数字转速测试仪的设计说明

1、 .PAGE58 / NUMPAGES60 .毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作与取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果与已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。论文（设计）作者签名： 日期：年月日毕业论文（设计）使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权农业大学可以将本毕业论

2、文（设计）全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为。论文（设计）作者签名： 日期：年月日指 导 教 师 签 名： 日期：年月日目录TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc201906651摘要 PAGEREF _Toc201906651 h IHYPERLINK l _Toc201906652Abstract PAGEREF _Toc201906652 h IIHYPERLINK l _Toc201906653主要符号表

3、 PAGEREF _Toc201906653 h IIIHYPERLINK l _Toc2019066541 绪论 PAGEREF _Toc201906654 h 1HYPERLINK l _Toc2019066551.1 数字转速测试仪背景资料 PAGEREF _Toc201906655 h 1HYPERLINK l _Toc2019066561.2 本次毕业设计的目的和意义 PAGEREF _Toc201906656 h 1HYPERLINK l _Toc2019066571.3 本次毕业设计的主要容 PAGEREF _Toc201906657 h 1HYPERLINK l _Toc201

4、9066582主控芯片ATMEL系统与开发工具简介 PAGEREF _Toc201906658 h 2HYPERLINK l _Toc2019066592.1 AT89C52系统概述 PAGEREF _Toc201906659 h 2HYPERLINK l _Toc2019066602.1.1 AT89C52系统 PAGEREF _Toc201906660 h 2HYPERLINK l _Toc2019066612.1.2 AT89C52的极限参数 PAGEREF _Toc201906661 h 3HYPERLINK l _Toc2019066622.1.3 引脚和封装定义 PAGEREF _

5、Toc201906662 h 3HYPERLINK l _Toc2019066632.2 AT89C52单片机开发工具简介 PAGEREF _Toc201906663 h 3HYPERLINK l _Toc2019066642.2.1 开发工具概述 PAGEREF _Toc201906664 h 3HYPERLINK l _Toc2019066652.2.2 开发工具主要技术指标 PAGEREF _Toc201906665 h 8HYPERLINK l _Toc2019066662.2.3 IDE 软件运行环境 PAGEREF _Toc201906666 h 8HYPERLINK l _Toc

6、2019066672.2.4开发工具与 PC 机硬件连接 PAGEREF _Toc201906667 h 8HYPERLINK l _Toc2019066683 数字转速测试仪系统介绍 PAGEREF _Toc201906668 h 7HYPERLINK l _Toc2019066693.1 数字转速测试仪系统组成、主要容和拟采用的方案 PAGEREF _Toc201906669 h 7HYPERLINK l _Toc2019066703.2硬件部分组成与框图 PAGEREF _Toc201906670 h 7HYPERLINK l _Toc2019066713.2.1硬件组成部分 PAGER

7、EF _Toc201906671 h 7HYPERLINK l _Toc2019066723.2.2原理框图 PAGEREF _Toc201906672 h 7HYPERLINK l _Toc2019066734 硬件部分 PAGEREF _Toc201906673 h 10HYPERLINK l _Toc2019066744.1 光电编码器EPC-755A PAGEREF _Toc201906674 h 10HYPERLINK l _Toc2019066754.1.1.光电编码器原理 PAGEREF _Toc201906675 h 10HYPERLINK l _Toc2019066764.1

8、.2 编码器的分类 PAGEREF _Toc201906676 h 10HYPERLINK l _Toc2019066774.1.3 EPC-755A编码器的介绍 PAGEREF _Toc201906677 h 11HYPERLINK l _Toc2019066784.1.4信号采集部分硬件电路图 PAGEREF _Toc201906678 h 12HYPERLINK l _Toc2019066794.2 显示部分 PAGEREF _Toc201906679 h 14HYPERLINK l _Toc2019066804.2.1 芯片特点 PAGEREF _Toc201906680 h 14HY

9、PERLINK l _Toc2019066814.2.2、MGLS-12032A的管脚介绍 PAGEREF _Toc201906681 h 14HYPERLINK l _Toc2019066824.2.3、MGLS-12032A的读写操作时序 PAGEREF _Toc201906682 h 15HYPERLINK l _Toc2019066834.2.4 MGLS-12032A电特性 PAGEREF _Toc201906683 h 16HYPERLINK l _Toc2019066844.3 电源部分 PAGEREF _Toc201906684 h 16HYPERLINK l _Toc2019

