基于單片機(jī)的汽車?yán)碡?cái)表設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的汽車?yán)锍瘫碓O(shè)計(jì)學(xué)院： 明 德 學(xué) 院 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化姓名： 任 躍 班級(jí)： 機(jī) 電 11151 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 王 許 摘要近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)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(dāng)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(bào)警。并采用電子秤原理可根據(jù)輸入單價(jià)準(zhǔn)確的計(jì)算出物體的金額。本篇論文討論了簡單的倒計(jì)

2、時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作，對(duì)于倒計(jì)時(shí)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(jìn)行譯碼。關(guān)鍵詞單片機(jī)，AT89S51， LED數(shù)碼管顯示器， keil C51，倒計(jì)時(shí)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(jì)的整體思路3第 2 章硬件的設(shè)計(jì)62.1單片機(jī)簡介62.2 AT89C52系列單片機(jī)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(shí)計(jì)數(shù)器電路11外部中斷122.3.4 74HC573驅(qū)動(dòng)器13顯示模塊電路15第 3 章軟件的設(shè)計(jì)173.1普遍系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)173.

3、2單片機(jī)應(yīng)用軟件的一般設(shè)計(jì)173.3車速里程表的軟件設(shè)計(jì)19總體設(shè)計(jì)思路19子程序和主函數(shù)的設(shè)計(jì)20第 4 章軟件調(diào)試234.1程序的檢測(cè)與調(diào)試234.2PROTEUS仿真過程25結(jié)束語28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄一硬件設(shè)計(jì)原理圖31附錄二元器件清單32序 言本文介紹以單片機(jī)和霍爾傳感器為核心的車速里程表設(shè)計(jì)?；魻杺鞲衅鞑杉}沖信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)行控制與計(jì)算，LED模塊進(jìn)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(yuǎn)距離連續(xù)測(cè)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(dòng)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(jī)械測(cè)量裝置，

4、測(cè)試精度相對(duì)。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(jī)為中央處理器，結(jié)合高精度的控制電路，方便地實(shí)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(jì)，方便而實(shí)用。車速里程表廣泛應(yīng)用于各類機(jī)車，包括廠礦企業(yè)所使用的電機(jī)車和汽車、摩托車等。傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)為核心的里程表，它不僅可以顯示車輛行駛的及時(shí)速度和總里程，也可顯示一段時(shí)間的階段里程，并且具有較強(qiáng)的再開發(fā)能力，比如添加時(shí)鐘、音樂等其他功能。這一切都是因?yàn)槔昧藛纹瑱C(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理控制功能。第 1 章 緒論單片機(jī)

5、現(xiàn)在滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)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(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。1.1課題背景本題目根據(jù)車速、里程的測(cè)量原理，以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件，組成點(diǎn)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(jì)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(jì)，完成該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

6、，提交程序設(shè)計(jì)框圖及程序設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器和點(diǎn)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(jì)組成的，二者裝在共同的殼體中，并由同一根軸驅(qū)動(dòng)。普通車速表一般為磁感應(yīng)式。 滾輪計(jì)數(shù)器是過去常用的純機(jī)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(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，用讀出的轉(zhuǎn)速通過控制模塊內(nèi)嵌的計(jì)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(dòng)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(shí)際上由兩個(gè)表組成，一個(gè)是車速表，另一個(gè)是里程表。 傳統(tǒng)的車速表是機(jī)械式的，典型的機(jī)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(gè)齒輪上，齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絲纜旋轉(zhuǎn)，鋼絲纜帶動(dòng)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(dòng)。這種車速里程表簡單實(shí)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(hào)，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(jì)是由若干個(gè)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)鼓及其轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組成的。為了使用方便，

8、有的車速里程表同時(shí)設(shè)有累計(jì)里程計(jì)和區(qū)間里程計(jì)，累計(jì)里程計(jì)用來記錄汽車?yán)塾?jì)行駛里程，區(qū)間里程計(jì)用來記錄汽車單程行駛里程。區(qū)間里程計(jì)有一個(gè)歸零按鈕，可以隨時(shí)復(fù)位至零，重新累計(jì)。車速里程表是用來指示汽車行駛速度和累計(jì)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(hù)罩、刻度盤和表針等組成，永久磁鐵與主動(dòng)軸緊固在一起，主動(dòng)軸由來自變速器輸出軸的撓性軟軸驅(qū)動(dòng)，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(shí)，鋁罩在游絲的作用下，使指針位于“0”位。當(dāng)汽車行駛時(shí)，軟軸驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸帶動(dòng)“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(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)與永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)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(dāng)汽車行駛時(shí)，主動(dòng)軸經(jīng)三對(duì)蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)數(shù)字輪上的最右側(cè)的第一個(gè)數(shù)字輪（一般為1/10Km），任一個(gè)數(shù)字輪與左側(cè)相鄰的數(shù)字輪傳動(dòng)比都為10：1，這樣顯示的數(shù)字呈十進(jìn)位遞增，便自動(dòng)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(jì)的整體思路設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，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(jìn)行處理和控制，最終實(shí)現(xiàn)用戶的功能

