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1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于51單片機(jī)的光電編碼器測(cè)速 摘要光電編碼器是高精度位置控制系統(tǒng)常用的一種位移檢測(cè)傳感器。在位置控制系統(tǒng)中，由于電機(jī)既可能正轉(zhuǎn)，也可能反轉(zhuǎn)，所以要對(duì)與其相連的編碼器輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，要求相應(yīng)的計(jì)數(shù)器既能實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)，又能實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)，即進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)。其計(jì)數(shù)的方法有多種，包括純粹的軟件計(jì)數(shù)和硬件計(jì)數(shù)。文中分別對(duì)這兩種常用的計(jì)數(shù)方法進(jìn)行了分析，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，最后提出了一種新的計(jì)數(shù)方法，利用80C51單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)光電編碼器輸出脈沖的加減可逆計(jì)數(shù)，既節(jié)省了硬件資源，又能得到較高的計(jì)數(shù)頻率。本設(shè)計(jì)就是由單片機(jī)STC89C52RC芯片

2、，光電編碼器和1602液晶為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)基于51單片機(jī)的光電編碼器測(cè)速器。該系統(tǒng)有兩個(gè)控制按鍵，分別用于控制每秒的轉(zhuǎn)速和每分鐘的轉(zhuǎn)速，并將速度用1602液晶顯示出來。該測(cè)速器測(cè)速精準(zhǔn)，具有實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能，操作簡(jiǎn)單。關(guān)鍵詞：光電編碼器，51單片機(jī)，C語言，1602液晶目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求41.1 設(shè)計(jì)任務(wù)41.2 設(shè)計(jì)要求4二、方案總體設(shè)計(jì)52.1 方案一52.2 方案二52.3 系統(tǒng)采用方案5三、硬件設(shè)計(jì)73.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)73.2 液晶顯示模塊73.3 系統(tǒng)電源83.4光電編碼器電路83.5 整體電路9四、軟件設(shè)計(jì)104.1 keil軟件介紹104.2 系統(tǒng)程序流程

3、10五、仿真與實(shí)現(xiàn)125.1 proteus軟件介紹125.2 仿真過程125.3 實(shí)物制作與調(diào)試135.4 使用說明14六、總結(jié)156.1 設(shè)計(jì)總結(jié)156.2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)15七、參考文獻(xiàn)16一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1).對(duì)更多小器件的了解2).鞏固51單片機(jī)和C語言的知識(shí)，熟悉單片機(jī)和C語言的實(shí)際操作運(yùn)用3).掌握仿真軟件的運(yùn)用和原理圖的繪制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉調(diào)試方法和技巧，提高解決實(shí)際問題的能力6).熟悉設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫過程1.2 設(shè)計(jì)要求1).兩個(gè)按鍵控制顯示每分鐘和每秒鐘的功能2).74LS74輔助光電編碼器測(cè)轉(zhuǎn)向3).光電編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)4).16

4、02液晶顯示轉(zhuǎn)速二、方案總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的光電編碼器測(cè)測(cè)速。設(shè)計(jì)一個(gè)電路來實(shí)現(xiàn)光電編碼器測(cè)量；利用單片機(jī)內(nèi)部精確到微妙的定時(shí)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期的時(shí)間來統(tǒng)計(jì)脈沖數(shù)；74LS74作為輔助芯片來完善光電編碼器測(cè)轉(zhuǎn)向的功能；P0和P2口控制1602液晶顯示轉(zhuǎn)速；利用P11和P12來實(shí)現(xiàn)液晶顯示每秒鐘和每分鐘轉(zhuǎn)速的功能；利用復(fù)位按鍵功能來實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。調(diào)節(jié)藍(lán)白滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)液晶亮度。2.1 方案一51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在模式2時(shí)是一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。工作時(shí)高八位和低八位裝入相同的初值，當(dāng)?shù)桶宋谎b滿時(shí)，高八位的值自動(dòng)裝入到第八位中，從而可以省去用戶軟件中重裝初值常

