基于單片機的汽車理財表設(shè)計

1、基于單片機的汽車里程表設(shè)計學(xué)院： 明 德 學(xué) 院 專業(yè)： 機械設(shè)計及其自動化姓名： 任 躍 班級： 機 電 11151 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 王 許 摘要近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透, 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。模擬多通道壓力系統(tǒng)是利用壓力傳感器采集當前壓力并反映在顯示器上，它可以分析壓力過量程，并發(fā)出報警。并采用電子秤原理可根據(jù)輸入單價準確的計算出物體的金額。本篇論文討論了簡單的倒計

2、時器的設(shè)計與制作，對于倒計時器中的四位LED數(shù)碼顯示器來說，我為了簡化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進行譯碼。關(guān)鍵詞單片機，AT89S51， LED數(shù)碼管顯示器， keil C51，倒計時器目錄第 1 章 緒 論11.1課題背景11.2車速里程表的簡介組成及原理21.3設(shè)計的整體思路3第 2 章硬件的設(shè)計62.1單片機簡介62.2 AT89C52系列單片機的介紹72.3里程表各部分電路介紹9霍爾傳感器電路9定時計數(shù)器電路11外部中斷122.3.4 74HC573驅(qū)動器13顯示模塊電路15第 3 章軟件的設(shè)計173.1普遍系統(tǒng)的總體設(shè)計173.

3、2單片機應(yīng)用軟件的一般設(shè)計173.3車速里程表的軟件設(shè)計19總體設(shè)計思路19子程序和主函數(shù)的設(shè)計20第 4 章軟件調(diào)試234.1程序的檢測與調(diào)試234.2PROTEUS仿真過程25結(jié)束語28參考文獻29致謝30附錄一硬件設(shè)計原理圖31附錄二元器件清單32序 言本文介紹以單片機和霍爾傳感器為核心的車速里程表設(shè)計?；魻杺鞲衅鞑杉}沖信號，單片機進行控制與計算，LED模塊進行顯示，最終汽車的速度里程數(shù)據(jù)直觀的顯示給用戶。速度里程表是用于遠距離連續(xù)測量汽車行駛速度和距離的儀表。它分為電源、霍爾傳感器、驅(qū)動器和顯示器3部分。目前，車速里程表普遍使用在汽車和摩扦車上，一般采用指針顯示，是一種機械測量裝置，

4、測試精度相對。本文介紹的車速里程表是由電源穩(wěn)壓系統(tǒng)供電，AT89C52單片機為中央處理器，結(jié)合高精度的控制電路，方便地實現(xiàn)了智能化、高精度、高可靠性、高效率的車速里程表設(shè)計，方便而實用。車速里程表廣泛應(yīng)用于各類機車，包括廠礦企業(yè)所使用的電機車和汽車、摩托車等。傳統(tǒng)的機械式里程表雖然穩(wěn)定可靠，但功能單一，體積較大。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子式里程表得以廣泛應(yīng)用。一種以單片機為核心的里程表，它不僅可以顯示車輛行駛的及時速度和總里程，也可顯示一段時間的階段里程，并且具有較強的再開發(fā)能力，比如添加時鐘、音樂等其他功能。這一切都是因為利用了單片機系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)存儲和處理控制功能。第 1 章 緒論單片機

5、現(xiàn)在滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。1.1課題背景本題目根據(jù)車速、里程的測量原理，以MCS-51系列單片機為核心器件，組成點陣式的液晶顯示屏，通過編程顯示車速、里程與油位。按照設(shè)計要求熟悉系統(tǒng)硬件電路、接口電路，完成硬件電路的電路板的設(shè)計，完成該系統(tǒng)的程序設(shè)計

6、，提交程序設(shè)計框圖及程序設(shè)計清單。1.2車速里程表的簡介組成及原理汽車車速里程表分為滾輪計數(shù)器和點距液晶屏式兩種，由指示汽車行駛速度的車速表和記錄汽車所行駛過距離的里程計組成的，二者裝在共同的殼體中，并由同一根軸驅(qū)動。普通車速表一般為磁感應(yīng)式。 滾輪計數(shù)器是過去常用的純機械式儀表，通過一根軟軸，一頭連到變速箱輸出軸，另一頭連到里程表;而現(xiàn)在更常用的電子式儀表，它一般是在變速箱輸出軸或車輪上裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，用讀出的轉(zhuǎn)速通過控制模塊內(nèi)嵌的計算公式來換算成車速以及歷程。不管是哪種方式，歸根結(jié)底，數(shù)據(jù)都是來自于傳動系統(tǒng)輸出端的轉(zhuǎn)速（變速箱輸出軸或車輪），知道了車輪的轉(zhuǎn)速，比如每分鐘轉(zhuǎn)多少圈，再將車輪