10、066854.3.1 电源设计注意事项和MAX1677的性能 PAGEREF _Toc201906685 h 16HYPERLINK l _Toc2019066864.3.2 MAX1677常用外围参数设定 PAGEREF _Toc201906686 h 17HYPERLINK l _Toc2019066874.4 PCB板的制作 PAGEREF _Toc201906687 h 20HYPERLINK l _Toc2019066885 软件设计 PAGEREF _Toc201906688 h 25HYPERLINK l _Toc2019066906 总结 PAGEREF _Toc2019066

11、90 h 27HYPERLINK l _Toc201906691致 PAGEREF _Toc201906691 h 28HYPERLINK l _Toc201906692参考文献 PAGEREF _Toc201906692 h 28数字转速测试仪的设计摘 要本课题介绍一种基于AT89C52 单片机系统的新型数字测速仪的测量原理、硬件组成和软件设计。该仪表采用了一种新的自动测速方法,在宽量程围实现了高精度、实时快速测量。数字转速测试仪采用光电编码器将采集到的数据通过处理之后，送到AT89C52单片机中进行转化后在液晶显示器上显示测得转速与方向。测速所要达到的标准是：测速围为02000转/分。重点

12、是适合硬件系统的程序语言选择，以与编程实现。难点是程序思路的确定，转速方向的硬件电路与软件实现，系统软件如何通过计算机编辑，编译。 此次设计必须将硬件与软件将结合，熟练掌握所用芯片的功能、时序等，以方便对数字转速测试仪各种功能的实现。 关键词：AT89C52；LCD显示；编码器；传感器 Design of Speed digital rotation testerAbstractThis paper introduces a new digital speed meter using a AT89C52 single chip microcomputer on the measurement

13、principle,hardware and software design. The instrument uses a new method of automatic guns: in the wide range of the realization of the high-precision, rapid real-time measurement. Speed digital rotation tester uses photoelectric encoder to collect through the data processing, then convert in the AT

14、89C52 MCU ,at last will be transformed in the LCD display of measured speed and direction.Measured speed to be achieved by the standard is: measured speed range is from 0 to 2000 r / m. The focus is how to suitable for the hardware system of programming language choice and programming. The difficult

15、y is the determination for the programming of ideas, the hardware circuit of speed direction,realize software, and how to edit and compile software system in the computer. The design must combine with the hardware and software, maste the function of timing of the chip, so as to facilitate the speed

16、of digital test instrument to achieve the various functions.Key Words: AT89C52; LCD display;Encord；Sensor主 要 符 号 表 r 转速C 电容R 电阻U 电压I 电流T 周期F 频率D 占空比时间常数1 绪论1.1 数字转速测试仪背景资料目前，在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合。例如，在发动机，电动机，卷扬机，机床转轴等旋转设备的测试，运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速或瞬间转速。对于工业测试，水利，机械等方面，转速是重要的控制参数之一。尤其机在工业测试系统中，大部分

17、旋转仪器无法测定目前的转速，从而无法安全有效地械设备进行故障预防，无形中降低了系统的安全性，增加了设备维护的成本。因此，如何利用先进的数字技术和计算机技术改造传统的工业技术，提高监控系统的准确性，安全性，方便性是当前工业测控系统急需解决的难题。1.2 本次毕业设计的目的和意义为了能精确的测量转速外，还要保障测量的事实性，要求测的瞬时转速。随着微型计算机的广泛使用，特别是高性能/价格比的单片机的涌现，转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字法。智能化微电脑式代替了一般机械式或模拟量结构。在工业测控系统中，转速是最为重要的参数，因而测转速是个重要而又有意义的课题。1.3 本次毕业设计的主要容数字转速

18、测试仪系统设计包括硬件设计和软件设计两部分容。在设计中要了解掌握单片机关于C语言的编程，数字电路，模拟电路技术；熟练掌握ATMEL系列单片机工作原理与应用技巧；自主设计系列软、硬件. 主要采用光电脉冲编码传感器，通过89C52单片机与其他功能芯片实现高精度转速测试，通过算法处理后在液晶显示器上显示测得转速与方向。 2主控芯片ATMEL系统与开发工具简介AT89 系列单片机是ATMEL 公司的8 位Flash 单片机系列，这个系列单片机的最大特点是在片含有Flash 存储器。因此, 在应用中有着十分广泛的前途, 特别是在便携式省电与特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用.一. 89 系列单片机特

19、点：AT89 系列单片机和8051 系列单片机是兼容的。这个系列对于以8051 为基础的系统来说, 是十分容易进行取代和组成的，故而，对于熟悉8051 的用户来说, 用ATMEL公司的89 系列单片机进行取代8051 的系统设计是轻而易举的事.二、89系列单片机的优点：1.部含Flash存储器 2.和80C51插座兼容 3.静态时钟方式 4.错误编程亦无废品产生 5.可进行反复系统试验 三、89系列单片机部结构 ：89系列单片机的部结构和80C51相近，它主要含有如下一些部件。 1. 8031CPU 2. 振荡电路 3. 总线控制部件 4. 中断控制部件 5. 片Flash存储器 6. 片RA