5、數(shù)的語句，可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時(shí)時(shí)間。由于只有八位參與計(jì)數(shù)，所以其計(jì)數(shù)周期最大為256微妙。采用初值裝入0 x38，每個(gè)200微妙進(jìn)入一次中斷，5000次中斷為100毫秒，即實(shí)現(xiàn)周期為1秒的脈沖計(jì)數(shù)。光電編碼器的A相接在單片機(jī)的外部中斷，光電編碼器的B相接在單片機(jī)的P10。A相發(fā)出的脈沖每觸發(fā)一次中斷就就計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖，并且再對(duì)P10的高低電平進(jìn)行檢測(cè)，如果為高電平則為反轉(zhuǎn)，如果是低電平則為正轉(zhuǎn)。反向器中的兩個(gè)作為放大作用。再接兩個(gè)三極管作為開關(guān)作用，組成一個(gè)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。P11和P12分別控制液晶顯示每分鐘的轉(zhuǎn)速和每秒鐘的轉(zhuǎn)速。P2口控制1602液晶的數(shù)據(jù)口，P0的三個(gè)引腳控制1602液晶

6、的數(shù)據(jù)/命令選擇端、讀/寫選擇端、使能端來顯示速度。2.2 方案二51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在模式0時(shí)是一個(gè)16位位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。工作時(shí)高八位和低八位各裝入初值，當(dāng)?shù)桶宋谎b滿時(shí)，高八位加1。由于是16位參與計(jì)數(shù)，所以其計(jì)數(shù)周期最大為65536微妙。采用初值高八位裝入0 xfc，初值低八位裝入0 x18，每個(gè)1000微妙進(jìn)入一次中斷，1000次中斷為1秒，即形成周期為1秒的脈沖計(jì)數(shù)。本方案在方案1的基礎(chǔ)上外接一個(gè)74LS74的芯片。光電編碼器的A相接在單片機(jī)的P34的引腳，利用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器1進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，同時(shí)接在74LS74的時(shí)鐘信號(hào)接口。光電編碼器的B相接在74LS74的D接口。Q端接在P

7、32引腳，Q非端接在P33引腳。利用兩個(gè)外部中斷來判斷正反轉(zhuǎn)。P11和P12分別控制液晶顯示每分鐘的轉(zhuǎn)速和每秒鐘的轉(zhuǎn)速。P2口控制1602液晶的數(shù)據(jù)口，P0的三個(gè)引腳控制1602液晶的數(shù)據(jù)/命令選擇端、讀/寫選擇端、使能端來顯示速度。2.3 系統(tǒng)采用方案1）總體設(shè)計(jì)圖1為設(shè)計(jì)總體框架圖，通過該圖大致的介紹了一下整個(gè)光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)的各個(gè)主要部分。圖1 系統(tǒng)總體框架2）總體工作原理由于定時(shí)器工作模式2是八位，可裝入的值太小，每進(jìn)行一個(gè)周期的脈沖統(tǒng)計(jì)需要進(jìn)入5000次定時(shí)器中斷，由于進(jìn)入中斷的次數(shù)太多，所以很容易出現(xiàn)在低八位裝滿本應(yīng)觸發(fā)而程序還在中斷子程序中運(yùn)行，而無法觸發(fā)中斷的情況，所以不采用

8、工作模式2。工作模式0只需要進(jìn)入定時(shí)中斷1000次就可以進(jìn)行一個(gè)周期的脈沖統(tǒng)計(jì)，所以選擇功能模式0。方案一中用，用純軟件計(jì)數(shù)雖然電路簡(jiǎn)單，但是計(jì)數(shù)速度慢，難以滿足實(shí)時(shí)性要求，而且容易出錯(cuò)。我們可以用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)。單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器都可以用來脈沖計(jì)數(shù)，用兩個(gè)外部中斷來檢測(cè)正反轉(zhuǎn)，避免了每一個(gè)脈沖都要進(jìn)行高低電平檢測(cè)的步驟?？刂瓢存I，液晶和復(fù)位方面的設(shè)計(jì)在方案一和方案二中一樣。綜上考慮，最終方案確定為方案二。三、硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)要正常工作，首先要產(chǎn)生片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)。在單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器的輸入端XTAL1和輸出端XTAL2之間接一個(gè)石英晶振就可以夠