7、的周長。車速里程表實際上由兩個表組成，一個是車速表，另一個是里程表。 傳統(tǒng)的車速表是機械式的，典型的機械式里程表連接一根軟軸，軟軸內(nèi)有一根鋼絲纜，軟軸另一端連接到變速器某一個齒輪上，齒輪旋轉(zhuǎn)帶動鋼絲纜旋轉(zhuǎn)，鋼絲纜帶動里程表罩圈內(nèi)一塊磁鐵旋轉(zhuǎn)，罩圈與指針聯(lián)接并通過游絲將指針置于零位，磁鐵旋轉(zhuǎn)速度的快慢引起磁力線大小的變化，平衡被打破指針因此被帶動。這種車速里程表簡單實用，被廣泛用于大小型汽車上。不過，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在很多轎車儀表已經(jīng)使用電子車速表，常見的一種是從變速器上的速度傳感器獲取信號，通過脈沖頻率的變化使指針偏轉(zhuǎn)或者顯示數(shù)字里程計是由若干個計數(shù)轉(zhuǎn)鼓及其轉(zhuǎn)動裝置組成的。為了使用方便，

8、有的車速里程表同時設(shè)有累計里程計和區(qū)間里程計，累計里程計用來記錄汽車累計行駛里程，區(qū)間里程計用來記錄汽車單程行駛里程。區(qū)間里程計有一個歸零按鈕，可以隨時復(fù)位至零，重新累計。車速里程表是用來指示汽車行駛速度和累計行駛里程的儀表，由車速表和里程表兩部分組成，普通車速表一般為磁感應(yīng)式，其結(jié)構(gòu)如下路所示。車速表主要由永久磁鐵、鋁罩、護罩、刻度盤和表針等組成，永久磁鐵與主動軸緊固在一起，主動軸由來自變速器輸出軸的撓性軟軸驅(qū)動，指針、鋁罩固接在中心軸上，刻度盤固定在表外殼上。不工作時，鋁罩在游絲的作用下，使指針位于“0”位。當汽車行駛時，軟軸驅(qū)動主動軸帶動“U”形永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，在鋁罩上感應(yīng)出電渦流而產(chǎn)生磁

9、場，這個磁場與永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生鈕矩，使鋁罩向永久磁鐵旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一定角度，直到由游絲的彈力所產(chǎn)生的反方向扭矩與之平衡。車速越高，產(chǎn)生的扭矩越大，指針在刻度盤上擺動的角度就越大，即指示的車速就越高。里程表主要由蝸輪蝸桿和數(shù)字輪組成，當汽車行駛時，主動軸經(jīng)三對蝸輪蝸桿驅(qū)動數(shù)字輪上的最右側(cè)的第一個數(shù)字輪（一般為1/10Km），任一個數(shù)字輪與左側(cè)相鄰的數(shù)字輪傳動比都為10：1，這樣顯示的數(shù)字呈十進位遞增，便自動累積了汽車總的行駛里程。圖1.1圖1.1汽車速度里程表1.3設(shè)計的整體思路設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，其中硬件是基礎(chǔ)軟件是核心，軟件的數(shù)據(jù)通過硬件進行處理和控制，最終實現(xiàn)用戶的功能

10、。一、硬件介紹本設(shè)計的硬件包括：AT89C52芯片：程序的處理和控制中心。74HC573驅(qū)動器：存儲和所存段選、位選數(shù)據(jù)。Signal Generator脈沖發(fā)生器：模擬霍爾傳感器，向芯片外部中斷提供脈沖。RESPACK8八位排阻：將P0口拉成高電平。7SEG-MPX8-CC-BLUE八位共陰極數(shù)碼管（藍色）：顯示速度和路程數(shù)據(jù)。二、主要技術(shù)指標1、計算速度和路程。2、存貯歷史里程數(shù)據(jù)。3、量程記滿時清除歷史里程數(shù)據(jù)。4、顯示及時速度。三、實現(xiàn)上述功能的軟件設(shè)計流程圖1.2如下：初始化處理程序定時器0中斷外部中斷顯示程序是否產(chǎn)生中斷Yesno開始結(jié)束圖1.2軟件設(shè)計流程圖各部分介紹如下：1、初

