燃油量檢查控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、交通與汽車(chē)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課 程 名 稱(chēng): 汽車(chē)電控系統(tǒng)實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 8234590 題 目: 年級(jí)/專(zhuān)業(yè)/班: 07級(jí)/車(chē)輛工程/汽電1班 學(xué) 生 姓 名: X M 開(kāi) 始 時(shí) 間: 2010 年 12 月 20 日完 成 時(shí) 間: 2010 年 12 月 31 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)： 學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績(jī)（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說(shuō)明書(shū)（計(jì)算書(shū)、圖紙、分析報(bào)告）撰寫(xiě)質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 21 引言 32 方案設(shè)計(jì) 32.1 燃油量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 3方案一 32.1.2方案二32.2方案一的總體設(shè)計(jì)框圖

2、33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 43.1 時(shí)鐘和復(fù)位電路 43.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 563.4 聲光和電機(jī)控制電路 84 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 94.1主程序流程圖 91011 115 系統(tǒng)仿真 125.1 Protel電路125.2 121313結(jié)論 16致謝 17參考文獻(xiàn) 18附錄 191 引 言 1.1 汽車(chē)主要是以燃燒燃油來(lái)獲取動(dòng)力的，燃油量的多少?zèng)Q定了汽車(chē)能行駛多遠(yuǎn)。在汽車(chē)行駛過(guò)程中要如何得知該汽車(chē)還有多少燃油，該何時(shí)加油以及加多少油，這都需要一套燃油檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃油量的多少，并在達(dá)到設(shè)定范圍內(nèi)進(jìn)行聲光控制和直流電機(jī)的控制，以提醒駕駛員采取相應(yīng)措施，維持汽車(chē)的正常行駛。1.2本設(shè)計(jì)的目的是為了監(jiān)測(cè)汽

3、車(chē)燃油量，顯示并作出聲光提示以及在必要條件下使發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)行熄火。本系統(tǒng)假設(shè)油箱容量50L，顯示精度0.01L當(dāng)燃油量達(dá)到40L以上。綠燈亮并發(fā)出低頻率的提示聲音，以提醒駕駛員燃油快加滿(mǎn)了；當(dāng)燃油量只有5-10L時(shí)，黃燈亮并發(fā)出中頻率的聲音，以提醒駕駛員燃油不多了，應(yīng)該注意加油了；當(dāng)燃油量還剩不到5L時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)節(jié)氣門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)，使其開(kāi)度減小，以減小燃油的消耗速率，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出高頻聲音報(bào)警。因此，本次燃油量電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含了AT89C51芯片和A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808以及必要的外圍電路，A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0808將電位器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將電壓的數(shù)字信號(hào)輸送給單片機(jī)處

4、理，再利用AT89C51的PO口驅(qū)動(dòng)LED顯示油箱當(dāng)，以提示駕駛員燃油剩余不多，可以加油。最終實(shí)現(xiàn)燃油量電控系統(tǒng)的功能。2 方案設(shè)計(jì)2.1 燃油量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證2.1.1方案一采用單片機(jī)AT89C51為核心控制元件，壓電傳感器收集信號(hào),ADC0808將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，7SEG-MPX4-CC-BLUE元件作為顯示元件,實(shí)行聲光控制和電機(jī)控制，仿真時(shí)用電位器模擬傳感器收集的信號(hào)。方案二采用8031為核心控制元件，利用ADC0809進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，采用4位共陰極LED，模擬電機(jī)。2.2方案一的總體設(shè)計(jì) 電位器ADC0809復(fù)位電路時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)LED顯示器發(fā)光二級(jí)管蜂鳴器

5、直流電機(jī)圖2-2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 時(shí)鐘及復(fù)位電路復(fù)位電路本次設(shè)計(jì)采用“RC+按鍵”復(fù)位形式，復(fù)位電路的示意圖如圖3-1-1所示。按鍵復(fù)位原理：按鍵后：電容器被短路放電、RST直接和VCC相連，就是高電平，此時(shí)進(jìn)入“復(fù)位狀態(tài)”。松手后：電源開(kāi)始對(duì)電容器充電，此時(shí)，充電電流在電阻上，形成高電平送到RST，仍然是“復(fù)位狀態(tài)”；稍后，充電結(jié)束，電流降為0，電阻上的電壓也將為0，RST降為低電平，開(kāi)始正常工作。 圖3-1-1 復(fù)位電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路示意圖如圖3-1-2所示。圖3-1-2 時(shí)鐘電路3.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(ADC0808)圖3-2-1 ADC0808引腳圖引腳功能（外部