9、成一個(gè)自激振蕩器。再在兩端之間串聯(lián)接個(gè)電容并且在兩個(gè)電容之間接地以便于穩(wěn)定頻率還對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。電容通常選30PF左右，振蕩脈沖頻率范圍為024MHZ。該電路中選用12MHZ晶振。時(shí)鐘電路圖如下：圖2 時(shí)鐘電路圖單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)與其他微處理器一樣，要讓CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始開始工作。這就需要復(fù)位操作。復(fù)位電路有兩種方式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵自動(dòng)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位只是在開始接通電源瞬間復(fù)位，接下來想要再次復(fù)位就需要斷電重啟，不方便。按鍵自動(dòng)復(fù)位不僅可以在開始接通電源瞬間復(fù)位還可以通過按下按鍵復(fù)位隨時(shí)復(fù)位。所以選擇按鍵復(fù)位方式。復(fù)位電路如下：圖3 復(fù)位電路圖3.2 液晶顯

10、示模塊該可調(diào)直流電機(jī)最大速度為每分鐘1200轉(zhuǎn)，采用1602液晶顯示?？刂?602液晶亮度的是藍(lán)白滑動(dòng)變阻器。1602液晶有16個(gè)管腳。編號(hào)為1,2管腳為電源正負(fù)極管腳，15,16為背光源正負(fù)極管腳；714為dataI/O管腳與單片機(jī)的P0口相連，負(fù)責(zé)液晶與芯片之間的信息傳送；4,5,6分別為數(shù)據(jù)/命令選擇端、讀/寫選擇端、使能端，與單片機(jī)的, P20、P21、P22相連，負(fù)責(zé)控制液晶與芯片之間數(shù)據(jù)命令的讀寫操作；3為液晶顯示偏壓信號(hào)端，用于調(diào)整液晶顯示對(duì)比度。1602液晶顯示原理圖如下：圖4 液晶顯示系統(tǒng)圖3.3 系統(tǒng)電源為了方便控制系統(tǒng)的上電與斷電，系統(tǒng)電源中連接了一個(gè)藍(lán)白自鎖開關(guān)。此開關(guān)

11、兩邊各有三個(gè)引腳，不同的連接方式，開關(guān)的控制方法就不同。電源的正負(fù)極各接在此開關(guān)的兩邊。為了方便觀察電源是否接上，在電路中的VCC與GND之間接一個(gè)發(fā)光二極管并且加一個(gè)限流電阻防止發(fā)光二極管燒壞，電源通電時(shí)發(fā)光二極管亮，斷電時(shí)，則暗。再接四個(gè)排針便兩邊的兩個(gè)排針用于外部電源給系統(tǒng)上電，中間的兩個(gè)排針是用于單片機(jī)燒錄程序。如圖所示：圖5 系統(tǒng)電源圖3.4光電編碼器電路這是一張光電編碼器部分的電路原理圖。圖上的74LS74芯片上就是兩個(gè)D觸發(fā)器。A相接在P34的引腳用于計(jì)數(shù)器0采集脈沖。A相同時(shí)接在CLK端，B相接在D端，Q接在P3.2引腳，外部中斷0檢測(cè)和Q非接在P3.3外部中斷1來檢測(cè)。另外A

12、相和B相各需接一個(gè)上拉電阻，阻值為1K。這樣輸出的脈沖就可以直接接在單片機(jī)上，進(jìn)行檢測(cè)了。另外74LS74芯片的SET引腳,CLR引腳，VCC引腳都接電源，GND引腳接地。整個(gè)電路就連接完成了。圖6 光電編碼器電路3.5 整體電路這是采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的畫出的以一張整體電路圖。它將整張可調(diào)直流電機(jī)的電路原理圖分為七個(gè)部分：電源模塊，P0口上拉電阻，1602液晶模塊，51單片機(jī)，復(fù)位晶振電路，控制按鍵和光電編碼器電路。整張?jiān)砜雌饋砻烙^，明了并且根據(jù)標(biāo)號(hào)很容易找到與之對(duì)應(yīng)的引腳。圖7 整體電路圖四、軟件設(shè)計(jì)4.1 keil軟件介紹Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單