11、始化：打開外部中斷和定時器0中斷，當有脈沖來的時候就進入中斷程序。2、外部中斷：記錄一個脈沖時間time；計算一個脈沖時間的速度，五個速度作為一個數(shù)組，高低速判斷；開啟T0，記脈沖數(shù)為n。3、定時器0中斷：記50毫秒時間賦值給t.4、處理函數(shù)：給出速度和路程的計算公式。v=0.9*pi*r/time s=0.00025*pi*r*n顯示程序：用三位數(shù)顯示速度，四位數(shù)顯示路程。第 2 章硬件的設(shè)計2.1單片機簡介單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng).盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上,但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件:CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng),目前大部分還會具有外存

12、.同時集成諸如通訊接口、定時器,實時時鐘等外圍設(shè)備.而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上. 單片機也被稱為微控制器(Microcontroler),是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域.單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來.最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中,使計算機系統(tǒng)更小,更容易集成進復(fù)雜的而對提及要求嚴格的控制設(shè)備當中.INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器,從此以后,單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣. 早期的單片機都是8位或4位的.其中最成功的是INTEL的8031,因為簡單可靠而性能不錯獲得了很

13、大的好評.此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng).單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域,大致可分如下幾個范疇:1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于儀器儀表中,結(jié)合不同類型的傳感器,可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量.采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大.例如精密的測量設(shè)備(功率計,示波器,各種分析儀)。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機可以構(gòu)成

14、形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).例如工廠流水線的智能化管理,電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng),與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等.3.在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說,現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制,從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備,五花八門,無所不在.4.在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口,可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信,為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件,現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話,集群

15、移動通信,無線電對講機等.5.單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛,例如醫(yī)用呼吸機,各種分析儀,監(jiān)護儀,超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等.此外,單片機在工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途.單片機學(xué)習(xí): 目前,很多人對匯編語言并不認可.可以說,掌握用C語言單片機編程很重要,可以大大提高開發(fā)的效率。2.2AT89C52系列單片機的介紹AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL

16、公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大AT89C52單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。主要性能參數(shù)：1. 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容2. 18K 字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器3. 1000次擦寫周期4. 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz5. 三級加密程序存儲器6. 256*8字節(jié)內(nèi)部RAM7. 32個可編程I/O口線8. 3個16位定時/計數(shù)器9. 8個中斷源10.可編程串行UART通道11.低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述：AT89C52提供以下標準功能：8K 字

17、節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。引腳如圖2.1所示。振蕩器反相放大器如圖2.2所示。圖2.1AT89C52引腳圖XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。圖2.2振蕩器反相

18、放大器原理圖中斷：AT89C52共有6個中斷向量：兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷（定時器0，1，2）和串行口中斷。所有這些中斷源可通過分別設(shè)置專用寄存器IE的置位或清0來控制每一個中斷的允許或禁止。IE也有一個總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。AT89C52編程方法：1.在地址線上加上要編程單元的地址信號。2.在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。3.激活相應(yīng)的控制信號。4.在高電壓編程方式時，將/Vpp端加上+12V編程電壓。5.每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加入一個ALE/編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為1.5ms。重復(fù)1-

19、5步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。AT89C52的極限參數(shù)：工作溫度：-55 to +125儲藏溫度：-65 to +150任一引腳對地電壓：-1.0V to +7.0V最高工作電壓：6.6V直流輸出電流：15.0mA2.3里程表各部分電路介紹本次里程表的設(shè)計，硬件電路主要由霍爾傳感器電路，里程指示電路，里程數(shù)據(jù)存儲電路，時鐘電路，LED顯示模塊及74LS07驅(qū)動器構(gòu)成。2.3.1霍爾傳感器電路1.霍爾傳感器工作原理霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，18551938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機

20、構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。 圖2.3霍爾效應(yīng)示意圖2.霍爾效應(yīng)如圖2.3在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓。3.霍爾元件根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)

