基于单片机的多功能转速表的设计

摘要
关于转速表的设计已经有很多可供参考,但大部分都是由机械式或模拟数字电路来实现的。 存在着体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少，而且采样时间长，难以测得瞬时转速。 由于单片机具有体积小、控制功能强等特点,故它在控制方面得到了广泛的应用。 我们所要设计的多功能转速控制系统就是以单片机为核心来实现智能化仪表。它具有功能多,功耗小、直观准确,可显示时间、限速报警系统、打印、瞬间转速等优点。文中阐述了该类转速表的光电传感器工作原理、结构及转速转换电路的设计。本设计采用的译码器是MC14499，它是MOTOROLA公司的高集成度LED显示驱动器，采用动态扫描方式显示驱动4个LED数码管。它集锁存、译码、驱动、扫描、时钟于一体。

关键词：转速表，单片机，驱动器MC14499

Abstract
On the rotational speed table design has many available, but mostly by mechanical or simulated digital circuits to achieve. There are large in size, precision low, not visual, electronics large, less functional and sampling time, it is difficult to detect instantaneous rotational speed. As the Micro Controller Unit with both small and control functions such strong characteristics, so it widely in control applications. We want multifunctional rotational speed control system is designed to the Micro Controller Unit as the core to achieve intelligent meters. It is more functional, small electronics, and visual accuracy, showing time, speed warning systems, printing, such as instant rotational speed advantage. The article explained the photoelectric sensors such rotational speed table operating principles, structure and rotational speed switching circuit design. The design is a decoder MC14499, which is integrated high degree LED Motorola companies that drive, a dynamic scanning driven four LED digital display control. It sets Suocun, decoding, driving, scanning, the clock on integration. 

Key words: the rotational speed, the Micro Controller Unit ,a decoder MC14499

前言
在工业过程实时控制中，转速的检测与控制一般占有很大的比重，它对系统的稳态误差及动态响应性能都有着至关重要的影响,特别在自动控制中，常常需要监视机器的运转情况并将其反馈给控制装置。所以，对于此类应用来讲，一个在较大速度范围内具有高分辨率的快捷而准确的测速系统是必不可少的。传统的模拟式测速仪受非线性、温度变化和元件老化等因素的影响，在转速检测过程中很难满足快速性和准确性的要求。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支.通用计算机系统主要用于海量高速数值运算,不必兼顾控制功能,其数据总线的宽度不断更新,从8位、16位迅速过度到32位、64位,并且不断提高运算速度和完善通用操作系统,以突出其高速海量数值运算的能力,在数据处理、模拟仿真、人工智能、图象处理、多媒体、网络通信中得到了广泛的应用;单片机作为最典型的嵌入式系统,由于其微小的体积和极低的成本,广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中,成为现代电子系统中最重要的智能化工具.因此单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展,成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。
全书共分12章，第一章是单片机的概述和多功能转速表设计的任务要求；第二～三章介绍多功能转速表的硬件结构和光检测器；第四章介绍AT89C51单片机的硬件结构；第五章介绍显示转速硬件结构；第六章介绍直流稳压电路的设计；第七章介绍看门狗电路及其在AT89C51复位电路中的功能；第八章介绍报警电路的硬件结构；第九章介绍多功能转速表的软件设计及程序框图；第十～十一章介绍单片机抗干扰技术和应用系统的调试、维护；第十二章介绍了微型打印机电路的设计。本次设计在参考文献的基础上，还有组员的研究与指导老师的精心指导，使得本次设计有充分的材料来说明其功能。在次谨向指导和帮助我完成设计的人表示诚挚的谢意。



目录
第一章 概述 3
1.1  单片机的发展 3
1.2单片机的应用 3
第二章 多功能转速表硬件电路 5
2.1 转速信号获取电路 6
2.2 M/T法测速原理 6
2.3转速计算及误差分析 7
2.4转速测量 9
第三章 产生脉冲的硬件部分介绍 10
3.1 光电转换电路 10
3.1.1 光电探测器的介绍 10
3.1.2 光检测器的设定 11
3.2运算放大器基本特性 11
3.2.1常用运算放大器类型 11
3.2.2运算放大器的基本参数 12
3.3  555施密特触发器结构图 14
3.3.1　施密特触发器的电路特点 16
3.3.2 施密特触工作原理 16
3.3.3 施密特触发器的应用 17
第四章 单片机 18
4.1 单片机AT89C51的了解 18
4.2 AT89C51的硬件部分简述 19
第五章 显示部分 21
5.1 键盘接口： 21
5.2 显示器接口： 23
5.3 LED显示器 26
5.3.1 数码管结构 26
5.3.2 数码管工作原理 27
5.3.3 LED七段数码管显示方法 27
第六章 直流稳压电源的研制 29
6.1　+ 5V 直流稳压电路原理 29
6.2 + 5V 直流稳压电路参数设计 30
第七章  看门狗电路 32
7.1 抗干扰与看门狗 32
7.2硬件方式和软件方式看门狗 32
7.2.1硬件看门狗 32
7.2.2软件看门狗 33
7.3硬件方式看门狗MAX831L 33
7.3.1 MAX813L的封装及引脚功能 33
7.3.2 MAX813L与单片机AT89C51接口电路图 35
7.3.3 MAX813L对直流的监控作用 35
第八章报警电路: 36
8.1声音报警电路 36
第九章 软件设计思路及方案 37
9.1软件设计概述 37
9.2 软件设计方案 37
9.2.1  主程序框图及程序编程 37
9.2.2 按键框图及程序编程 46
9.2.3 显示程序框图及程序编程 49
9.2.4、报警框图及程序编程 52
第十章 单片机软件和硬件抗干扰设计 54
10.1抗干扰的设计原则 54
10.1.1干扰的来源： 54
10.2  软件抗干扰设计 54
10.3硬件抗干扰的设计 55
第十一 单片机应用系统调试和维护 56
11.1 系统调试 56
11.1.1硬件调试 56
11.1.2软件调试 56
11.1.3计算程序的调试方法 57
11.1.4综合调试 57
11.2系统维护和维修 57
11.2.1 故障形成的原因 57
11.2.2 系统自检程序 58
第十二章打印机的设计 59
12.1 P-μP-40/16A微型打印机的接口信号 59
12.2 TP-μP-40/16A微型打印机与单片机的连接 59
12.3  打印机程序编程 60
总结 62
参考文献： 63
致谢 63