13、片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種Keil軟件圖標(biāo)是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展

14、，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil

15、幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。4.2 系統(tǒng)程序流程1) 主程序流程圖8為光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)的主程序流程圖。通過該圖可以直觀的了解到整個(gè)調(diào)控程序的大致走向?yàn)橄葤呙杳棵腌娝俣群兔糠昼娝俣鹊目刂瓢存I，

16、確定了是顯示速度的方式之后，再執(zhí)行液晶顯示程序，顯示出速度。接著又重新回到控制按鍵掃描的程序中，如此不斷重復(fù)循環(huán)。圖8 主程序流程圖2）中斷程序流程圖9為光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)的中斷程序流程圖。脈沖計(jì)數(shù)周期主要是由單片機(jī)內(nèi)部精確到毫秒的定時(shí)器每次以間隔相同的時(shí)間進(jìn)入中斷，中斷1000次才形成一個(gè)周期。一個(gè)周期的時(shí)間到了，就進(jìn)行一次脈沖計(jì)算。一個(gè)周期時(shí)間沒到就進(jìn)入主程序。從而控制每個(gè)周期的方波高電平和低電平各自持續(xù)的時(shí)間，即控制了方波的占空比。通過該圖也可以清晰明了的知道，該中斷程序主要涉及的就是方波的調(diào)控。先是判斷高電平是否未達(dá)到調(diào)控的時(shí)間，如果未達(dá)到則讓gdp+1,即讓繼續(xù)高電平保持。如果gdp

17、為100則說明主程序已經(jīng)把方波調(diào)控到一直保持高電平，就讓gdp為0，就可以一直輸出高電平了。如果高電平達(dá)到了調(diào)控的時(shí)間，就讓控制電機(jī)的兩個(gè)引腳都為低電平并讓ddp+1,即讓繼續(xù)低電平保持。如果低電平未達(dá)到了調(diào)控的時(shí)間，就進(jìn)入主程序繼續(xù)保持低電平等待下一次中斷。如果低電平達(dá)到了調(diào)控的時(shí)間，就讓ddp=gdp=0，即重新開始下一個(gè)方波。圖9 定時(shí)器中斷程序流程圖五、仿真與實(shí)現(xiàn)5.1 proteus軟件介紹Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB

18、設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持KEIL,IAR和MPLAB等多種編譯器。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選

19、擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。使用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，在使用Proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，Proteus有較高的推廣利用價(jià)值。由于該設(shè)計(jì)的光電編碼器測(cè)速在仿真軟件中無法仿真，只能仿真液晶顯示部分，所以仿真原理圖忽略。5.2 仿真過程圖10為使用keil軟件編寫程序時(shí)的調(diào)試過程圖。我用的是C語言來編寫。第一次編寫完程序后，然后編譯一下，出現(xiàn)的對(duì)

20、話框中顯示有幾個(gè)錯(cuò)誤，點(diǎn)擊錯(cuò)誤提示，主程序會(huì)出現(xiàn)光標(biāo)只向錯(cuò)誤的地方，根據(jù)這個(gè)錯(cuò)誤提示，然后進(jìn)行更改，再編譯一下，程序還是顯示有錯(cuò)誤，再重復(fù)上次的操作，進(jìn)過了幾次修改后，就如圖所示沒有錯(cuò)誤提示了。編寫程序就是這樣，需要不斷修改，程序才能準(zhǔn)確。程序編寫好，還要編譯成HEX文件。只有HEX文件才能燒錄到到單片機(jī)上。圖10 keil軟件仿真圖5.3 實(shí)物制作與調(diào)試圖11為實(shí)物圖的背面，圖12為實(shí)物圖的正面。原理圖和洞洞板圖畫好，程序?qū)懞煤缶涂梢蚤_始焊接了。在剛開始焊好后，燒錄程序進(jìn)去，但液晶卻不能顯示，于是我就在protues中仿真了液晶顯示部分，仿真中能實(shí)現(xiàn)正確顯示，再檢查一下有沒有焊接錯(cuò)誤，也沒有