21、寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，原理圖如圖2.4。 4特點 1 內(nèi)置斬波放大器2 可選范圍廣，支持各種應(yīng)用：檢測兩極、檢測S極、檢測N極(*1)、動態(tài)“L”、動態(tài)“H”(*1)、Nch開路漏極輸出、CMOS輸出。3 寬電源電壓范圍： 2.4 V 5.5 V4 低消耗電流： 5.0 A 典型值、8.0 A 最大值。5 工作溫度范圍： 40 85，磁性的溫度依賴性較小。6 采用小型封裝： SNT-4A, SOT-23-37 無鉛產(chǎn)品標準電路 圖2.4霍爾效應(yīng)原理圖本設(shè)計中輪子轉(zhuǎn)一圈霍爾傳感器發(fā)送八個脈沖。定時計數(shù)器電路圖2.5定時計

22、數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖從定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖2.5可以看出于定時器有關(guān)的8位寄存器一共有6個。其中16位的定時計數(shù)器分別由兩個8位專用寄存器組成，即T0由TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。出了這兩個16位的計數(shù)器外，在定時器中還有兩個特殊功能寄存器，一個是八位定時器方式寄存器TMOD，另一個是八位定時器控制寄存器TCON。TMOD確定T0、T1的工作方式，其格式如下D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TMIM0本設(shè)計中TMOD=0x01，定時器0為定時、方式一（16為計數(shù)器）。TCON控制定時器的啟、停標志定時器的溢出和中斷。格式如下。D7D6D5D4D3D2D1

23、D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0本設(shè)計中：IT0 = 1，表示外部中斷0觸發(fā)方式控制為邊沿觸發(fā)方式，當?shù)谝粋€機器周期采樣到INT1為低電平時，則IE1置1。IE1=1,表示外部中斷1正在向CPU申請中斷。外部中斷原理圖如下圖2.6圖2.6外部中斷原理圖于中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有4個，分別為中斷源寄存器（即專用寄存器TCON、SCON的相關(guān)位）、中斷源允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。中斷源允許控制寄存器IE格式如下：EA-ET2ESET1EX1ET0EX0本設(shè)計中：EA = 1，開總中斷；EX0 = 1，允許外中斷0中斷。ET0 = 1，允許T0中斷。中斷請求

24、標志寄存器TCON中的中斷標志TCON為定時器T0和T1的控制寄存器，同時也鎖存T0、T1的溢出中斷標志位及外部中斷INT0、INT1的中斷標志等TF1TF0IE1IT1IE0IT0本設(shè)計中：IT0 = 1, 外部中斷0觸發(fā)方式為邊緣觸發(fā)方式。IP格式如下：-PT2PSPT1PX1PT0PX0本設(shè)計中：PX0 = 1, 外部中斷0為高優(yōu)先級中斷。2.3.474HC573驅(qū)動器SL74HC573 跟LS/AL573 的管腳一樣。如下圖2.7器件的輸入是和標準CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL 輸出兼容。當鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步

25、）。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。輸出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上操作電壓范圍：2.0V6.0V低輸入電流：1.0uACMOS 器件的高噪聲抵抗特性。圖2.7 SL74HC573管腳功能表2.174HC573功能表如下輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZ表2.174HC573功能表74HC573邏輯圖如下圖2.8圖2.874HC573邏輯圖本設(shè)計中通過控制74HC573的打開和關(guān)閉來鎖存段選和位選數(shù)據(jù)。2.3.5LED顯示模塊電路LED顯示器采用動態(tài)顯示，用74HC573驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。LED顯示模塊電路圖，如圖2.

26、9所示。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖，如圖2.10(a),(b)為共陰極型，(c)為共陽極型。圖2.9LED顯示模塊圖2.10LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)OC門驅(qū)動器用573，573即TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動器.當7407輸出低電平時，沒有電流流過LED，當5737輸出為開路狀態(tài)時，電流經(jīng)100限流電阻流入LED顯示器，每個七段LED的公共端都接一個7407驅(qū)動器。本設(shè)計中采用7SEG-MPX8-CC-BLUE八位共陰極數(shù)碼管（藍色），顯示速度和路程數(shù)據(jù)。第 3 章軟件的設(shè)計3.1普遍系統(tǒng)的總體設(shè)計一個完整的單片機系統(tǒng)，包括軟硬件兩個方面。硬件是系統(tǒng)可靠運行的“載體”，是基礎(chǔ)，而軟件則是使“載體”產(chǎn)生動力的

