【導(dǎo)讀】單片機(jī)自從20世紀(jì)70年代問世以來，得到了快速發(fā)展。從早期的8位機(jī)到現(xiàn)在的。信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文討論了以AT89C51單片機(jī)為核心的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的硬。用方法，分析了相應(yīng)方法在測(cè)量上的特點(diǎn)、誤差和計(jì)算。其次，針對(duì)特定的應(yīng)用環(huán)境，出了具體解決的方法；根據(jù)系統(tǒng)要求編制了源程序，分析其工作流程。的系統(tǒng)利用仿真機(jī)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行了分析、比較并提出改進(jìn)方案。

　　

【正文】 ， TH0 MOV SpCoun+1， TL0 ；讀取計(jì)數(shù)值 CLR A MOV TH0， A MOV TL0， A ；清計(jì)數(shù)器 SETB SpCalc ；要求主程序計(jì)算速度 MOV SecCoun， 0 ；清秒計(jì)數(shù)器 判斷 SecCoun 是否到達(dá) 250 了，如果到達(dá) 250，則說明 1秒時(shí)間已到，程序 將關(guān)閉 T0 計(jì)數(shù)器，然后對(duì) T0 中已計(jì)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再去進(jìn)行顯示，否則直接轉(zhuǎn)去顯示。這部份的程序流程圖如圖 43所示 。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 21 數(shù)碼管的顯示子程序 數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)方式，即每次中斷點(diǎn)亮一位數(shù)碼管，依次循環(huán)。由于數(shù) 碼 管共有 5 位，因此，每 20ms 即可輪流點(diǎn)亮每個(gè)數(shù)碼管一次，利用人的視覺暫留現(xiàn)象，可以穩(wěn)定地顯示各位數(shù)碼管的值。圖 44是顯示部份的流程圖，從圖中可以看出，程序中利用了一個(gè)顯示計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的值在 0~4之間變化，對(duì)應(yīng)第一至第五位數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)值到 5 時(shí)，即回零。下面以顯示計(jì)數(shù)器值等于 2為例，加以說明。當(dāng)顯示計(jì)數(shù)器值等于 2時(shí)，意味著此時(shí)應(yīng)點(diǎn)亮第 3位數(shù)碼管去進(jìn)行顯示。程序中首先取顯示緩沖區(qū)初值： MOV A， DISPBUFF 秒計(jì)數(shù)器加 1 停止 T0工作 讀 T0計(jì)數(shù)值 清 T0值 置位計(jì)算請(qǐng)求標(biāo) 志 清秒計(jì)數(shù)器 進(jìn)入顯示部分 到 250 了嗎 Y N 圖 43 秒信號(hào)子程序流程圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22 該值為 5AH，加上顯示計(jì)數(shù)器的值即 5CH： ADD A， COUNT 因此將從 5CH 中取出 待顯示數(shù)據(jù)： MOV R0， A 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 Y 顯示計(jì)數(shù)器加 1 到 5 了嗎？ 顯示計(jì)數(shù)器回 0 取顯示緩沖區(qū)首址 加計(jì)數(shù)值 取該顯示緩沖區(qū)值 查字形碼表 字形碼送往 P0 重取計(jì)數(shù)值 查位碼 送往 P2口 重置定時(shí)初值 退出 N 圖 44 數(shù)碼管 顯示流程圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 24 MOV A， @R0 ；然后查字表碼表，并將該字形碼送往 P0 MOV DPTR， DISPTAB MOVC A， @A+DPTR MOV P0， A 因?yàn)?P0是段驅(qū)動(dòng)。 