20、M 7. 并行I/O接口 8. 定时器 9. 串行I/O接口 鉴于ATMEL公司的产品具有上述优点，综合本次毕业设计题目难易程度分析，使用此主控芯片的外围电路结构简单，价格便宜实惠，易于操作，故选用AT89C52单片机作为本次毕业设计的主控芯片。2.1 AT89C52系统概述2.1.1 AT89C52系统AT89C52单片机与Inter 80C51单片机在多方面方面完全兼容。其主要工作特性是：A、含8KB的flash存贮器，擦除次数1000次B、含256字节的RAMC、具有32根可编程I/O线D、具有3个可编程定时器E、具有8个中断源，6个中断矢量，2级优先权的中断结构F、具有1个全双工的可编

21、程串行接口通信G、据有1个数据指针DPTRH、两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式I、具有可编的3级程序锁定位J、AT89C52的工作电源电压的典型值为5VK、AT89C52的最高工作频率为24MHz具有片上电复位、时钟振荡器的AT89C52能独立完成工作的片上系统。FLASH 存储器还具有在系统重新编程的能力，可用于非易失性数据存储。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。 AT89C52有低电压编程和高电压编程两种模式。低电压编程可用于在线编程，高电压编程于一般的EPROM编程器兼容。 AT89C52单片机的芯片封装顶端有编程电压标志。2.1.2 AT8

22、9C52的极限参数AT89C52的极限参数工作温度-55 to +125储藏温度-65 to +150任意引脚对地电压-1.0V +7.0V最高工作电压6.6V直流输出电流15.0mA2.1.3 引脚和封装定义每种器件都可在工业温度围（-45到+85）用 2.7V-3.6V 的电压工作。端口 I/O 和/RST 引脚都容许 5V 的输入信号电压。AT89C52 采用 42 脚 PDIP,TQFP和PLCC 封装。引脚功能 说明P0口8位漏极开路的双I/O口低字节地址/数据复用线，可驱动8个TTL负载P1口8位准双I/O口用户准备的双向I/O口，可驱动4个TTL负载P2口8位准双I/O口外部扩展

23、作高8位地址，可驱动4个TTL负载P3口8位准双I/O口普通I/O口兼替代功能，可驱动4个TTL负载RST复位输入信号高电平有效，振荡器稳定工作两个机器周期器件复位 EA/Vpp外部ROM访问允许信号EA=1ROM读取从内部程序存贮器开始；反之外部开始PSEN外部ROM读选通信号低有效时，程序存贮器的内容被送至P0口ALE/PROGG低字节地址锁存信号实现低字节地址/数据的分时复用Vcc电源电压输入无特殊说明GND电源地无特殊说明XTAL1XTAL2时钟输入1时钟输入2适用片内振荡器时连接外部石英晶体和微调电容适用片内振荡器时连接外部石英晶体和微调电容2.2 AT89C52单片机开发工具简介2

24、.2.1 开发工具概述TKStudio集成开发环境（IDE）从诞生到现在，经过一年多的发展,已逐渐趋于成熟，功能完善，界面美观高效，接口灵活丰富，运行稳定可靠，是目前最好的51开发环境。版本TKStudio V2.5，对我公司新版B系列仿真器高级功能64K深度代码追踪、代码覆盖、数据覆盖，数据访问（读写）断点等，提供完全支持。模块化软件在发展过程中，逐步贯彻结构化、模块化思想，将程序主体框架与扩展模块（组件）分开实现，降低了程序之间的耦合性，为软件的进一步发展奠定了基础，具备了小组开发能力。为了支持公司越来越多的仿真器型号，定义了通用硬件驱动接口，并向下兼容KEIL的仿真器驱动（功能有所加强）

25、，从而有效的利用了公司现有的资源，具备了支持硬件无限升级能力。定义外围设备接口，以便轻松加入各种芯片的软件、硬件仿真支持，实现不同芯片设备（端口、定时器、串口、I2C、ADC等等）的动态切换。定义软件仿真接口以支持各种芯片的软件仿真。编辑器编辑器自1.0发布之后不断改进，在突出方便好用的原则下，具备了鲜明的个性风格。智能括号匹配加亮，块注释，头文件和实现文件交叉参考，鼠标右键直接打开包含文件等为C语言的开发带来极大的方便。语法编辑器带关键字突出显示、智能缩排、括号匹配并可加粗亮显，减少复杂程序的输入错误，体贴人性化设计。完全中文支持，杜绝半个汉字现象。自动感知文件变化，避免灾难性后果。支持文件