27、發(fā)電機，二者相輔相成，缺一不可。從設(shè)計者的角度出發(fā)，一個硬件電路的設(shè)計過程往往就是設(shè)計者的經(jīng)驗不斷積累的過程。總體設(shè)計流程:在設(shè)計硬件電路時：一般的流程是：(1) 器件選擇（包括單片機和外圍芯片的選擇）(2) 電路圖繪制(3) PCB制板(4) 硬件檢查和排錯(5) 硬件電路調(diào)試完畢只有在硬件平臺建立之后才能更好進入軟件系統(tǒng)的調(diào)試。在進行軟件系統(tǒng)的設(shè)計時，設(shè)計者首先要建立完整，總體的概念，一個完整的軟件系統(tǒng)是由各個功能模塊組成的。程序設(shè)計者要時刻牢記如何將那些獨立，分散的子程序模塊通過主程序連接起來，并最終實現(xiàn)系統(tǒng)的目標功能。3.2單片機應(yīng)用軟件的一般設(shè)計應(yīng)用軟件應(yīng)在硬件電路的支持下能可靠地實

28、現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的各種功能。它應(yīng)具有下列特點：(1) 結(jié)構(gòu)清晰，簡捷，流程合理。(2) 各功能程序模塊化，子程序化，既便于調(diào)試，鏈接，也便于移植，修改。(3) 程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)劃合理，既節(jié)約內(nèi)存容量，又便于操作。(4) 各功能程序的運行狀態(tài)，運行結(jié)果以及運行要求盡量設(shè)置狀態(tài)標志，以便查詢，控制與程序判轉(zhuǎn)。(5) 調(diào)試修改后，還應(yīng)規(guī)范化，以利于交流，借鑒，為模塊化，標準化打下基礎(chǔ)。(6) 做好抗干擾設(shè)計，這是計算機應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。(7) 設(shè)置自診斷程序，系統(tǒng)工作前先運行自診斷程序，檢查系統(tǒng)各特征狀態(tài)參數(shù)是否正常，以提高運行的可靠性。開發(fā)步驟：(1) 確定任務(wù)：a) 確定系統(tǒng)的功能

29、，指標，成本b) 完成期限(2) 總體設(shè)計：a) 調(diào)研b) 機型選擇c) 軟硬件任務(wù)劃分I. 硬件開發(fā)一繪出線路圖二選購元器件三組裝四調(diào)試硬件II. 軟件開發(fā)一建立數(shù)學(xué)模型，確定算法，安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二設(shè)計，編制各子程序模塊三各子程序進行調(diào)試四各子程序連接起來調(diào)試(3) 樣機聯(lián)調(diào): a) 軟，硬件結(jié)合起來調(diào)試 b) 找出錯誤，修改軟，硬件 c) 實時仿真，直至滿足設(shè)計要求(4) 產(chǎn)品定型: a) 形成工藝 b) 編寫技術(shù)文件3.3車速里程表的軟件設(shè)計本軟件設(shè)計的思路是先做流程圖，弄清程序的整體思路，再按模塊進行分塊編寫，一般把子程序放在前面，主函數(shù)放在后面?？傮w設(shè)計思路第一步程序初始化，當沒有產(chǎn)生

30、中斷時，程序進入處理程序，接著進入顯示程序；當產(chǎn)生中斷時，先進入外部中斷服務(wù)程序和定時器0中斷服務(wù)程序，后面的和沒有產(chǎn)生中斷時相同。在整個程序中中，不停地掃描有沒有產(chǎn)生中斷。流程圖如下圖3.1。初始化處理程序定時器0中斷外部中斷顯示程序是否產(chǎn)生中斷Yesno開始結(jié)束圖3.1程序流程圖子程序和主函數(shù)的設(shè)計一、子程序的設(shè)計設(shè)汽車輪子半徑為r,脈沖數(shù)為n，t=50毫秒,一個脈沖的時間為time,速度為v(km/h),路程為s(km),pi=3.14。子程序按模塊化的思路編寫。各子程序如下:1初始化：設(shè)置 T0計時器工作方式1，輸入口為p3.2 開總中斷。打開外中斷0中斷控制位.設(shè)置外部中斷0優(yōu)先級控

31、制位。設(shè)置外部中斷0觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)方式。打開T0中斷允許。2.外部中斷：當P3.2口有脈沖時進入外部中斷0。time=sec+t*0.05，記一個脈沖的時間。tab_v5=0.9*pi*r/time，計算速度并放入數(shù)組中。高低速的判斷，當V>=5時為高速，并用flag = 0，記高速標志位，flag=1，記低速標志位；for(i = 0;i<6;i+)tab_vi = tab_vi+1;/數(shù)組移數(shù)據(jù)關(guān)閉T0，給T0賦50毫秒初值。 開啟T0，當來一個脈沖n+; 當n = 50000時，n清零n = 0;3.定時器0中斷：當來一個脈沖進入定時器0中斷，給T0定時器賦50毫秒初值，