21、發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤，我就想如果我能正確控制1602液晶的引腳，它就應(yīng)該能夠顯示，于是我在出現(xiàn)中令P2=0 xaa，en=1,rw=0,rs=1,然后用萬用電表檢查液晶上的液晶是否是如我所設(shè)定的那樣，電平引腳和我設(shè)置的一樣。我再令P2=0 x55，en=0,rw=1,rs=0,結(jié)果我發(fā)現(xiàn)rs液引腳為高電平，而我設(shè)置的為低電平。我用萬用電表檢查，發(fā)現(xiàn)rs引出的那根導(dǎo)線與電源短路了，可是我根本看不出來哪里短路了，我就先把rs引出的那根導(dǎo)線焊開分成兩段，再檢查其中有一段是短路的，接著再焊開成兩段，繼續(xù)檢查，最后找到了短路的地方，原來是兩個(gè)焊盤本身就是連在一起。我就把其中一個(gè)焊盤用電烙鐵焊掉，用走線連接，一上

22、電，液晶立刻就顯示正常。圖11 實(shí)物圖背面圖12 實(shí)物圖正面5.4 使用說明如圖12所示：此光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)包含的元器件有：STC89C52單片機(jī)一塊，光電編碼器，一塊74LS74芯片，40個(gè)腳IC插座一個(gè)，14個(gè)腳IC插座一個(gè)排阻一個(gè)，一個(gè)16腳的排母，1602液晶一塊，一個(gè)3M紅色LED燈，六個(gè)排針，三個(gè)四腳輕觸開關(guān)，四個(gè)個(gè)電阻，一個(gè)電解電容，兩個(gè)瓷片電容，一個(gè)六角自鎖開關(guān)，一個(gè)晶振和一個(gè)103藍(lán)白滑動(dòng)變阻器。整個(gè)光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)布置在一塊2010大小的洞洞板上。1602液晶用于顯示所測(cè)的轉(zhuǎn)速，單片機(jī)下方的兩個(gè)按鍵為控制按鍵，從左往右第一個(gè)為顯示每秒轉(zhuǎn)速控制鍵，第二個(gè)為顯示每分鐘的轉(zhuǎn)速

23、?？刂瓢存I右邊為一塊74LS74芯片，四個(gè)排針（用于接光電編碼器）和兩個(gè)1K電阻組成組成光電編碼器測(cè)速電路部分。單片機(jī)右邊藍(lán)白滑動(dòng)變阻器，通過調(diào)節(jié)藍(lán)白滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)液晶亮度。那個(gè)按鍵為復(fù)位按鍵，每按一次系統(tǒng)就復(fù)位一次，回到初始狀態(tài)。復(fù)位按鍵下方的藍(lán)白自鎖開關(guān)為電源開關(guān)，當(dāng)排針接好電源后，按下藍(lán)白自鎖開關(guān)則系統(tǒng)上電，按起藍(lán)白自鎖開關(guān)則系統(tǒng)斷電。藍(lán)白自鎖開關(guān)上方的紅色發(fā)光二極管為電源指示燈，當(dāng)系統(tǒng)接通電源時(shí)，指示燈亮，當(dāng)系統(tǒng)斷開電源時(shí)，指示燈暗。藍(lán)白自鎖開關(guān)下方的四個(gè)排針從上至下依次接5V的VCC,RXD,TXD,GND。使用前應(yīng)先上電。接上電源后由于開關(guān)斷開系統(tǒng)還未上電，按下藍(lán)白自鎖開關(guān)后，電

24、源接通。通上電時(shí)，首先單片機(jī)連接電源時(shí)，先是1602液晶第一行顯示welcome to use的字樣，第二行顯示real_speed: 0000。可以按顯示每秒速度的按鍵，也可以按每分鐘顯示的速度，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，液晶上就會(huì)顯示與所按下的控制鍵相對(duì)應(yīng)得轉(zhuǎn)速。如果是正轉(zhuǎn)，液晶第二行就會(huì)顯示real_speed: xxxx,如果為反轉(zhuǎn)，液晶上就會(huì)顯示real_speed:-xxxx。如果不按控制鍵液晶第二行就顯示real_speed: 0000。六、總結(jié)6.1 設(shè)計(jì)總結(jié)我的課題是基于51單片機(jī)的光電編碼器測(cè)速。當(dāng)我選擇了這個(gè)課題的時(shí)候，我就先開始想在平常生活中光電編碼器是怎樣的，可以怎樣測(cè)速，需要一些什

