【正文】 口，采用多片級聯(lián)，對片選信號進行譯碼即可實現(xiàn)。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 時，片選端 CS 可直接接地 。 VDD1VDD2NC3VSS4NC5CS6CLK7DATA8KEY9 SG10SF11SE12SD13SC14SB15SA16DP17DIG018DIG119DIG220DIG321DIG422DIG523DIG624DIG725CLKO26RC27RSET28U4HD7279A 圖 314 HD7279 引腳配置 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 24 表 33 HD7279 引腳功能介紹 引腳 名稱 功能描述 1,2 VDD 正電源 3,5 NC 無連接，必須懸空 4 VSS 接地 6 CS 片選輸入端，此引腳為低電平，可向器件發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 7 CLK 同步時鐘輸入端，向器件發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù) 有效 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，當(dāng)器件接收指令時，此引 腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳在‘讀’ 指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆? 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時為高電平，當(dāng)檢測到有效 按鍵時，此引腳為低電平 10~16 SG~SA 段 g~ 段 a 驅(qū)動輸出 17 DP 小數(shù)點驅(qū)動輸出 18~25 DIG0DIG7 數(shù)字 0~ 數(shù)字 7 驅(qū)動輸出 26 CLKO RC 振蕩器連接端 27 RC 復(fù)位端 28 RESET 復(fù)位端 2． HD7279A 的工作原理 HD7279A 最顯著的優(yōu)點是與單片機的接口簡單，最多只需 5 條連接線，分別是復(fù)位端 RESET，片選輸入端 CS，同步時鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端DATA 和按鍵有效輸出端 KEY。在一般應(yīng)用系統(tǒng)中， RESET 可直接接電源，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 器件時， CS 也可以直接接地，此時只需占用 3條單片機的 I／ O 端口線，如果應(yīng)用系統(tǒng)中沒有鍵盤，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤，但單片機軟件任務(wù)不復(fù)雜，均可不接 KEY 線，使用定時讀取鍵盤鍵值代碼的方法， 則此時只需占用 2 條單片機的 I/0 端口線。 3． HD7279A 接口的具體設(shè)計 根據(jù) HD7279A 的特點與優(yōu)點，我們選擇該器件來驅(qū)動數(shù)碼管，實現(xiàn)數(shù)碼顯示，其具體電路如下圖所示： 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 25 VDD1VDD2RESET28CS6CLK7DATA8KEY9CLK026RC27VSS4SF10SG11SE12SD13SC14SB15SA16DP17DIG718DIG619DIG520DIG421DIG322DIG223DIG124DIG025HD7279100K*8200*8100K*4R415pFC9+5V+5VK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS4 圖 315 HD7279 驅(qū)動顯示器的具體電路 鍵盤電路 本設(shè)計使用的鍵盤主要為完成一個功能 — 轉(zhuǎn)速測量的啟動 /停止；我們將開關(guān)直接與 STC89C51 單片機的 接口相連，通過讀 I/O 口，判定各 I/O 線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。操作員通過鍵盤可以輸入數(shù)據(jù)或指令，實現(xiàn)簡單的人機通信。我們采用了獨立式鍵盤電路， 按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時，個 I/O 口有確定的高電平，同時，還備用兩個按鍵方便擴展，其具體電路如下所示： S1 S2S3+5V 圖 316 鍵盤電路 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 26 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本章重點闡述測量轉(zhuǎn)速的匯編語言以及軟件設(shè)計的過程。 軟件需要解決的是單片機中斷服務(wù)程序的設(shè)計、計算程序的設(shè)計、顯示部分的程序設(shè)計。 單片機轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊，流程圖如下圖所示。 圖 41 主程序流程圖 單片機程序設(shè)計思路 計算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 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： 初始化 BCD 碼轉(zhuǎn)換 計算程序 非壓縮 BCD 碼轉(zhuǎn)換 顯示程序 返 回 開 始 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 N=60*11059200/12N=55296000/N 再將 55296000 化為二進制存入單片機的內(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)，所以計算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)的程序。 為數(shù)碼管能夠顯示出來，需將二進制轉(zhuǎn)換為十進制，在將十進制轉(zhuǎn)換為非壓縮 BCD 碼后，才能調(diào)用查表程序，最后送顯示。 子程序設(shè)計 單片機 轉(zhuǎn)速計算程序 由于本次設(shè)計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號送到單片機的外部中斷口，再對周期方波進行內(nèi)部計數(shù)，調(diào)用計算程序把轉(zhuǎn)速測出來?？梢哉f是核心部分，流程圖如圖所示： 圖 42 計算程序流程圖 開 始 返 回 被除數(shù)初始化 調(diào)用除法程序 讀取定時值 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 28 二 十進制轉(zhuǎn)換程序 計算程序計算出來的數(shù)據(jù)為二進制，存到 50H、 51H 單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計算機，計算機可識別二進制，然而，我們需要在 LED 上顯示，查表程序需要拆分的 BCD 碼，所以二進制必須先轉(zhuǎn)換成 BCD 后才能拆分。