32、當記滿50毫秒t+。4.處理函數(shù)：計算速度分高速和低速。速度計算公式：tab_v5=0.9*pi*r/time;（單位km/h）低速時：v=tab_v5，即顯示第五個速度值。高速時：v+=tab_vi;計算五個速度之和。v=v/5;求得平均速度。路程公式：s=0.00025*pi*r*n，隨著脈沖n的增加s不斷累加。5.顯示程序：用三位數(shù)顯示速度，四位數(shù)顯示路程。void show(uchar j,uchar k)，j設(shè)為斷碼數(shù)，k設(shè)為位碼數(shù)打開段選，賦P0 = tab_duanj送斷碼，然后關(guān)閉段選。打開位選，賦P0 = tab_wek;送位選碼，然后關(guān)閉位選二、主函數(shù)的設(shè)計主函數(shù)在初始化程

33、序之后采用循環(huán)設(shè)計。當不斷發(fā)送脈沖時，程序從外部中斷到顯示程序一直循環(huán)。其中main函數(shù)中調(diào)用show函數(shù)如下：show(v1/100,0);顯示速度百位show(v1/10%10,1);顯示速度十位show(v1%10,2);顯示速度個位show(s1/1000%10,4);顯示路程千位show(s1/100%10,5);顯示路程百位show(s1/10%10,6);顯示路程十位show(s1%10,7);顯示路程個位第 4 章軟件調(diào)試4.1程序的檢測與調(diào)試1程序的查錯手段單片機的應(yīng)用系統(tǒng)均需借助對應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)（或裝置）進行在線仿真，對應(yīng)用系統(tǒng)的軟，硬件進行全面地檢測與調(diào)試。各種開發(fā)系統(tǒng)或裝

34、置均提供以下查錯手段。（1）單步執(zhí)行采用單步執(zhí)行操作可對應(yīng)用程序每步執(zhí)行一條指令，可逐條檢查這一段程序的執(zhí)行過程是否符合原設(shè)計要求。可直接查出錯誤所在。宏單步可執(zhí)行一段程序，如一步就可執(zhí)行完整個循環(huán)程序段。（2）斷點設(shè)置全速運行可在程序有疑慮的地方設(shè)置斷點，從設(shè)置的起始地址開始，以全速或非全速方式向設(shè)定的斷點處運行。如果這段程序無語法或邏輯上的錯誤，則連續(xù)運行到設(shè)置的斷點處停止運行，返回監(jiān)控狀態(tài)。如果有錯誤，則在錯誤處停止運行，如果進入死循環(huán)或者程序跑飛，就會永不停止運行。全速斷點運行為檢查實時性及中斷響應(yīng)處理等提供了方便。（3）顯示器窗口檢查（4）實時跟蹤記錄除上述之外，還有以下功能：符號化

35、調(diào)試。在原程序中一般均以符號地址，標號等出現(xiàn)，通過匯編自動進行變換和調(diào)整，偏移量等均可自動換算和填入。程序的運行。自動生成目標代碼和固化。2源程序的檢測在源程序進行調(diào)試之前，硬件系統(tǒng)必須基本正確，重點對源程序進行檢測。（1）對照程序流程圖，先對相對獨立的功能模塊，子程序，中斷服務(wù)程序等進行仔細地檢查，然后對整個主程序按其功能劃分成若干程序段進行分段檢查，逐步擴大到整個程序系統(tǒng)。檢查時重點檢查程序的邏輯功能，結(jié)構(gòu)和算法，有關(guān)參量和初始值是否完善，正確，關(guān)鍵性指令的選擇是否合理，特別是借助開發(fā)系統(tǒng)也較難調(diào)試正確的隱患，只有通過細心的檢查加以排除。（2）硬件系統(tǒng)檢查。硬件系統(tǒng)必須排除電源短路和碰線故