25、么器件。在確定了自己要設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的測(cè)速系統(tǒng)之后就開始列出做這個(gè)測(cè)速系統(tǒng)所需要的元器件。這個(gè)光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)是基于給定的顯示系統(tǒng)上設(shè)計(jì)的，所以在設(shè)計(jì)電路原理圖之前，我先要掌握給定的顯示系統(tǒng)原理圖的連接方式和連接原理。這一些都弄明白之后，我再考慮如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行外圍設(shè)計(jì)使之達(dá)到預(yù)想的功能。經(jīng)過一番斟酌，確定我的外圍硬件只需添加兩個(gè)輕觸開關(guān)，一些電阻，一塊74LS74芯片就可以實(shí)現(xiàn)光電編碼器測(cè)速的功能。由于我的希望焊得盡量緊湊。所以為了以后方便焊接，減少焊接錯(cuò)誤，需要在洞洞板軟件中的畫出洞洞板圖，設(shè)計(jì)線路的時(shí)候要盡量減少飛線的使用，畫完之后和給出的圖進(jìn)行對(duì)照，確定我沒有連接錯(cuò)誤之后，修正洞

26、洞板圖，使線路沒有斷路并且更加筆直，接點(diǎn)處沒有連線出頭，修正完后保存洞洞板圖。硬件設(shè)想好了，接下來，我就要給我所要設(shè)計(jì)的光電編碼器測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使之實(shí)現(xiàn)智能化。進(jìn)過了幾次調(diào)試之后，在keil軟件中我的程序顯示0 error。就開始畫DXP原理圖，采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的形式更加方便，只需要把系統(tǒng)分成各個(gè)小模塊，在元器件的接口上標(biāo)明該接口所連接單片機(jī)的對(duì)應(yīng)的引腳，再分區(qū)放置標(biāo)明模塊。圖的大體結(jié)構(gòu)畫完之后再和給出的圖進(jìn)行對(duì)照，確定我沒有連接錯(cuò)誤之后，修正DXP原理圖，使線路沒有斷路并且更加筆直。DXP原理圖畫完后，整個(gè)電路設(shè)計(jì)就算完成了。我的設(shè)計(jì)過程與思路大體就是這樣子。6.2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)我覺得一個(gè)課

27、題設(shè)計(jì)中的心得體會(huì)是非常重要的一部分，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累與總結(jié)。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之功能不斷完善，成為真己的東西。們安排了這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，給了我們學(xué)以致用的做好的實(shí)踐。對(duì)于這次課程設(shè)計(jì)，我們花費(fèi)了比較多的心思，既是對(duì)課程理論內(nèi)容的一次復(fù)習(xí)和鞏固，還讓我們豐富了更多與該專業(yè)相關(guān)的其他知識(shí)，比如軟件應(yīng)用等，在摸索中學(xué)習(xí)，在摸索中成長(zhǎng)，在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路

28、，這樣也能為資料的保存和交流提供了方便；我覺得在設(shè)計(jì)課程過程中遇到問題是很正常，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計(jì)又出錯(cuò)了。此次的設(shè)計(jì)，其實(shí)也是我們所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，讓我深深的認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)單片機(jī)要有一定的基礎(chǔ)，要有電子技術(shù)方面的數(shù)字電路和模擬電路等方面的理論基礎(chǔ)，特別是數(shù)字電路；也要有編程語言的匯編語言或C語言。要想成為單片機(jī)高手，我們首先要學(xué)好匯編語言，然后轉(zhuǎn)入C語言學(xué)習(xí)，所以我們不能學(xué)到后面就忘了前面的知識(shí)，更應(yīng)該將所學(xué)的知識(shí)緊緊的結(jié)合在一起，綜合運(yùn)用，所謂設(shè)計(jì)，就是要求創(chuàng)新，只有將知識(shí)綜合運(yùn)用起來才能真正的設(shè)計(jì)好。七、參考文獻(xiàn)1 楊長(zhǎng)

