基于51单片机数显转速表的设计与制作
摘 要：转速表在自动化生产设备和旋转运动装置中的应用十分广泛。传统的转速表大部
分都是由机械式或模拟数字电路来实现的，典型的机械式转速表具有结构简单实用的特点，被广泛应用于汽车上；而电子数字式的转速表由光电或霍尔传感器获取信号，通过对脉冲进行计数而推算出转速。但这两类传统的转速表都存在着体积大、精度底、不直观、功耗大、功能少，而且采样时间长，难以测得瞬时转速的缺点，而基于单片机的数显转速表由于单片机体积小、控制功能强等特点在控制方面得到了广泛的应用。我们所要设计的单片机数显转速表就是以单片机(AT89S51芯片)为核心来实现智能化的，它具有工作稳定、非接触、功耗小、高精度、LED数码显示等优点。文中详细阐述了该类转速表的反射式光电传感器的工作原理、结构及转换电路的设计，还有方案的选用、软硬件的选择设计和系统的组建调试以及最后的参数指标测试、数据分析等。
关键词：转速表 反射式光电传感器 单片机 AT89S52 记录定时器 设计 制作
1.概述
1.1单片机
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
1.2单片机的发展过程
（1）、单片机形成阶段
1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。在单芯片内完成了CPU、存储器、I/O接口等部件的集成；但存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。 （2）、结构成熟阶段
1980年，Intel公司推出MCS-51系列单片机。其存储容量增加，寻址范围扩大（6K），结构成熟。现在，MCS-51已经成为公认的单片机经典机种。 （3）、性能提高阶段
近年来，各半导体厂商不断推出新型单片机芯片，控制性能优越、种类繁多。典型的产品如Atmel公司的AT89C51RD2单片机。
1.3单片机的特点
（1）、结构上突出控制功能 （2）、使用上易于产品设计
1.4单片机的应用领域
（1）、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。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 （2）、机电一体化产品
机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。 （3）、实时工业控制
单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便的实现。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。 （4）、分布系统的前端模块
在复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。 （5）、家用电器
家用电器是单片机的又一重要领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、航天器等均有单片机的广泛应用。
2.芯片介绍
2.1 AT89S52芯片简介 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存
储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
2.2主要性能
1. 与MCS-51单片机产品兼容；
2. 8K字节在系统可编程Flash存储器； 3. 1000次擦写周期；
4. 全静态操作：0Hz-33Hz; 5. 三级加密程序存储器； 6. 32个可编程I/O口线； 7. 三个16位定时器/计数器； 8. 6个中断源；
9. 全双工UART串行通道； 10. 低功耗空闲和掉电模式； 11. 掉电后中断可唤醒； 12. 看门狗定时器； 13. 双数据指针； 14. 掉电标识符。
2.2 AT89S52的基本结构
AT89S52结构框图
2.3AT89S52单片机的封装
具有总线扩展引脚DIP40封装： （1）、电源及始终引脚（4个） Vcc:电源接入引脚。 Vss：接地引脚。
XTAL1:晶振振荡器接入的一个引脚。 XTAL2:晶振振荡器接入的另一个引脚。
（2）、控制线引脚（4个）
RST:复位信号输入引脚。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG:地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚。当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执
__________
行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
____EA/VPP:内外存储器选择引脚/片内EPROM9（或FlashROM）编程电压输入脚。外部访问
允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
_________PSEN:外部程序存储器选通信号输出引脚。当AT89S52由外部程序存储器取指令（或
数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
（3）、并行I/O口引脚（32个，分成4个8位口）
P0.0~P0.7:一般I/O口引脚或数据/低位地址总线服用引脚。 P1.0~P1.7:一般IO口引脚。
P2.0~P2.7: 一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。 P3.0~P3.7: 一般I/O口引脚或第二功能引脚。
2.4引脚说明
AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash,256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，1个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位停止。
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。
P1口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能：
P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用）
P1.7 SCK（在系统编程用）
P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱
动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输