基于单片机的测速仪设计

华北理工大学轻工学院QingGongCollegeNorthChinaUniversityofScienceandTechnology课程设计报告课程名称：EDA辅助设计项目名称：基于单片机的测速仪设计专业班级：学号：姓名：成绩：一、项目说明转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，目前这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求。随着大规模及超大规模集成电路的发展，使得全数字测量仪器越来越普及，其转速测量仪器也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有很大提高。因此，本次设计的目的是：对各种测量转速的方法加以分析，针对不同的应用环境，利用AT89S52系列单片机设计一种全数字化测速仪器。本设计在通电后就会开始运行进行测速，由数码管进行显示当前转速，按下S1将会重置。二、项目原理图1、原理图VCC10uFEC1S110KR1VCC30pFC130pFC2OSC11OSC2211.0592MHzX1GNDP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78REST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.728PSEN29ALE30EA31VCC40P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039P2.627U3STC89C52GNDGNDABCDEFGHWE1WE2WE3WE410KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810KR9VCCZe1d2h3c4g5K46b7K38K29f10a11K112V1数码管CGAFBEDHWE1WE2WE3WE4Q1光电三极管200R10D1LED20kR1120kR13BG3DSD6kR12GNDVCCZ123US1VCCGNDGND图1项目原理图2、各部分说明（1）电源部分DC002插座是带有插入断开开关，中心脚为1脚，下面为2脚，侧面为3脚，插入时3脚断开。的一款给单片机提供5v电压的电源。123US1VCCGNDGND图2电源（2）STC89C52芯片STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDTC）电路，片内时钟振荡器。此外，STC89C52设计和配置了振荡频率可为0HZ并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78REST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.728PSEN29ALE30EA31VCC40P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039P2.627U3STC89C52图3STC89C52（3）单片机复位部分1）复位功能：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始。VCC10uFEC1S110KR1GND图4复位电路（4）数码管部分led数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。我采用的led数码管是段数为7段有的另加一个小数点，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，图6是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。图5数码管（5）光电传感器部分光电传感器是利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号从而检测被测目标的一种装置。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温和气体成分等；也可用来检测能转换成光量的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度和加速度，以及物体形状、工作状态等。光电式传感器具有非接触，响应快，性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。Q1光电三极管200R10D1LED20kR1120kR13BG3DSD6kR12GNDVCCZ图6光电传感器模块（6）单片机晶振部分外接晶振引脚XTAL1和TXAL2接外部晶振和微调电容的一端。振荡电路的频率就是晶体的固有频率。晶振电路结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率。晶振提高频率越高，单片机运行速度越快。单片机一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率上。30pFC130pFC2OSC11OSC2211.0592MHzX1GND图7晶振三、项目中的器件及其封装1、材料清单，如表1所示。表1项目材料清单CommentDesignatorFootprintQuantity10K1%R1R2R3R4R5R6R7R8R90805920K1%R10R130805230pf/50v5%C1C208052SW-PBS1SMD110uf/25v5*11EC1RB.2/.41STC89C52U3PDIP401Dc002US1DIP16K1%R11R1208052XTALX1HC-49S13641SV1203641BPW85CQ1RoHS12、项目中元器件及其封装（1）STC89C52单片机封装12345678910111213141516171819202122232425262728293031333435363738394032图8STC89C52（2）0805电阻封装21图9电阻（3）4位数码管封装121110987654321图10数码管（4）贴片按键封装12图11贴片按键（5）电源封装321图12电源（6）电容封装21图13电容（7）点解电容封装21图14点解电容（8）晶振封装12图15晶振（9）光电三极管封装图16光电三极管四、项目完成情况1、SmarPDF导出图（1）整个PCB（2）TopLayer（3）TopOverLayer（4）BottomLayer（5）BottomOverLayer底层丝印层无信息2、PCB的3D效果图五、心得体会1、项目完成过程中遇到的问题及解决办法由于之前做过秒表的结课设计所以此次测速仪的设计得心应手，画封装的技术也逐渐娴熟，所以没遇到什么难题。2、项目完成过程中的收获及体会经过这次的基于单片机的测速仪的设计，让我学到很多东西，但就我个人感觉而言，学到的东西，对我今后的学习有重要的指导作用，这次学习对我的确很重要，至少我认可了自己，在过去的三年里，还是学到了一些有用的课本知识。现在学到的东西，在书本上是学不来的，在以后的工作中一定也会用到的，一定要自己经历了，在实践中才学得到。这短暂的时间也许会对我的未来有大的影响。很感激学院提供这次学习机会给我，这次学习绝对是一次成长的机会。希望在以后的工作中，我今天学到的东西，能有用武之地。