26、查找、替换，可设置书签，并具有文件搜索的强大功能。编译调试TKStudio具备了完全的编译器选项，长文件路径编译支持，并可直接利用其他编译工具生成的omf文件，这是优于国其他厂商的IDE的关键之一。TKStudio软件仿真、硬件调试、反汇编、复杂变量观察、存察看、仿真器设置，功能相当完善，是真正意义上的集成开发环境。1. 可导入Keil uV2工程，充分利用已有的资源。2. 提供在线编辑、修改和编译错误、警告定位。软件修改除错一气呵成！3. 项目管理功能强大灵活，工程文件的添加、修改更方便合理。a) 分Target、Group、File三级结构，可随心所欲设置File、Group、Target

27、编译参数。b) 使用keil编译工具时，可灵活设置目标模块和列表文件的输出路径，使工程结构更清晰。c) 支持多模块、混合语言调试。4. 编译后自动列出工程文件中所有头文件5. 强大的程序和数据存储空间定位编辑、观察和修改（支持数据填充）功能，图形化工具。数据可按不同数制，不同类型显示，红色指示变化数据。6. 支持鼠标获取显示变量。7. 强大的C语言特性支持。变量窗可观察修改联合、结构体、多维数组与其成员（成员可单独查看），指示数据变化。支持C指针运算符“*”、“&”“-”，可直接观察变量的地址与指针的容。如“&P2”，查看P2的地址与容。8. 自动跟踪收集局部变量。9. 支持显示模块和符号信息

28、，支持函数（子程序）定位。10. 各调试窗口支持多种数据格式：十进制（85）、十六进制（0X55、55H）、二进制（01010101B）等格式。11. SFR寄存器和位窗口，根据仿真芯片的不同动态改变，并提示寄存器的主要功能和用法。12. 增强的硬件调试功能a) C程序调试时可选择是否执行到“main()”函数，零起始时，单步、步越均一步到位，决无keil的延迟。b) 智能识别“for(int i=0;i10000;i+)”等指令，一步完成。c) 支持不运行跳转，方便子程序（函数）的调试。2.2.2 开发工具主要技术指标A、支持的目标系统：所有89C51系列单片机与其兼容产品；B、系统时钟：最

29、大可达24MHz;C、通过RS232（USB）接口与PC机相连；D、支持汇编语言和 C51 源代码级调试；E、第三方工具支持（Keil C）。2.2.3 IDE 软件运行环境要求PC机能够运行开发工具软件并能与串行适配器通信。对 PC 机有如下系统要求:A. Pentium Pentium-II 或兼容处理器的PC;B. Windows95 Windows98 Windows NT4.0;C. 至少16MB RAM;D.至少20MB 硬盘空间。2.2.4开发工具与 PC 机硬件连接所有的Keil 产品都自带一个安装程序和安装说明非常易于安装根据您得到的软件途径不同软件的存放格式可能不同.3 数

30、字转速测试仪系统介绍3.1 数字转速测试仪系统组成、主要容和拟采用的方案数字转速测试仪控制系统由硬件和软件两部分组成，其中硬件主要完成转速信号的测量以与LCD显示等部分。而软件则完成信号的采集、处理、LCD液晶显示等功能。本课题拟通过使用光电脉冲编码器对转速系统进行检测，将传感器输出的脉冲信号通过施密特反向器74LS14，一个74LS121和两个与门构成的转向区别电路输出的频率信号输入至单片机定时/计数器T0（T0工作在计数方式）和定时/计数器T1，最后通过LCD液晶显示。而在单片机中利用软件编程实现对信号的处理，转换，转速的测量，转向的判定以与显示功能。3.2硬件部分组成与框图3.2.1硬件

31、组成部分其硬件部分采用的芯片主要有:16位微处理器AT89C52,EPC-755A光电脉冲编码器,LCD液晶显示芯片MGLS-12032A,电压转换芯片MAX1677,74LS00,74LS04,六施密特反向器74LS14,单稳态触发器74LS121,两节1.5V电池,电阻电容等常用器件若干.3.2.2原理框图系统框图如图3.1所示。转速设备与传感器信号采集信号调理电 路CPU控制电路AT89C52为核心LCD显示图3.1 数字转速测试仪系统硬件原理框图4 硬件部分4.1 光电编码器EPC-755A4.1.1.光电编码器原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数

32、字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90。4.1.2 编码器的分类根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法与信号输出形式，可分为增量式、绝对式以与混合式三种。1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A

33、、B和C相；A、B两组脉冲相位差90，C相用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。2绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应