10、。一、硬件介紹本設(shè)計(jì)的硬件包括：AT89C52芯片：程序的處理和控制中心。74HC573驅(qū)動(dòng)器：存儲(chǔ)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(lán)色）：顯示速度和路程數(shù)據(jù)。二、主要技術(shù)指標(biāo)1、計(jì)算速度和路程。2、存貯歷史里程數(shù)據(jù)。3、量程記滿時(shí)清除歷史里程數(shù)據(jù)。4、顯示及時(shí)速度。三、實(shí)現(xiàn)上述功能的軟件設(shè)計(jì)流程圖1.2如下：初始化處理程序定時(shí)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(jì)流程圖各部分介紹如下：1、初

11、始化：打開外部中斷和定時(shí)器0中斷，當(dāng)有脈沖來的時(shí)候就進(jìn)入中斷程序。2、外部中斷：記錄一個(gè)脈沖時(shí)間time；計(jì)算一個(gè)脈沖時(shí)間的速度，五個(gè)速度作為一個(gè)數(shù)組，高低速判斷；開啟T0，記脈沖數(shù)為n。3、定時(shí)器0中斷：記50毫秒時(shí)間賦值給t.4、處理函數(shù)：給出速度和路程的計(jì)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(jì)2.1單片機(jī)簡介單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)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(gè)完整計(jì)算機(jī)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(huì)具有外存

12、.同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器,實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備.而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)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(jī)也被稱為微控制器(Microcontroler),是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域.單片機(jī)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(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小,更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中.INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器,從此以后,單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣. 早期的單片機(jī)都是8位或4位的.其中最成功的是INTEL的8031,因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很

13、大的好評(píng).此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng).單片機(jī)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(gè)范疇:1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于儀器儀表中,結(jié)合不同類型的傳感器,可實(shí)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(cè)量.采用單片機(jī)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(qiáng)大.例如精密的測(cè)量設(shè)備(功率計(jì),示波器,各種分析儀)。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)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(bào)警系統(tǒng),與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)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(jī)控制,從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口,可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,為在計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制,從手機(jī),電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)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(dòng)電話,集群

15、移動(dòng)通信,無線電對(duì)講機(jī)等.5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛,例如醫(yī)用呼吸機(jī),各種分析儀,監(jiān)護(hù)儀,超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等.此外,單片機(jī)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(jī)學(xué)習(xí): 目前,很多人對(duì)匯編語言并不認(rèn)可.可以說,掌握用C語言單片機(jī)編程很重要,可以大大提高開發(fā)的效率。2.2AT89C52系列單片機(jī)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(jī)，片內(nèi)含8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用ATMEL

16、公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)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(chǔ)器3. 1000次擦寫周期4. 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz5. 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器6. 256*8字節(jié)內(nèi)部RAM7. 32個(gè)可編程I/O口線8. 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器9. 8個(gè)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(biāo)準(zhǔn)功能：8K 字

17、節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，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(shí)/計(jì)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(gè)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(shí)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(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（INT0和INT1），3個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)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(gè)中斷的允許或禁止。IE也有一個(gè)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(hào)。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(hào)。4.在高電壓編程方式時(shí)，將/Vpp端加上+12V編程電壓。5.每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加入一個(gè)ALE/編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)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(chǔ)藏溫度：-65 to +150任一引腳對(duì)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(jì)，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(chǔ)電路，時(shí)鐘電路，LED顯示模塊及74LS07驅(qū)動(dòng)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(chǎng)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(jī)

20、構(gòu)時(shí)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(qiáng)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(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)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(duì)磁場(chǎng)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(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)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(diǎn) 1 內(nèi)置斬波放大器2 可選范圍廣，支持各種應(yīng)用：檢測(cè)兩極、檢測(cè)S極、檢測(cè)N極(*1)、動(dòng)態(tài)“L”、動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)電路 圖2.4霍爾效應(yīng)原理圖本設(shè)計(jì)中輪子轉(zhuǎn)一圈霍爾傳感器發(fā)送八個(gè)脈沖。定時(shí)計(jì)數(shù)器電路圖2.5定時(shí)計(jì)

22、數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖從定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖2.5可以看出于定時(shí)器有關(guān)的8位寄存器一共有6個(gè)。其中16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器分別由兩個(gè)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(gè)16位的計(jì)數(shù)器外，在定時(shí)器中還有兩個(gè)特殊功能寄存器，一個(gè)是八位定時(shí)器方式寄存器TMOD，另一個(gè)是八位定時(shí)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(jì)中TMOD=0x01，定時(shí)器0為定時(shí)、方式一（16為計(jì)數(shù)器）。TCON控制定時(shí)器的啟、停標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷。格式如下。D7D6D5D4D3D2D1