6、特性）   極限參數(shù)抗靜電強(qiáng)度：400V 輸出端注意out8為最低位-out1為最高位，out8-out1分別接單片機(jī)的P0.0到P0.7端。 3.3 LED顯示器LED顯示器件是通過(guò)發(fā)光二極管顯示字段的器件。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中常用的是由8段LED數(shù)碼管，它的顯示塊中有8個(gè)發(fā)光二極管，7個(gè)發(fā)光二極管組成字符“8”，1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，因此有人稱(chēng)8段LED數(shù)碼管為8段顯示器7。LED數(shù)碼管的管腳配置如圖（a）所示。LED數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極兩類(lèi)，如圖所示。共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極共地，如圖（b），當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極電壓為高電平時(shí)，二極管發(fā)光；而共陽(yáng)極L

7、ED數(shù)碼管是發(fā)光二極管的陽(yáng)極共接，如圖（c），當(dāng)某個(gè)二極管的陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光。圖3-3-1 LED數(shù)碼管LED的顯示方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。1. LED靜態(tài)顯示方式所謂靜態(tài)顯示，是指各位共陰極或共陽(yáng)極連接在一起并接地或+5伏；每位段碼線(xiàn)（a dp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。之所以成為靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確認(rèn)，相應(yīng)鎖存器的鎖存的代碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的段碼為止，正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示的亮度都較高3。但是這樣的方式占用的I/O口線(xiàn)多，當(dāng)顯示器的位數(shù)較多時(shí)，在這里我們共需要12位數(shù)碼管，所以不適宜用靜態(tài)顯示。下圖表示的是一個(gè)四位靜態(tài)LED顯示

8、電路。 圖3-3-2 LED靜態(tài)顯示電路2、LED動(dòng)態(tài)顯示方式當(dāng)顯示器位數(shù)較多時(shí)，可以采用動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。雖然在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），但由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝，我們看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示。顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示3。 下圖表示的是一個(gè)8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路。 圖3-3-3 LED動(dòng)態(tài)顯示電路通過(guò)對(duì)比，為了提高系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比，數(shù)碼管的顯示方式采用了動(dòng)態(tài)顯示方案。

9、雖然動(dòng)態(tài)顯示方式不像靜態(tài)顯示方式那樣只需較小的驅(qū)動(dòng)電流就可以得到較高的顯示亮度，但動(dòng)態(tài)顯示方式所需元件數(shù)量和元件種類(lèi)較靜態(tài)顯示方式要少的多，并且利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝，動(dòng)態(tài)顯示方式可以較好地“同時(shí)”顯示多個(gè)字符，只要掃描頻率足夠高就不會(huì)使人產(chǎn)生閃爍的感覺(jué)。3.4 聲光和電機(jī)控制電路聲光和電機(jī)控制電路由兩個(gè)個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)直流電機(jī)組成。當(dāng)P2.4輸出高電平時(shí)，表示油量過(guò)少(<5L)，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，從而使汽車(chē)燃油消耗率減小，同時(shí)蜂鳴器高頻鳴響報(bào)警；當(dāng)油量剩余為5-10L時(shí)，P2.5輸出高電平，控制黃燈亮并控制蜂鳴器中頻鳴響，此時(shí)表示油量剩

10、余不多，提示駕駛員應(yīng)及時(shí)加油；當(dāng)燃油量大于40L時(shí)，P2.6輸出高電平，控制綠燈亮，表示燃油快要加滿(mǎn)，蜂鳴器低頻鳴響報(bào)警。如圖3-4所示。4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)inint（），對(duì)定時(shí)器和ADC0808進(jìn)行初始化，接著調(diào)用AD（），對(duì)電位器的輸入值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)作出處理，控制發(fā)光二極管和蜂鳴器的運(yùn)行，最后調(diào)用顯示程序display()，在LED顯示器上顯示燃油量。程序在采樣和顯示之間循環(huán)，不斷的采樣并顯示。調(diào)用AD轉(zhuǎn)換程序后，先啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，接著判斷是否轉(zhuǎn)換完成，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，將結(jié)果送入單片機(jī)處理，最后判斷結(jié)果在哪個(gè)范圍，如小于500，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并調(diào)用語(yǔ)音程序yuyin(1): 如大于500但