36、障，然后空板（沒有插上芯片等器件）進行上電檢查各電源點是否正確，有關(guān)邏輯電平及信號是否正確。確認無誤之后逐次插上芯片等器件，借助開發(fā)系統(tǒng)可檢查出是否有硬件故障。一旦有故障時，開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序?qū)⒊霈F(xiàn)不能正常工作的現(xiàn)象。故可采用此法排除硬件系統(tǒng)的一般性故障。有些故障只有通過軟件調(diào)試才能排除，有時還需通過軟件調(diào)試修改硬件設(shè)計。3源程序的調(diào)試源程序的調(diào)試一般可分為分調(diào)，聯(lián)調(diào)和考機3步進行。（1）分調(diào)首先將基本獨立的子程序調(diào)試正確，符合原設(shè)計要求，用模擬的方法將中斷服務(wù)程序初調(diào)，然后將主程序按相對獨立的功能程序段，遵照應(yīng)用系統(tǒng)運行的邏輯順序逐段進行調(diào)試。A) 設(shè)置并輸入一組符合要求的參量，啟動程序段運

37、行，觀察運行情況或故障的影響及現(xiàn)象。B) 對出現(xiàn)的問題進行仔細地分析，合理推測，借助開發(fā)系統(tǒng)的調(diào)試手段，逐步縮小疑點范圍，直至找出問題所在進行修改。C) 分析故障原因。（2）聯(lián)調(diào)在分調(diào)基本完成的基礎(chǔ)上進行聯(lián)調(diào)，它將與整個系統(tǒng)的硬件，軟件，環(huán)境密切相關(guān)，必須聯(lián)合在線調(diào)試。調(diào)試的重點在于主程與各功能模塊程序段之間的連接處，整個 軟件系統(tǒng)的執(zhí)行順序，逐個相連進行調(diào)試。（3）考機4.2PROTEUS仿真過程一、電路原理圖如下圖4.1：圖4.1車速里程表原理圖二、生成HEX文件如下圖4.2。圖4.2生成文件三、編譯結(jié)果如下圖4.3。圖4.3編譯結(jié)果仿真結(jié)果沒有錯誤和警告，編譯通過。四、仿真結(jié)果如下圖4.

38、4和4.5。仿真結(jié)果一表示：速度為0，路程也為0。仿真結(jié)果二表示：速度為46km/h,行駛里程為3公里。圖4.4仿真結(jié)果一圖4.5仿真結(jié)果二結(jié)束語設(shè)計的時間里，我學(xué)會了很多東西。以前很不熟悉的Word是如何操作的、以及資料的整理等等，很多東西只有自己親身體會到了才會有所收獲。我的成果也可以說是碩果累累了。我真的感謝那些在我課程設(shè)計中幫助過我的老師同學(xué)讓我成長了許多。光陰似箭，歲月如梭。一晃兩個星期的課程設(shè)計生活已經(jīng)過去了，在整個過程中，我有著許多的收獲和歡樂，但也有苦澀和教訓(xùn)，這些成功的經(jīng)驗將激勵我在以后的人生之路上取得更大成績，失敗的經(jīng)歷將使努力去改變自己不完美的地方，讓自己在以后的日子作的

39、更好，這一切將成為我生命中最寶貴的財富之一最后，感謝學(xué)校給了我這次學(xué)習(xí)的機會，也多謝老師前輩們多日來無私的照顧和關(guān)心，使我開心順利的完成在學(xué)校的生活。謝謝你們！參考文獻1萬福君，潘松峰，劉芳，吳賀榮，王秀梅.MCS-51單片機原理、系統(tǒng)應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社，2008.2張迎新.單片機原理及應(yīng)用（第二版）M.電子工業(yè)出版社，2009.3宋文緒，楊帆.自動檢測技術(shù)（第三版）M.高等教育出版社，2008.4郭天祥.新概念51單片機C語言教程M.電子工業(yè)出版社，2009.5陳忠平，曹巧媛曹琳琳，劉瓊，申曉龍.單片機原理及接口M.清華大學(xué)出版社,2007.6李廣弟等編著，單片機基礎(chǔ)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2001年7月.7 馬長芳等編著，新型集成電路及其應(yīng)用實例M.科學(xué)出版社，2002年11月.8 鮑宏亞等編著，MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)M.中國宇航出版社，2005年月.9 吳金戌等編著，8051單片機實踐與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社，2005年8月.10 陳煒鐘實，洪明，隋元主編，精選家用電子制作電路300例M.民郵電出版社，1998年9月.11 李全利，遲榮強，單片機原理及接口技術(shù)M.北京高等教育出版社，2004年1月.12 李光才，樓然笛，單片機課