29、興、劉衛(wèi)國(guó).C+程序設(shè)計(jì)：中國(guó)鐵道部出版社2 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）：北京航空航天大學(xué)出版社3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）：高等教育出版社4 劉坤、趙紅波、張憲棟.51單片機(jī)C語言運(yùn)用（第二版）:人民郵電出版社5 閻石 數(shù)字電子計(jì)數(shù)基礎(chǔ)（第五版）：高等教育出版社附錄源程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit en=P02; /使能位sbit rw=P01;/讀/寫選擇位sbit rs=P00;/數(shù)據(jù)/命令選擇位sbit fensu=P11;/分速鍵sbit miaosu=P12;/秒

30、速鍵float w;float a=0;uchar k=2;/實(shí)際正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位 uchar real_gw,real_sw,real_bw,real_qw,expc_gw,expc_sw,expc_bw;/設(shè)置速度與實(shí)際速度的各個(gè)四位uchar num1,num2;float real;uint t;/定時(shí)器1中斷次數(shù)uchar code table1= welcome to use ; / 顯示設(shè)定速度uchar code table2=real_speed: 0000; /顯示實(shí)際速度void delay(uchar z) uchar x,y; for(x=100;x0;x-) for(y

31、=z;y0;y-);void write_com(uchar com) /寫命令函數(shù) rw=0;rs=0;en=0;P2=com;delay(5);en=1;delay(5);en=0; void write_date(uchar date) /寫數(shù)據(jù)函數(shù) rw=0;rs=1;en=0;P2=date;delay(5);en=1;delay(5);en=0; void display(uchar add,uchar expc_date) /顯示速度 write_com(0 x80+add); /寫命令 指針指向要寫數(shù)據(jù)的地址 write_date(expc_date); /寫數(shù)據(jù) delay(

32、10);/延時(shí)顯示 void init() TCON=0X0F; TMOD=0X15; EX1=1; EX0=1; EA=1;/開總中斷 ET1=1;/開啟T1中斷 TR1=1; /允許T1中斷 IP=0X08;/設(shè)置定時(shí)器1為優(yōu)先級(jí) TH0=0; TL0=0; TH1=(65536-1000)/256; TL1=(65536-1000)%256; write_com(0 x38);/顯示模式 write_com(0X0c);/不顯示光標(biāo) write_com(0X06);/ 顯示光標(biāo)移動(dòng)位置 write_com(0X01);/清屏 write_com(0X80);/顯示welcome to u

33、se for(num1=0;num116;num1+) write_date(table1num1); delay(20); write_com(0X80+0X40);/顯示real_speed 0000 for(num2=0;num216;num2+) write_date(table2num2); delay(20); void keyskan() if(miaosu=0) /判斷秒速鍵是否按下 delay(5); if(miaosu=0) a=1; while(miaosu=0); delay(5); while(miaosu=0); if(fensu=0)/判斷分速鍵是否按下 a=60

34、; while(fensu=0); delay(5); while(fensu=0); void real_speed() real=real*a; real_gw=(int)real%10; real_sw=(int)real%100/10;real_bw=(int)real%1000/100;real_qw=(int)real/1000; display(0 x4f,(0 x30+real_gw);display(0 x4e,(0 x30+real_sw);display(0 x4d,(0 x30+real_bw);display(0 x4c,(0 x30+real_qw); if(k=0

35、) display(0 x4b,0 x2d);if(k=1) display(0 x4b,0 x20); /主程序void main() init(); while(1) keyskan(); /外部中斷0程序 void exter0() interrupt 0 /反轉(zhuǎn)觸發(fā) k=0 ; EX0=0; EX1=1; TH0=TL0=0;/外部中斷1程序 void exter1() interrupt 2 /正轉(zhuǎn)觸發(fā) k=1; EX1=0; EX0=1; TH0=TL0=0; /定時(shí)器1中斷程序 void timer1() interrupt 3 TH1=(65536-1000)/256; /重設(shè)置初值 TL1=(65536-1000)%256; t+; if(t=1000) t=0; TR0=0;w=(TH0*256+TL0);real=w/200; TH0=0;TL0=0; real_speed(); TR0=1; 21