23、D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0本設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)谝粋€(gè)機(jī)器周期采樣到INT1為低電平時(shí)，則IE1置1。IE1=1,表示外部中斷1正在向CPU申請(qǐng)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(gè)，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(jí)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(jì)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(qǐng)求

24、標(biāo)志寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TCON為定時(shí)器T0和T1的控制寄存器，同時(shí)也鎖存T0、T1的溢出中斷標(biāo)志位及外部中斷INT0、INT1的中斷標(biāo)志等TF1TF0IE1IT1IE0IT0本設(shè)計(jì)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(jì)中：PX0 = 1, 外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷。2.3.474HC573驅(qū)動(dòng)器SL74HC573 跟LS/AL573 的管腳一樣。如下圖2.7器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步

25、）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)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(jì)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(dòng)態(tài)顯示，用74HC573驅(qū)動(dòng)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(dòng)器用573，573即TTL 集電極開路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器.當(dāng)7407輸出低電平時(shí)，沒有電流流過LED，當(dāng)5737輸出為開路狀態(tài)時(shí)，電流經(jīng)100限流電阻流入LED顯示器，每個(gè)七段LED的公共端都接一個(gè)7407驅(qū)動(dòng)器。本設(shè)計(jì)中采用7SEG-MPX8-CC-BLUE八位共陰極數(shù)碼管（藍(lán)色），顯示速度和路程數(shù)據(jù)。第 3 章軟件的設(shè)計(jì)3.1普遍系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)，包括軟硬件兩個(gè)方面。硬件是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的“載體”，是基礎(chǔ)，而軟件則是使“載體”產(chǎn)生動(dòng)力的

27、發(fā)電機(jī)，二者相輔相成，缺一不可。從設(shè)計(jì)者的角度出發(fā)，一個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)過程往往就是設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)不斷積累的過程?？傮w設(shè)計(jì)流程:在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)：一般的流程是：(1) 器件選擇（包括單片機(jī)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(cuò)(5) 硬件電路調(diào)試完畢只有在硬件平臺(tái)建立之后才能更好進(jìn)入軟件系統(tǒng)的調(diào)試。在進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者首先要建立完整，總體的概念，一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)是由各個(gè)功能模塊組成的。程序設(shè)計(jì)者要時(shí)刻牢記如何將那些獨(dú)立，分散的子程序模塊通過主程序連接起來，并最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)功能。3.2單片機(jī)應(yīng)用軟件的一般設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件應(yīng)在硬件電路的支持下能可靠地實(shí)

28、現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的各種功能。它應(yīng)具有下列特點(diǎn)：(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(chǔ)區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求盡量設(shè)置狀態(tài)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。(6) 做好抗干擾設(shè)計(jì)，這是計(jì)算機(jī)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(yùn)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(yùn)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(biāo)，成本b) 完成期限(2) 總體設(shè)計(jì)：a) 調(diào)研b) 機(jī)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(jì)，編制各子程序模塊三各子程序進(jìn)行調(diào)試四各子程序連接起來調(diào)試(3) 樣機(jī)聯(lián)調(diào): a) 軟，硬件結(jié)合起來調(diào)試 b) 找出錯(cuò)誤，修改軟，硬件 c) 實(shí)時(shí)仿真，直至滿足設(shè)計(jì)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(jì)本軟件設(shè)計(jì)的思路是先做流程圖，弄清程序的整體思路，再按模塊進(jìn)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(jì)思路第一步程序初始化，當(dāng)沒有產(chǎn)生

30、中斷時(shí)，程序進(jìn)入處理程序，接著進(jìn)入顯示程序；當(dāng)產(chǎn)生中斷時(shí)，先進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序和定時(shí)器0中斷服務(wù)程序，后面的和沒有產(chǎn)生中斷時(shí)相同。在整個(gè)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(shí)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(jì)一、子程序的設(shè)計(jì)設(shè)汽車輪子半徑為r,脈沖數(shù)為n，t=50毫秒,一個(gè)脈沖的時(shí)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(jì)時(shí)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(jí)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(dāng)P3.2口有脈沖時(shí)進(jìn)入外部中斷0。time=sec+t*0.05，記一個(gè)脈沖的時(shí)間。tab_v5=0.9*pi*r/time，計(jì)算速度并放入數(shù)組中。高低速的判斷，當(dāng)V>=5時(shí)為高速，并用flag = 0，記高速標(biāo)志位，flag=1，記低速標(biāo)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(dāng)來一個(gè)脈沖n+; 當(dāng)n = 50000時(shí)，n清零n = 0;3.定時(shí)器0中斷：當(dāng)來一個(gè)脈沖進(jìn)入定時(shí)器0中斷，給T0定時(shí)器賦50毫秒初值，

