(jī) ，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 在本次課程設(shè)計中，我們選用的是一個 5V的直 流電動機(jī)。它在整個系統(tǒng)中的作用就是提供一個可調(diào)節(jié)的，可測量的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的正極接 5V的電源，負(fù)極接一南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 10 頁 共 25 頁 個控制三極管（ 2N4401）的 C級。三級管的 B級接單片機(jī)的 ，通過 PWM信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 E級接地。由于電機(jī)驅(qū)動需要一個比較大的電流，而從單片機(jī) ，驅(qū)動不了電機(jī)，所以，我們給三極管增加了一條電源支路，使得電機(jī)能夠驅(qū)動起來。電機(jī)接線圖如圖 。 圖 5V直流電機(jī)的驅(qū)動圖 3 程序 設(shè)計 在一個系統(tǒng)中， 有了硬件后就必須有軟件才能正常工作。在這次課程設(shè)計中，我們的軟件主要是程序。一個用 C語言 編寫的 測量轉(zhuǎn)速的 程序 。 3． 1 轉(zhuǎn)速 測量 程序設(shè)計 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊， 流程圖如圖 所示。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 11 頁 共 25 頁 圖 主程序流程圖 3． 2 轉(zhuǎn)速計算 計 算轉(zhuǎn)速公式： n=N/MTc (r/min) n 轉(zhuǎn)速、單位：轉(zhuǎn) /分鐘 N 采樣時間內(nèi)所計脈沖個數(shù) Tc 采樣時間、單位：分鐘 M 每旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的脈沖數(shù)（通常指測速碼盤的齒數(shù)）如果 M=60，那么一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖個數(shù) N 就是轉(zhuǎn)速 n，即： n= 60160 ??N =N 通常 M為 60 其中， N 是內(nèi)部定時器的計數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT構(gòu)成； Tc 為時基，由于采用 的晶振，所以 Tc 不在是 1um，而是12M/ 約為 ，帶入上面公式，即可得到轉(zhuǎn)速的精確計算公式： N=60*11059200/12N=55296000/N 開始 初 始 化 計算程序 BCD 碼轉(zhuǎn)換 非壓縮 BCD 轉(zhuǎn)換 顯 示 程 序 返 回 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 12 頁 共 25 頁 再將 55296000 化為二進(jìn)制存入單片機(jī)的內(nèi)存單元。 下面我們將介紹除數(shù)是如何獲得的： 單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量完成，定時器 T0 作為內(nèi)部定時器，外部中斷來的時候讀取 TH0， TL0，并同時清零 TH0、 TL0，使定時器再次循環(huán)計內(nèi)部脈沖。此外，對于低速情況下，我們還要設(shè)定一個軟件計數(shù)器 VTT，當(dāng)外部中斷還沒來而內(nèi)部定時器已經(jīng)溢出，產(chǎn)生定時器 0中斷時，增加 VTT，作為三字節(jié)中的高字節(jié)。三字節(jié)組成除數(shù) ，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所