下面是要點(diǎn)亮第 3位數(shù)碼管，程序中再次取計(jì)數(shù)值，即 2，然后查位碼： MOV A， COUNT MOV DPTR， BitTab MOVC A， @A+DPTR BitTab： DB 0FDH， 0FEH， 0FBH， 0F7H， 0EFH 因此，查出來的值是 0FBH，即 11111011，這個(gè)值被送往 P2 口 ： ORL P2， 00011111B ；先將 P2 口的低 5 位置 1(關(guān)閉原點(diǎn)亮的數(shù)碼管 ) ANL P2， A ；將查得的位碼與 P2相與，點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管 觀察硬件，即可發(fā)現(xiàn) 驅(qū)動(dòng)第 3位數(shù)碼管，因此即實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)亮第三位數(shù) 碼管的要求，而其他各位不被點(diǎn)亮。這種處理方法使得該程序具有很強(qiáng)的通用性，只要改變計(jì)數(shù)值，改變位碼表，即可用于不同位數(shù)、不同接法的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序必須有調(diào)試好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)才能運(yùn)行。通常，單 片機(jī)的開發(fā)工具至少需要仿真機(jī)和編程器 兩種，前者用以調(diào)試程序，后者用于將調(diào)試完成后的程序代碼寫入單片機(jī)芯片中。 調(diào)試平臺(tái)簡(jiǎn)介 單片機(jī)開發(fā)工具的作用有這樣一些： （ 1）有較齊全的開發(fā)軟件工具，如配置有匯編語言，用戶可用匯編語言編制應(yīng)用軟件。開發(fā)工具能自動(dòng)生成目標(biāo)文件；配有反匯編軟件，能將目標(biāo)程序轉(zhuǎn)換為匯編語言程序文本；有豐富的子程序庫可供用戶調(diào)用。 （ 2）有全速跟蹤調(diào)試、運(yùn)行的能力開發(fā)裝置占用單片機(jī)硬件資源少。并具有單步運(yùn)行、設(shè)斷點(diǎn)運(yùn)行、狀態(tài)查詢等功能。 （ 3）能進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查；為了方便?？旎浖{(diào)試，還應(yīng)配置軟件轉(zhuǎn) 儲(chǔ)、程序文本打印、能將程序固化到單片機(jī)芯片或系統(tǒng) FLASH ROM芯片中。 程序調(diào)試 （ 1）源文件建立 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 25 使用菜單 file/new 在項(xiàng)目窗口右側(cè)打開一個(gè)文本編輯界面，可在其中寫入指令或?qū)⒁丫庉嬐瓿傻某绦蛘{(diào)入，保存。本程序保存為 *.asm。 （ 2）建立工程文件 [18][19] 點(diǎn)菜單 Project/New Project 出現(xiàn)對(duì)話框，給工程命名為 test 保存，在彈出的對(duì)話框選擇 CPU 的型號(hào)，選擇 Atmel 公司的 89C51，確定回到主界面，在工程窗口文件頁中點(diǎn) Target1/Source Group1/Add file to Group/*.asm，雙擊加入。 （ 3）編譯連接 選擇菜單 Project/Build target 進(jìn)行連接，此時(shí)編譯過程的信息將出現(xiàn)在編譯窗口 中，出現(xiàn)的語法錯(cuò)誤會(huì)有提示，根據(jù)提示，修改源程序，直到編譯通過 。 （ 4）進(jìn)入調(diào)試 編譯通過后的源程序，只表示沒有語法錯(cuò)誤，但是否能夠存在邏輯或其他錯(cuò)誤，還需要進(jìn)行仿真才行。編譯完成后，打開菜單 Debeg/Start/Stop Session對(duì)軟件模擬調(diào)試，調(diào)試還可以使用設(shè)置斷點(diǎn)的方式，在定時(shí)器 T1 的中斷服務(wù)程序的起點(diǎn)處設(shè)了一個(gè)斷點(diǎn)，記錄下 的運(yùn)行時(shí)間 。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 設(shè)計(jì)中的問題與不 足 26 5 設(shè)計(jì)中的問題及不足 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上 總體上達(dá)到了已定的要求，符合設(shè)計(jì)的的一般規(guī)律，做到了以盡可能少的硬件資源完成相應(yīng)的功能指標(biāo)。軟件設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單明了。 在硬件與軟件方面也存 在問題及不足。主要表現(xiàn)在一以下幾個(gè)方面。 (1)原理上測(cè)量誤差的來源主要有碼盤刻線誤差、計(jì)數(shù)過程中的177。 1 誤差、時(shí)間基準(zhǔn)誤差、干擾造成的誤觸發(fā)引起的誤差。由于數(shù)字電路具有很強(qiáng)的抗干擾能力，干擾引起的測(cè)量誤差可忽略；時(shí)間基準(zhǔn)采用晶體振蕩器，誤差小可以不計(jì)；用碼盤脈沖作捕獲信號(hào)，碼盤脈沖計(jì)數(shù)值中不含177。 1誤差。因此 不足之處是 碼盤 刻線誤差和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)值中的177。 1 誤差是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素 [20]。 （ 2） 脈沖發(fā)生器的振蕩頻率不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸入脈沖個(gè)數(shù)的變化，電路是使用 NE555 加 RC 構(gòu)成振蕩器以產(chǎn)生脈沖信號(hào)，而 RC 振蕩器穩(wěn)定性不夠好，因此，頻率有漂移。通過使用示波器觀察振蕩信 。 （ 3）由于本系統(tǒng)的對(duì)外來計(jì)數(shù)采用軟件打開計(jì)數(shù)器的，因此定時(shí)和計(jì)數(shù)存在不同步問題，相差指令周期及一個(gè)脈沖的誤差，這將給轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一定的誤差，解決的方法有如下幾種想法：用硬件即加一個(gè) D 觸發(fā)器外部計(jì)數(shù)的同時(shí)開啟定時(shí)，關(guān)閉時(shí)，利用一回復(fù)信號(hào)，停止定時(shí)器的工作， 這種方法實(shí)時(shí)性高，開啟和關(guān)閉還有防止誤觸發(fā)和抗干擾功能，只是增加了硬件的復(fù)雜程度。利用外部中斷的方式來同步。定時(shí)和計(jì)數(shù)，這種方法簡(jiǎn)單可行，仍然有執(zhí)行指令的延時(shí)但對(duì)大部分應(yīng)用場(chǎng)合都可以使用。 （ 4）采用實(shí)際的碼盤輸入能更準(zhǔn)確反映測(cè)量轉(zhuǎn)速的狀況。本系統(tǒng)采用模擬的方法存在一定的問題， 89C51 獲得信息會(huì)受到外界的干擾。需要在數(shù)據(jù)采集方面智能化，獲得更穩(wěn)定的外界信息。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 結(jié)論 27 結(jié)論 本文對(duì)單片機(jī)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量的理論、原理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析、比較，并對(duì)每種測(cè)量方法定性、定量的予以闡述，設(shè)計(jì)了顯示接口電路和應(yīng)用程序。以下從四個(gè)方 面進(jìn)行總結(jié)： 1測(cè)量方法 在測(cè)量原理上采用先進(jìn)的 M 的測(cè)量方法，保證了高轉(zhuǎn)速的測(cè)量中獲得較高的精度。應(yīng)用范圍廣泛，可通過擴(kuò)展進(jìn)行二次開發(fā)。 但為了應(yīng)用需要也可以調(diào)整測(cè)量方法。比如， T 測(cè)量方法， M/T 測(cè)量方法等。 2程序 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)進(jìn)行了全面的程序設(shè)計(jì)，顯示程序、中斷服務(wù)程序和初始化程序，并對(duì)這些程序在 uVision2 軟件上進(jìn)行編譯和調(diào)試，可以運(yùn)行和轉(zhuǎn)換成 HEX 文件，對(duì)程序設(shè)計(jì)全過程實(shí)施驗(yàn)證， 了設(shè)計(jì)的要求。 3程序調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序必須有調(diào)試好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)才能運(yùn)行 ，所以在調(diào)試前必須熟悉該調(diào)試平臺(tái)環(huán)境， 找出應(yīng)用程序出現(xiàn)的問題，這樣才能保證該程序的可應(yīng)用性，達(dá)到設(shè)計(jì)的已定的目的。 4進(jìn)方法和進(jìn)一步的工作 轉(zhuǎn)速的定時(shí)時(shí)間長、短，其設(shè)定值是人為估計(jì)的，可以針對(duì)具體的應(yīng)用，根據(jù)轉(zhuǎn)速的實(shí)際情況來調(diào)整定時(shí)時(shí)間。