——基于单机的测速仪的设计 精简版2.doc

一、引言 (一)选题依据： 近30年以来，单片机迅速发展，速度之快令人惊讶，广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 在智能仪器仪表上的应用，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大；用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在；现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等；单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 通过这个毕业设计的训练，可以使我更好的掌握单片机，领会它的魔力，既学会了动手操作技能，又增加了自己对未来的信心。 二、芯片AT89C2051和辅助元件的介绍 （一）AT89C2051芯片 1.AT89C2051的性能和结构 AT89C2051是ATMEL公司生产的带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(EEPROM) 的8位单片机,它具有如下主要特性： （1）和MCS-51产品的兼容 ，2K字节可重编程闪速存储器 （2）耐久性：1,000写／擦除周期 ，全静态操作：0Hz～24MHz（3）两级加密程序存储器 ，128×8位内部RAM（4）15 根可编程I/O引线，两个16位定时器/计数器 ，六个中断源 AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。 这次采用的是T89C2051单片机芯片，T89C2051处理器功能方框图如图2-1所示。 图2-1 AT89C2051处理器的功能方框图 此外,从AT89C2051内部结构图也可看出,其内部结构与8051内部结构基本一致（除模拟比较器外）,引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致,但P1口、P3口有其独特之处。 （二）其他的辅助元件介绍 1.1838光敏三极管 1838三极管是一个应用比较成熟的光电产品，它是一个微关照输入，低电流输出的元件，它的外形见下图所示。一般情况下，它的输出都要经过一个较高放大倍数三极管的放大，才能提供给下一级电路使用。 2.CA3140运算放大器 它是一个DIP-8封装的集成芯片，它能进行所需的算术运算放大，它有两种 封装图。 它的内部结构如图2-4所示：其中，2脚为反向输入端，3脚为同向输入端，7脚接的是正电压，4脚接的是负电压，6脚为输出端，其它管脚在外面悬空。 图2-4 运算放大器CA3140内部结构图 3.ULN2003三极管阵列 它实质上是一个高电流的达林顿管，其管脚封装是DIP-16,用来辅助AT89C2051的输出端来输出数据，但同时它的输入端应接上拉电阻，这里用的是阵列电阻RNW1,它的数值为10K*8。 ULN2003内不仅仅有7个达林顿三极管，达林顿三极管集电极开路输出。步进电机需要一定的电压，一般至少需要高于6V电压。 4.MTF3461BSR数码管 此数码管是一个4位七段共阳极数码管，实物如下图所示。 数码管的管脚分为两类，一类为段的数码信号脚，一类为位的数码信号脚。 段的数码一般有7到8个引脚，4位数码管有4个位码引脚。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 这里共阳极的接法是，8个段的数码管引脚只用了7个，分别接7个10K的电阻、再接单片机的P口（哪组接口随你定，比如说P0口）。然后4个位码引脚分别通过4个驱动三极管再接电源。三极管这里选的是2N2222A。4个三极管的基极分别接4个1.2K电阻再接到单片机端口（比如P2口的某4个脚）。 三、基于单片机AT89C2051测速仪的设计 （一）电路