34、的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国已有16位的绝对编码器产品。3混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。4.1.3EPC-755A编码器的介绍EPC755A是美国ENCODER P

35、RODUCTS公司生产的微型光电编码器，具有重量轻、体积小、耐碰撞、易安装等优点，其直径和长度均为1.5英寸，采用能保证多年可靠工作的金属结构，具有多种灵活的安装方式，能大大降低安装成本。该光电编码器输出为双通道正交信号，具有校正基准信号，可方便地实现双向计数。EPC755A光电编码器的主要性能参数如下：输入电压：528VDC(最小4.75V，最大28.0V)；输出电流：最大100mA；输出信号：2路计数脉冲，1路基准脉冲；基准信号：每圈输出1个脉冲，中心与通道A波形重合；测量围：最大可测旋转速率为7500转/分；工作温度：最高可达100；频率响应：100kHz,最高200kHz；分辨率：最低

36、1个脉冲/圈，最高6000个脉冲/圈，中间有55种分辨率可 供选择；安装方式：柔性方式，伺服方式，法兰盘方式；使用寿命：平均10万小时；重量：柔性100克，伺服90克；转轴方向：双向；工作精度：两圈间误差0.01。图4.2 光电编码器输出电路类型（b）图4.3 顺时针旋转时输出的信号波形（a）4.1.4信号采集部分硬件电路图增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其码盘比绝对编码器码盘要简单得多且分辨率更高。一般只需要三条码道，这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道的意义，而是产生计数脉冲。它的码盘的外道和中间道有数目一样均匀分布的透光和不透光的扇形区（光栅），但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转

37、动时，它的输出信号是相位差为90的A相和B相脉冲信号以与只有一条透光狭缝的第三码道所产生的脉冲信号（它作为码盘的基准位置，给计数系统提供一个初始的零位信号）。从A，B两个输出信号的相位关系（超前或滞后）可判断旋转的方向。由图3（a）可见，当码盘正转时，A道脉冲波形比B道超前/2，而反转时，A道脉冲比B道滞后/2。图3（b）是一实际电路，用A道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与B道整形波相与，当码盘正转时只有正向口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。因此，增量编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。通常，若编码器有N个（码道）输出信号，其相位差为/ N，可计数脉冲为

38、2N倍光栅数，现在N=2，则相位相差/2。图4.5 信号采集电路图在图中，光电编码器将采集到的A，B两相信号通过,六施密特反向器74LS14处理成一系列方波,A相再经过单稳态触发器保持与B相的信号相与之后分别接入到单片机的T0和T1口。4.2 显示部分MGLS-12032A为精电公司出品，置SED1520控制驱动器的图形液晶显示模块点阵数120*32，点大小0.6*0.425mm，模块尺寸75.0*54.0mm,视频尺寸60*26.5mm。MGLS-12032A液晶模块是由两片SED1520来驱动的，两个SED1520都只用了其中的60个列驱动口，分别驱动液晶显示器的左右半屏，它可直接与8位微

39、处理器相连，集行、列驱动器于一体，因此使用起来十分方便，作为藏式控制器被广泛应用于点阵数较少的液晶显示模块。4.2.1 芯片特点（1）置显示RAM区RAM容量为2560位。RAM中的1位数据控制液晶屏上一个点的亮灭状态：“1”表示亮， “0”表示暗。（2）具有16个行驱动口和16个列驱动口（3）可直接与80系列微处理器相连，亦可直接与68系列微处理器相连。（4）驱动占空比为116或132。（5）可以与SED1520配合使用，以便扩展列驱动口数目。4.2.2、MGLS-12032A的管脚介绍MGLS-12032A管脚功能说明管脚名称功能 说明1GND逻辑电源地-2Vcc逻辑电源+5V-3V0工作

40、负电压提供对比度调节负电压4A0数据/指令通道选择A0=0选择数据通道；A0=1选择指令通道5R/W读/写选通信号R/W=0写操作；R/W=1读操作6E1控制器1的读写选通信号E1=0禁用；E1=1允许使用7E2控制器2的读写选通信号E1=0禁用；E1=1允许使用8NC空-916DB0DB7三态数据总线-4.2.3、MGLS-12032A的读写操作时序MGLS-12032A有两种读写操作时序，分别对应于68系列MPU和80系列MPU。图4.6 （1）80系列MPU操作时序（RES = 0）在WR或RD低电平期间，数据被写进或读出。图4.7 （2）80系列MPU操作时序（RES = 0）在E下降

