【正文】 ................... 15 頁 五 、結(jié)束語 ................................................ 16 頁 參考文獻 .................................................. 16 頁 致 謝 .................................................. 17 頁 畢業(yè)論文 第 1 頁 共 17 頁 一、 引言 (一 )選題依據(jù)： 近 30 年以來， 單片機 迅速發(fā)展，速度之快令人驚訝， 廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域 。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大 ； 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?？梢赃@樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在 ； 現(xiàn)代的單片機普遍具備 通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等 ；單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 通過這個畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我更好的掌握 單 片機 ， 領(lǐng)會它的魔力，既 學(xué)會了動手操作技能 ， 又增加了自己對未來的信心 。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件 CPU、 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)可以分為 :（ 1）最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。片內(nèi)有 ROM/EPROM的單片機，其最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶振，復(fù)位電路，電源的單個單片機 .片內(nèi)無畢業(yè)論文 第 2 頁 共 17 頁 ROM/EPROM 的單片機，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了外部配置晶振，復(fù)位電路，電源外，還應(yīng)外接 EPROM 或 EEPROM 作為程序存儲器用 .（ 2）最小功耗應(yīng)用系統(tǒng)是指為了保證正常運行，系統(tǒng)的功耗最小 .（ 3）典型應(yīng)用系統(tǒng)是指單片機要完成工業(yè)測控功能所必須的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 MCS51系列的典型芯片是 80C51。 特別是在近年來， 80C51 系列又有了許多發(fā)展，推出廠一些新產(chǎn)品，主要是改善單片機的控制功能，如內(nèi)部集成了高速 I/O 口、 ADC、 PWM、 WDT 等，以及低電壓、微功耗、電磁兼容、串行擴展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線性能等。汽車上一般配備 40 多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC 機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量 還要多。 二 、 芯片 AT89C2051 和輔助元件 的介紹 （一） AT89C2051 芯片 的 性能和結(jié)構(gòu) AT89C2051 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器 (EEPROM) 的 8 位單片機 ,它具有如下主要特性： （ 1） 和 MCS51 產(chǎn)品的兼容 ， 2K字節(jié)可重編程閃速存儲器 （ 2） 耐久性： 1,000 寫／擦除周期 ， 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz（ 3） 兩級加密程序存儲器 ， 1288 位內(nèi)部 RAM（ 4） 15 根可編程 I/O 引線 ， 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ， 六個中斷源 AT89C2051 是一帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲體 (EEPROM)的低電壓 ,高性能 8 位 CMOS 微型計算機。在單塊芯片上組合通用的 CPL1 和閃速存儲器 （ ATMEL）。 這次采用的是 T89C2051 單片機 芯片， T89C2051 處理器功能方框圖如圖 21 所 。 的 特點 和應(yīng)用 它有如下一些特點 ： （ 1）具有優(yōu)異的性能價格比 （ 2）集成度高，體積小，可靠性高 (3）控制功能強 (4）低電壓，低功耗 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域 。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大 ； 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。此外，單片機在工商 、 金融 、 科研、教育 、 國防 、 航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的用途。一般情況下，它的輸出都要經(jīng)過一個較高放大倍數(shù)三極管的放大，才能提供給下一級電路使用。 圖 22 1838 光敏三極管外形圖 圖 23 一個應(yīng)用示意圖 它所需工作電壓為 6V。它 的 一個應(yīng)用 示意圖 ， 如 圖 23 所示 。 運算放大器 它是一個 DIP8封裝的集成芯片，它能進行所需的算術(shù)運算放大， 它 有 兩種封裝圖 。 圖 24 運算放大器 CA3140 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 此 運算放大器是 一個 用途廣泛的器件，接入適當(dāng)?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò)，可用作精密 的交流和直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。 ULN2020 內(nèi)不僅僅有 7 個達林頓三極管，達林頓三極管集電極開路輸出。 數(shù)碼管 此數(shù)碼管是一個 4位七段共陽極數(shù)碼管，實物如圖 25所示 。段 的數(shù)碼一般有 7到 8個引腳， 4 位數(shù)碼管有 4 個位碼引腳。 這里 共陽 極 的接法是， 8個段 的數(shù) 碼 管 引腳 只用了 7個， 分別接 7個 10K的 電阻 、再接單片機的 P口（哪組接口隨你定，比如說 P0口）。三極管 這里選的是 2N2222A。 由于各位數(shù)碼管的 每 段 的管腳 線 是 并聯(lián) 的 ， 每 段 數(shù) 碼 管 的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式。 雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管 的 顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。一般來講，它用于測量旋轉(zhuǎn)軸的速度。舉例來說，在某一特定的金屬片上，打某一特定大小的孔所使用的最佳 鉆 孔速度；當(dāng)然還可以測量電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速 。這樣可以使得從轉(zhuǎn)盤上反射的光強隨著轉(zhuǎn)動有所改變。對于電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速測量來說，可以用手電筒從背面打光。單片機電路對每一次反射光瞬間的增加進行計數(shù)，從而計算每分鐘轉(zhuǎn)速，并且在 4個七段數(shù)碼管上顯示。凸透鏡直徑約 1 厘米，焦距是8~10cm.。我們可以直接購買這種放大鏡來完成測速儀的制作。 檢測到的信號先通過三極管 2N2222（ T5）放大，再通過運算放大器 CA3140(IC3)放大。 IC3引腳 6 輸出信號給單片機 AT89C2051 的 12 管腳。管腳 13 使用一個由電阻 R7 和電位器 VR1 組成的分壓器將輸入電壓調(diào)整 到將近供應(yīng)電壓的一半。最后通過一個子程序點亮 4 個七段數(shù)碼管。 （二）電路描述 大體上， 這個系統(tǒng)按硬件可以分為 三 大功能：檢測和初次放大、輸入和處理及輸出顯示。 系統(tǒng)所需電壓為 6V。 畢業(yè)論文 第 7 頁 共 17 頁 圖 31 檢測和初次放大原理圖 運算放大器參考電壓點 ，是 由 R2 和 R3 組成的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)得到 的 。 ： 其原理圖 如圖 32所示。注意單片機 AT89C2051 的管腳12和 13 是其內(nèi)部模擬比較器的輸入（ +和 ）。 這里芯片 AT89C2051 的接法為： 4腳、 5腳接 的是 晶振， 旁邊的 C C4 是濾波電容；10腳接地 ； 20 腳接電源， 旁邊的 C2 是濾波電容； 14~19 腳和 11 腳作為輸出 ； 1腳是復(fù)位端 ； 12 腳接輸入信號 ； 13 腳是參考電壓輸入端。 畢業(yè)論文 第 8 頁 共 17 頁 圖 32 輸入和處理原理圖 3. 輸出 顯示 ： 其原理圖 如圖 33所示。 當(dāng)單片機 IC1 的 腳置低，它驅(qū)動三極管 T1 到飽和，它提供驅(qū)動電流給 4個七段共陽極數(shù)碼管 DIS1 的引腳 12。因此單片機 IC1 的端口使用多路復(fù)用的方式驅(qū)動數(shù)碼管，這是分時復(fù)用的過程。 最后通過一個子程