這里介紹將 （ R2R3）中的 16 位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮 BCD 碼十進制整數(shù)送 R RR6。 圖 43 除法程序流程圖 除 法 移位次數(shù)→計數(shù)器 上商 1，減去除數(shù) 被除數(shù)左移一位 上商 0 計數(shù)器減 1 計數(shù)器 =0？ 被除數(shù) 除數(shù) Y N N Y 返 回 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 29 顯示程序 單片機顯示部分可以用來顯示計算出來的數(shù)據(jù)的。在程序設(shè)計中，在STC89C51RAM 存貯器中的四個顯示緩沖器單元 30H－ 34H，分別存放著由計算出來的轉(zhuǎn)速的 BCD 碼進行拆分后的非壓縮 BCD 碼數(shù)據(jù)， STC89C51 的 P1 口掃描輸出總是只有一位為低電平、其它位為高電平， STC89C51 的 P0 口相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使該位顯示 出一個字符，其它們?yōu)榘?，依次地改?P1 口輸出為低高的位， P0 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 4 位 LED 顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。 顯示部分程序分為兩部分：十進制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖如圖 44 所示。 圖 44 雙字節(jié)整數(shù)拆分程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 45 所示： 開 始 返 回 高字節(jié) R4 送 30H R5 與 0F0H 相與交換后送 31H R6 與 0F0H 相與交換后送 33H R5 與 0FH 相與后送 32H R6 與 0FH 相與后送 34H 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 30 圖 45 顯示程序流程圖 結(jié) 束 開 始 INC R0 ， A=（ R1） （ R1） =P1，（ R1） =A， RL A A+DPTR 賦值給 P0 （ R0）賦值給 A 30H→ R0，表首地址→ DPTR，（ R1） = 0FEH （ R1） =0DFH？ N Y 第 5 章 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速分析 31 第 5 章 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的 轉(zhuǎn)速分析 本轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計采用 M 法進行測速，硬件電路較簡單，這種測量方法所適用的測速范圍下面將分析，測量精度在本設(shè)計中可以通過設(shè)置和選擇的傳感器加以控制（本設(shè)計中應(yīng)用霍爾開關(guān)元件）。 1．測速范圍 軟件設(shè)計中，采用的閘門時間是 1 s， T0 的最大計數(shù)值是 65536，因此，最大的計數(shù)量應(yīng)該是在 ls 內(nèi)不超過 65535，這樣，即可算出最高計數(shù)頻率 L。 設(shè)計數(shù)頻率為 f，其周期為 l/f，計到 65535 個數(shù)據(jù)時，所用時間為： T=65535*1/f (1)按上述要求：當(dāng) T=1 s 時，為極大值 即 L=65535*l/f 所以 f=65535(HZ) (2)本設(shè)計在實現(xiàn)時，設(shè)采用了 12 點的碼盤，即軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生 l 2 個脈沖， 因 此，軸實際輸出頻率為： f=65535/12=5460(Hz)， 折算到轉(zhuǎn)速： n=f*60=327600(r/min) (3)用這種方法可以測量的轉(zhuǎn)速是很高的。如果這樣的轉(zhuǎn)速仍不能滿足要求，那么還可以采用軟件計數(shù)器的方法，進一步擴大其上限，這樣，其上限僅取決于定時 /計數(shù)器的最大允許輸入頻率，而采用 的晶振，定時 /計數(shù)器的最大允許頻率約可達到 500KHZ，考慮到測量的對象的特性，因此，可以認(rèn)為，采用 M 法進行測量，其上限足夠使用。這種測速方式的下限理論上也可以很低，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速低到一定程度時，其誤差已較大，因此，其測速下限與允許的測量誤差有關(guān)。 2. 測量誤差 由轉(zhuǎn)速公式： n= TPm160 給出 因 m1的量化誤差是一個脈沖，故轉(zhuǎn)速變化： n′ = PTPTmPTm 6060160 11 ??? = n+? n （ 51） 其相對誤差為： 吉林建筑工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 32 11mnn ???? （ 52） 601 nPTm ? （ 53） nPT 160??? （ 54） ? 相對誤差 n′ 加入一個脈沖后的轉(zhuǎn)速值 ? n轉(zhuǎn)速誤差 由式 54 可知 : nPT 160??? 這里 T=1s， P=12，如果我們設(shè)定： ? =％，那么可以計算出， n=60/=5000 時，可以滿足此要求，當(dāng) n 小于 5000 時，誤差將超出允許范圍之外。實際測量工作中，如果測量范圍超過這個范圍，可以加一個軟件計數(shù)器，編寫 T0 的中斷程序，在中斷程序中對軟件計數(shù)器加 1，這樣，可以把計數(shù)范圍擴大 256 倍。除了被測量量的一些系數(shù)（如：碼點數(shù)）會對系統(tǒng)的測量產(chǎn)生影響外，閘門時間也是一個重要的因素，本程序中僅提供了一個 l s 固定的閘門時間，實際工程中，可根據(jù)需要，靈活地選擇閘門時間，兼顧動態(tài)、性能等各方面的要求，以取得最好的效果。 從以上的分析可以看到，使用 M 法 測 量速度，電路和程序均較為簡單，且 可以在一定的條件下滿足精度的要求。當(dāng)然，如果要制作全量程專用測速計， 這樣的電路還是無法完全滿足需要，此時，就要用到其他的一些方法。 結(jié)論 33 結(jié)論 本文對單片機用于轉(zhuǎn)速測量的理論、原理進行了系統(tǒng)的分析、比較，并對每種測 量方法定性、定量的予以闡述，設(shè)計了顯示接口電路和應(yīng)用程序。以下從 三個方面進行總結(jié)： 1．硬件電路 單片機用于轉(zhuǎn)速測量種類較多，方法各有不同，在硬件設(shè)計上根據(jù)使用場合、