41、沿处，数据或指令被锁存进MGLS-12032A部的数据或指令寄存器。在E高电平期间，数据或状态被读到数据总线之上。有些模块，提供了时序选择引脚RES，用户可以自由选择以上两种时序。4.2.4 MGLS-12032A电特性绝对最大围（VSS0V，VDDV1V2V3V4V5）图4.8 液晶显示原理图图如图，V0是液晶驱动电压，是一个负电压，用于调节液晶对比度。因为液晶材料的物理特性，液晶的对比度会随着温度的变化而变化，所以所加的负电压值应该随温度做相应的调整，大致是温度变化10，电压变化不到1V,为满足这一要求，可做一个温度补偿电路或者安排一个电位器整负电压值。在应用正负电压供电的液晶模块式时，电

42、源的接线要特别注意，否则会烧毁芯片，在应用中，最好先加逻辑电压VDD，滞后50ms左右再加V0,再关断电源时，先关断V0，再滞后50ms后关断VDD。要在液晶模块上显示一个字符，需要三个最基本的控制操作：分别向两个SED1520控制器写指令代码,写显示数据和读显示数据。完成这三项的前提是相应SED1520处于准备好的状态，当SED1520处于忙的状态时，除了读状态字指令外，其他指令均不起作用。因此在访问SED1520前，都要先读取控制器当前状态，判断是否准备好。图中采用并行接口，这样比较适合与利用总线控制，把写数据代码，读状态字，写显示数据，读显示数据都映射到数据存储区，每个操作对应一个地址。

43、由图所示，可以得到各操作的对应地址如下：写指令代码地址（E1）：8000H.读状态字地址（E1）:8200H.读显示数据地址（E1）:8100H.写显示数据地址（E1）:8300H.写指令代码地址（E2）：4000H.读状态字地址（E2）:4200H.读显示数据地址（E2）:4100H.写显示数据地址（E2）:8300H.在本实验中用复位开关实现单片机的复位。另外由于实验对单片机的波特率没有太大的要求，只要满足一般的标准即可，我们选用单片机的常用晶振频率12MHZ。而AT89C52是LCD显示的控制器，控制字符的发送和点阵显示的时序。由于LCD部含有控制器，因此它与单片机之间不需要驱动芯片。L

44、CD在单片机的控制下，按照要求的格式显示接收到的数据。由于LCD并没有独立的片选信号，所以使用单片机的读写信号进行选通，而74LS00,74LS04则是转换读写信号的电平，同时作为片选信号。E1和E2连接经过74LS00,74LS04转换后的单片机读写信号，作为单片机对LCD的片选信号;A8是单片机对LCD的数据/指令通道选择信号；A9是单片机对LCD的读写选择信号；D0D7是单片机和LCD的数据总线。4.3 电源部分4.3.1 电源设计注意事项和MAX1677的性能 由于在单片机系统中使用液晶显示模块，不可避免的要用到两种或两种以上的电源需求，这就是电源部分要解决的关键问题。在设计具体的电源

45、模块时要注意如下几个问题：1.为降低系统功耗，减小仪表体积，应尽可能选用CMOS器件。2.根据容许的空间和需求的容量合理的选择电池，最好为普通电池。3.选用的合适的电源稳压变换器件，在满足电源需求的前提下，使电源模块的外围电路简单，减小占用的空间。 MAX1677是双电压输出升压DC-DC变换器，输入电压围较大（0.75.5V）.主要性能如下：允许的电压围：0.75.5V。主要输出：2.55.5V可调电压，预设值3.3V输出，最大输出电流可达350mA。第二输出：可谓LCD对比调节提供-28+28V围的电压。电源效率：95%。其他性能：20uA静态工作电流，1uA关断维持电流和电池欠电压监测。

46、表1 MAX1677 的管脚功能4.3.2MAX1677电路结构表1 列出了不同电池供电情况下可获得的最大输出电流，输出电压已被预置为3.3V，也可通过外部电阻调节调节。围在2.5V 到5.5V 之间。表1主升压电路输出电流4.3.2 MAX1677常用外围参数设定（1）主电源输出电压的设置FB 接地主电源输出为预置的3.3V 如设置成可调输出首先在2.5V 到5.5V 围选定合适的输出电压VOUT 然后在10k到200k之间选择R4 用下式计算R3R3=R4 VOUT/1.25 -1（2）LCD 输出电压设置LCD 偏压电路包括片N-沟道DMOS 开关可产生高达28V 的正向或负向电压LCD