11、小于1000，黃燈亮，并調(diào)用語(yǔ)音程序yuyin(3): 如大于4000，綠燈亮，并調(diào)用語(yǔ)音程序yuyin(2),其他情況不做聲光和電機(jī)控制。開(kāi)始定時(shí)器0工作模式選擇，并裝初值給ADC0808賦初值開(kāi)總中斷，啟動(dòng)定時(shí)器返回通過(guò)以上的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，工作已經(jīng)基本完成，之后的工作就是對(duì)所設(shè)計(jì)好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)調(diào)試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤，從而進(jìn)行改正使系統(tǒng)優(yōu)化。Protel電路調(diào)試結(jié)果圖 5-1 Protel電路ERC調(diào)試結(jié)果程序調(diào)試·程序經(jīng)過(guò)調(diào)試顯示“0錯(cuò)誤，0警告”。表示程序調(diào)試通過(guò)。圖5-1 程序調(diào)試通過(guò)示意圖5.3 系統(tǒng)仿真電路圖5.4 Proteus仿真圖5-

12、3-1-1 當(dāng)燃油量大于40L時(shí)，綠燈亮圖5-3-1-2 綠燈亮的同時(shí)，蜂鳴器低頻報(bào)警，提示燃油快要加滿(mǎn)，此時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)圖5-3-2-1 當(dāng)燃油量小于10升大于5升時(shí)，黃燈亮圖5-3-2-2 黃燈亮的同時(shí)，蜂鳴器中頻報(bào)警提示燃油剩余不多，電機(jī)仍然不轉(zhuǎn)圖5-3-3-1 燃油快耗盡時(shí)，報(bào)警燈熄滅，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)圖5-3-3-2 電機(jī)帶動(dòng)節(jié)氣門(mén)減小開(kāi)度使燃油消耗速率減小，同時(shí)蜂鳴器高頻報(bào)警 結(jié) 論。致 謝感謝向陽(yáng)老師，在他的精心指導(dǎo)下，我完成了本次課程設(shè)計(jì)。他的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使

13、我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多為人處世的道理。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在他的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。另外，本設(shè)計(jì)的完成也離不開(kāi)其他老師和各位同學(xué)給我的建議和幫助，是他們讓我明白了團(tuán)隊(duì)合作的精神。在此，我謹(jǐn)向向陽(yáng)老師以及幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，表示崇高的敬意和衷心的感謝！參考文獻(xiàn) 1.單片機(jī)系統(tǒng)的protues設(shè)計(jì)與仿真張靖武編著，北京：電子工業(yè)出版社，2007微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)臺(tái)方編著，北京：中國(guó)水利水電出版社，2001單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用赫建國(guó), 鄭燕, 薛延俠編著，北京：清華大學(xué)出版社 2006附錄程序代碼：#include <

14、;reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*定義*/sbit led1 =P20;sbit led2 =P21;sbit led3 =P22;sbit led4 =P23;sbit hd =P24;sbit cd =P25;sbit ld =P26;sbit lb =P27;sbit OE =P30;sbit EOC =P31;sbit START =P32;sbit clk =P33;sbit dot =P17;uint digtial4,getdataend;unsigned char dis=0xC0

15、,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x7f;uchar getdata;/*延時(shí)(t*1ms)函數(shù)*/void delay1ms(unsigned char t) unsigned char i,j; for( ;t;t-); for(i=4;i>0;i-); for(j=123;j>0;j-);/*給ADC8090產(chǎn)生500khz時(shí)鐘頻率函數(shù)*/void time_time_clk() interrupt 1 using 0 TH0=(65536-24)/256; /給高八位賦值 TL0=(65536-24)%256; /給低八位賦

16、值 clk=clk;/*初始化定時(shí)器.ADC0809*/void inint()TMOD=0x01;/選擇工作模式 16位TH0=(65536-20)/256;/給高八位賦值TL0=(65536-20)%256;/給低八位賦值EA=1;/開(kāi)總中斷ET0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器0；TR0=1;/開(kāi)定時(shí)器0START=0;/給ADC0809賦初值OE=0;/*數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電壓值*/void display() led1=1; P1=disdigtial3; dot=0; delay1ms(5); P1=0XFF; led1=0; led2=1; P1=disdigtial2; delay1ms(5);

17、 P1=0XFF; led2=0; led3=1; P1=disdigtial1; delay1ms(5); P1=0XFF; led3=0; led4=1; P1=disdigtial0; delay1ms(5); P1=0XFF; led4=0; /*語(yǔ)音提示函數(shù)*/ void yuyin( unsigned char n) lb=1; delay1ms(n); lb=0; delay1ms(n);/*AD轉(zhuǎn)換函數(shù)*/void AD() START=0; OE=0; START=1; START=0;/啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換 while(EOC=0) /判斷是否結(jié)束 OE=1;/允許輸出 getdata=P0;/將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)賦值給getdata OE=0;/關(guān)閉輸出 getdataend=getdata*(5000/255); digtial3=getdataend/1000;/最高位數(shù)值 digtial2=getdataend%1000/100; digtial1=getdataend%100/10; digti