32、當(dāng)記滿50毫秒t+。4.處理函數(shù)：計(jì)算速度分高速和低速。速度計(jì)算公式：tab_v5=0.9*pi*r/time;（單位km/h）低速時(shí)：v=tab_v5，即顯示第五個(gè)速度值。高速時(shí)：v+=tab_vi;計(jì)算五個(gè)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(jì)主函數(shù)在初始化程

33、序之后采用循環(huán)設(shè)計(jì)。當(dāng)不斷發(fā)送脈沖時(shí)，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(gè)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(gè)位第 4 章軟件調(diào)試4.1程序的檢測(cè)與調(diào)試1程序的查錯(cuò)手段單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)均需借助對(duì)應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)（或裝置）進(jìn)行在線仿真，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的軟，硬件進(jìn)行全面地檢測(cè)與調(diào)試。各種開發(fā)系統(tǒng)或裝

34、置均提供以下查錯(cuò)手段。（1）單步執(zhí)行采用單步執(zhí)行操作可對(duì)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(jì)要求?？芍苯硬槌鲥e(cuò)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(gè)循環(huán)程序段。（2）斷點(diǎn)設(shè)置全速運(yùn)行可在程序有疑慮的地方設(shè)置斷點(diǎn)，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(diǎn)處運(yùn)行。如果這段程序無語法或邏輯上的錯(cuò)誤，則連續(xù)運(yùn)行到設(shè)置的斷點(diǎn)處停止運(yùn)行，返回監(jiān)控狀態(tài)。如果有錯(cuò)誤，則在錯(cuò)誤處停止運(yùn)行，如果進(jìn)入死循環(huán)或者程序跑飛，就會(huì)永不停止運(yùn)行。全速斷點(diǎn)運(yùn)行為檢查實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)跟蹤記錄除上述之外，還有以下功能：符號(hào)化

35、調(diào)試。在原程序中一般均以符號(hào)地址，標(biāo)號(hào)等出現(xiàn)，通過匯編自動(dòng)進(jìn)行變換和調(diào)整，偏移量等均可自動(dòng)換算和填入。程序的運(yùn)行。自動(dòng)生成目標(biāo)代碼和固化。2源程序的檢測(cè)在源程序進(jìn)行調(diào)試之前，硬件系統(tǒng)必須基本正確，重點(diǎn)對(duì)源程序進(jìn)行檢測(cè)。（1）對(duì)照程序流程圖，先對(duì)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，子程序，中斷服務(wù)程序等進(jìn)行仔細(xì)地檢查，然后對(duì)整個(gè)主程序按其功能劃分成若干程序段進(jìn)行分段檢查，逐步擴(kuò)大到整個(gè)程序系統(tǒng)。檢查時(shí)重點(diǎn)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(xì)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(jìn)行上電檢查各電源點(diǎn)是否正確，有關(guān)邏輯電平及信號(hào)是否正確。確認(rèn)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(shí)，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(shí)還需通過軟件調(diào)試修改硬件設(shè)計(jì)。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(jī)3步進(jìn)行。（1）分調(diào)首先將基本獨(dú)立的子程序調(diào)試正確，符合原設(shè)計(jì)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(duì)獨(dú)立的功能程序段，遵照應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯順序逐段進(jìn)行調(diào)試。A) 設(shè)置并輸入一組符合要求的參量，啟動(dòng)程序段運(yùn)

37、行，觀察運(yùn)行情況或故障的影響及現(xiàn)象。B) 對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行仔細(xì)地分析，合理推測(cè)，借助開發(fā)系統(tǒng)的調(diào)試手段，逐步縮小疑點(diǎn)范圍，直至找出問題所在進(jìn)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(jìn)行聯(lián)調(diào)，它將與整個(gè)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(diǎn)在于主程與各功能模塊程序段之間的連接處，整個(gè) 軟件系統(tǒng)的執(zhí)行順序，逐個(gè)相連進(jìn)行調(diào)試。（3）考機(jī)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(cuò)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(jì)的時(shí)間里，我學(xué)會(huì)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(huì)到了才會(huì)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(jì)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(gè)星期的課程設(shè)計(jì)生活已經(jīng)過去了，在整個(gè)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(yàn)將激勵(lì)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(cái)富之一最后，感謝學(xué)校給了我這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，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(xiàn)1萬福君，潘松峰，劉芳，吳賀榮，王秀梅.MCS-51單片機(jī)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(jī)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(dòng)檢測(cè)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(jī)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(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社，2005年8月.10 陳煒鐘實(shí)，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(qiáng)，單片機(jī)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(jī)課