47、输出电压的极性由LCDPOL脚控制见表2负电压输出时连接电路如图4所示LCDPOL还可将LCDLX 端的最大电流限制从350mA降到250mA 这样在给较小尺寸的LCD 供电时通常小于15 平方英寸LCD 负载电流10mA 就可使用更小体积的电感表2 LCD 输出极性设置LCD 输出电压由外置电阻R1 R2 设置图三所示先在10k到200k之间选择R2的阻值然后计算R1 正压输出时将LCDPOL 连到OUT LCDFB 门限为1.25V 按下式计算R1：R1=R2 VLCD/1.25V -1负压输出时将LCDPOL 连到GND LCDFB 门限为0 如图4 按下式计算R1：R1=R2 x |V

48、LCD| /1.25（3）低电压检测MAX1677片比较器可检测电池电压当LBI脚的电压低于614mV时LBO输出为低电平低电压检测门限可通过两个外加电阻设定图3 LBI 输入电流小于50nA 因此在合适的围可选取较大的阻值R60.2mm; 2oz0.4mm13.防焊点与线路最小距离0.15mm以上14.防焊点与防焊点最小距离0.25mm以上15.靠板边之零件孔距离板边最小需满足板厚5 软件设计51通常有二种编程语言，即汇编语言和C语言。汇编语言是低级语言，能够直接操作硬件，并且生成机器码的效率高。但汇编对平台的依赖性强，可移植性差，开发效率低。 而C语言则处于二者之间，移植性比较好，代码效率

49、也比较高，可以对部分硬件直接访问。开发效率较高。写得好的C代码，可移植性是很好的，很多时候都不用修改或者只做少量修改。在目前的嵌入式系统中，C语言是使用最广泛的语言。它最早是由Dennis Richie于1973年设计并实现。它的产生同UNIX系统之间具有非常密切的联系C语言是在UNIX系统上开发的。而无论UNIX系统本身还是其上运行的大部分程序，都是用C语言编写实现。同时，它同样适合于编写不同领域中的大多数程序。C语言已经成为全球程序员的公共语言，并且由此产生了当前两个主流的语言C+和Java它们都建立在C语言的语法和基本结构的基础上，而且现在世界上的许多软件都是在C语言与其衍生的各种语言的

50、基础上开发而成。目前，在微机上广泛使用的C语言编译系统有Turbo C、Borland C+、Microsoft Visual C+等。虽然它们的基本部分都是一样的，但还是有一些差异，本书采用Turbo C作为上机编程调试环境。一、C语言特点C语言是一种由ALGOL语言派生和发展起来通用流行的程序设计语言，许多大型软件均采用C语言编写，它同时具有汇编语言和高级语言的特性。具体地说，它具有如下特点： (1)语言简洁，结构紧凑，使用方便、灵活。(2)运算符极其丰富，数据处理能力强。(3)数据结构丰富。(4)具有结构化的控制语句，是一种模块化的程序设计语言。(5)另外，函数是C语言的基本单位，用函数

51、作为程序模块的基本单位，以实现程序的模块化。(6)可移植性好。 C语言提供了某些接近汇编语言的功能，能直接访问物理地址，直接对硬件操作，从而有利于编写系统软件。这些是C语言的一般特点。正是由于这些特点，使得它的应用非常广泛。论文中设计的数字转速测试仪设计软件所要完成的主要功能有：1 设置系统初始状态2 速度信号的采集、显示上述功能主要由主程序、转速信号测量子程序、定时器程序、显示子程序、数据处理子程序这几个部分完成。主程序设计软件主程序主要完成进行定时器的初始化，包括关除T2外的所有定时/计数、设定计数初值等，同时断开各电器设备的电源。其程序流程图如附件（流程图1）所示。在软件设计中，对转速的

52、处理我们应用的原理是：将编码器采集到的数据处理之后分别送至T0和T1口，利用单片机的定时/计数作用实现片计数.在软件中，我们设定光电编码器转轴每转一周（360）编码器就产生64个脉冲，则在转速为Rr时输出的脉冲数为Nts=Rr644 (Rr为实际速度，单位为转/min)，则Nts=Rr256。则Rr=Nts/256。其中Ts用单片机的定时/计数功能完成，利用中断监测定时时间是否结束，设定中断时间为10 ms。另外，还要设定各个数据的存储单元地址。初始化完成后，系统将正常运行，并进行转速的控制等操作。针对本次毕业设计题目的难易程度，软件实现上尽量完善数字转速测试仪的功能。总 结本学期的毕业设计是

53、在老师的指导下完成的，毕业设计不单单是对一个题目的研究学习，而重点是在检验一个人在大学四年里所学知识掌握程度与综合能力的发挥。通过本次设计可以从侧面反映出一个合格大学生的综合素质，不只是理论而更在实践操作。在本次毕业设计中，我系统地学习了有关单片机C语言编程方面相关的知识，同时了解了如何利用网络资源和单片机的知识来实现硬件电路功能。在理解硬件电路原理的基础上进行编程，并在老师的要求和指导下我对设计方向进行不断的调整，使之更适应于本次设计的要求。总之，通过本次毕业设计使我学会了一定的理论知识还学会了如何去查阅各类资料、书籍、网络检索。在现在社会高速发展大趋势下，掌握尽可能多的信息资料显得尤为关键