下步工作能制作完整電路工作板，即硬件電路，用示波器測(cè)量其參數(shù)。更深入的分析其精度和誤差。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 致謝 28 致 謝 本論文的完成首先感謝 賈宏偉 老 師悉心指導(dǎo) ， 需感謝張文君同學(xué)提供硬件部分資源， 單片機(jī)應(yīng)用是理論性較強(qiáng)，注重實(shí)踐的一門學(xué)科， 在我們生活中應(yīng)用廣泛。 涉及到計(jì)算機(jī)理論、電子技術(shù)等相關(guān)知識(shí)。 必須實(shí)踐與理論相結(jié)合，還需要知識(shí)面 廣，把各個(gè)學(xué)科結(jié)合起來。 由于本人學(xué)識(shí)淺簿，在論文的創(chuàng)作過程中， 老師在理論上予以幫助和鼓勵(lì)。其次感謝所有參考資料、專著的作者，他們的辛勤的 勞動(dòng)，給予了我無私幫助，并從中學(xué)到了豐富知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度， 使 我今后的工作過程受益非淺。最后感謝在學(xué)習(xí)過程中予以幫助的同學(xué)和家人 。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)到很多東西，要完成大的工程。必須大家團(tuán)結(jié)起來，資源共享，要參考大量的文獻(xiàn)，把與自己所學(xué)的知識(shí)結(jié)合起來，這樣我們才會(huì)得到意想不到的收獲。在此，我再次感謝那些關(guān)系和支持我的老師和同學(xué)。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 參考文獻(xiàn) 29 參考文獻(xiàn) [1] 何立民《單片機(jī)應(yīng)用文集》社北 京航空航天大學(xué)出版 [2] David Karlins， Build Your Own Web Site [M]， McGrawHill Osborne Media， [3] 劉清河碩士論文《汽車電子組合儀表的研究》哈爾濱工業(yè)大學(xué) [4] 王軍政《電液伺服閥控馬達(dá)速度閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究》第 22 卷第 2 期北京理工大學(xué)學(xué)報(bào) Vol。 22 No。 2 [5] 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化 19 卷第 4 期 [6] 馮夏勇賓鴻贊《微機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用方法與精度分析》電子與自動(dòng)化 1995 年 2期 [7] 閻石《數(shù)字電子 技術(shù)基礎(chǔ)》高等教育出版社第四版 [8] 華成英 童詩白《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》高等教育出版社 [9] 平凡單片機(jī) [10] 李曉瑩《傳感器與測(cè)試技術(shù)》高等教育出版社 [11] Adel ,kenh ： microelectronics Circuit,3rd Edition,Holt Rinehard and Design，McGrawHill， Inc， 1996 [12] 何立民《 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)》北京航空航天大學(xué)出版社 [13] 姜沫歧《 protel2021 原理圖與 PCB 設(shè)計(jì)實(shí)例》機(jī)械工業(yè)出版社 [14] 朱家建《單片機(jī)與可編程控制器》高等教育出版社 [15] 孫涵芳徐愛卿《單片機(jī)原理及應(yīng)用》北京航空航天大學(xué)出版社 [16] 張洪潤《單片機(jī)原理及應(yīng)用》清華大學(xué)出版社 [17] 樓然苗 李光飛《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》北京航空航天大學(xué)出版社 [18] AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors [19] jacob millman,Arvin grvin grabel： Mrcroelectronics,2ed Edition,McGrawHill,inc,1988 [20] New Releases Data book volume V,Maxim， 1996 30