54、。学会如何快捷、方便、准确的查阅自己所需要的资料是我的最大收获之一。为了查一个原理或知识点，可能会触与到很多知识，很长见识！经过查阅多种参考资料，才能更深刻的理解，从而将书本上的理论应用于今后的实际工作中去，这种能力的培养对我将来的工作和实践将会起到巨大的促进作用。致 转眼之间本学期已经结束了，毕业设计也接近尾声。本次毕业设计工作是在王丽娟老师的关心和指导下顺利完成的。感王丽娟老师的指导和教诲。王丽娟老师孜孜不倦、谆谆教导、宽已待人的崇高品质对学生将是永远的鞭策。学生在毕业设计期间的工作自始至终都是在王丽娟老师全面、具体的指导下进行的。王老师细心的教导、而严谨的作风，对学生耐心的讲解，使学生收

55、益匪浅，终生难忘。此外，还要感在实验室一起学习钻研的其它同学，他们给予本人许多帮助。非常感。参考文献1王幸之等.单片机应用系统抗干扰技术.：航空航天大学.2000 2 何立民.MCS51系列单片机应用系统设计M ：航空航天大学，2000 3 王福瑞.单片机测控系统设计大全.航空航天大学,2003. 4 何立民.单片机应用技术选篇（5）M.：航空航天大学，1997. 5 余永权,小青,林康.单片机应用系统的功率接口技术.：航空航天大学，1992 6 新技术在传感器发展上的应用. 世界电子元器件.2002.12 7 俊谟.单片机中级教程.:航空航天大学.20008 光东.单片微型计算机原理与接口技

56、术. 华中理工大学.19999 舒怀林.单片机原理与接口技术M.：华中科技大学，2001 .10 房小翠.单片机实用系统设计技术M.：国防工业，1999.11 沙占友,家怡,孟志永等 集成化智能传感器原理与应用M ：电子工业 2004 12 何立民.单片机应用系统设计M ：航空航天大学 200513 振江,杜铁军,群.流行单片机使用子程序机应用实例M 电子科技大学 2002 14 余永权,汪明慧,黄英.单片机在控制系统中的应用M 电子工业.2003 15 琢金.C8051F300系列单片机应用数据手册M. :市新华龙电子,2003.12 16 Feedback control of dynam

57、ic systems/Gene F.Franklin.et al. -4th ed. -Englewood Cliffs:Prentice-Hall, Inc.,2002 17 Computer engineering hardware design:hardware design /M.Morris Mano. -Englewood Cliffs:Prentice-Hall, Inc.,1988 18 Automatic control systems/Benjamin C.Kuo. -7th ed. -New York:Wiley, John & Sons Inc. Pub.,199519

58、 王幸之,钟爱琴，王雷等主编. AT89系列单片机原理与接口技术. ：航空航天大学. 2004.520科技主编.单片仅应用系统开发实例导航.:人民邮电. 200321铁力，关振海，继红，彦卿主编. 传感器与其接口技术.：. 1998. 16020122洪水棕主编. 现代测试技术.：交通大学. 200224风强，兰婵丽主编. 单片机语言C51应用实战集锦. :电子工业. 2005.525何勇,王生泽主编.光电传感器与其应用.：化学工业. 2004.4 20120326王桂良，明义主编. 单片机使用技术 第二版.：大学. 2003.927付值桐，珍主编.单片机原理与应用技术.：清华大学. 2003

59、.928 Ramon Pallas_ArenyJohn G. Webster 编著.论 译传感器和信号调节. : 清华大学 第二版. 200329 J.R.R Mayer. High-Resolution of rotary encoder anolog quadrature Singles IEEE Trans.Instrum.Meas 43.1994.49449830 E.Benes.M.Groschl,W.Burger,and M.Schmid. sensors based on piezoelectric resonators.sensors and Actuators A . 48

60、1995. 121 31 E.M.Petiu.Absolute Position measurement using a pseudorandom biuary encoding IEEE Instrm.meas.magezine 1.September 1998.192332 ATHEL. 8 bit.Microcontroner with 4K Bytes flash AT89C51 200033 于永权编著. ATMEL 89系列芯片应用技术.：航空航天大学. 2002附录1：protel原理图附录2：主流程图（a）附录3：LCD显示流程图（b）附录4：CWE1()子程序流程图（c）附录