基于单片机的位置检测显示模块的设计

学 号 业 设 计 （ 论 文 ）题目：基于单片机的位置检测显示模块的设计作 者： 林文峰 作 者： 2015 届 院 别：机械工程学院 专 业：机械电子工程指导教师： 李徽 职 称： 教授 完成时间： 2015-5-12 湖南理工学院毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：本人所提交的毕业设计（论文） 双坐标十字滑台数控编程插补控制的现 ，是本人在指导教师的指导下取得的成果。毕业设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，毕业设计（论文）中的结论和结果为本人独立完成。有关教师、同学和其他人员对完成本毕业设计（论文）提出过并为我在设计（论文）中采纳的意见、建议，均已在文中作了明确说明并表示谢意。如本人的毕业设计（论文）涉及抄袭或剽窃等行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。毕业设计（论文）作者： （签名） 指 导 教 师 （ 已 阅 ） ： （签名） 年 月 日I摘要感应无线检测技术是一种新型的检测技术，既有别于有线位置检测，又不同于无线位置检测，广泛地应用于移动机车的自动定位中。该方法是基于电磁感应原理，通过检测感应电动势的相位和幅度，得到移动机车的位置。感应无线通信技术用于控制焦炉三车的联锁系统，其数据通信可靠，地址检测精密，为实现无人操作奠定了坚实的基础。本设计主要根据焦炉机车生产实际的需要，以单片机为中心，对各种电路进行控制。在设计中机车的调解译码电路输出信号通过 PLC 电路控制后输入到串行口进行选通，选通后的信号送入到单片机的控制端，然后由编程设置各 I/O 口的输出，从而实现单片机与各特殊功能芯片的通信。再由单片机产生控制控制显示数码管完成各参数的显示。其显示包括系统时钟显示，推焦车所在室号的显示和语音提示功能。同时本文还对主要器件的性能特点应用方法和软件作了比较详细的介绍。关键词：感应无线技术，位置检测，电磁感应，串行通信，单片机，数码管IIABSTRACTInductive wireless detection technology is a new detection technique, unlike cable position detection, unlike wireless position detection, automatic positioning of the widely used in locomotives. The method is based on the principle of electromagnetic induction, by detecting the phase and amplitude of induced electromotive force, get the location of the locomotives. Induction radio technology for Coke oven three-car interlocked control system, its data communications reliable, address detection precision, has laid a solid foundation for an unmanned operation. Coke oven locomotive production in this design is based on the actual needs, based on single-chip-centric, to control various circuits. Mediation of the locomotive decoder output signals in the design through a PLC circuit control input to the serial port after gated, gated signal fed to the control Terminal, and then by the programmed I/O port output, enabling communication of single-chip microcomputer and special-purpose chips. Produced by microcontroller control of the complete parameter control display digital tube display. Display includes the system clock display, coke pusher room number where the display and voice prompt function. We also applied to the main features of the device and the software are described in more detail. Key words: inductive wireless technology, position detection, electromagnetic induction, serial communication, single chip, digital control目 录摘要 .IABSTRACT.II1. 前 言 .12感应无线数据通信 .22. 总体设计思想和框图 .34.元件芯片介绍 .44.1 AT89C51 简介 .44.2.DS1302 时钟芯片 .74.3 显示器驱动芯片 HD7279.114.4 双向收发器 SN75176B.134.5 MAX1232 串行口 .134.6 串行口 ADM202E .144.7 语音录入和提示芯片 ISD1700.155.8 音频功率 TBA820M .174.8 显示器结构与工作原理 .175. HD7279A 控制 LED 显示电路具体实现 .186 .编程框图 .216.1 主程序框图 .216.2 翻译报文子程序 .227.调试过程 .23结束语 .24参考文献 .25致谢 .26附录 .2711.前 言在当今现代社会信息化的迅速发展过程中，液晶屏显示已经快速的从公共信息展示等一些商业应用向着消费类多媒体应用发展。由于宽带网络的崛起，多媒体数字化内容将在信息平台占据主流，传统电视机将被新型的显示器所代替而成为人们关注信息和多媒体等内容的中心。LED 显示屏色彩丰富，显示变化多样(文字、图片、三维动画、二维画面、电视动画等)、高亮度、且寿命长，是信息传播设施划时代的产品。LED 显示屏由光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术所构成的一种高技术产品，也可用来显示与计算机屏幕同步的的文字和图形。它独居一个的优势是：画面超大、视觉超强。显示方式灵活多变。它是当前国际上使用得最广泛的一种显示系统。LED 显示屏广泛应用于金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，有巨大的社会效益和丰厚的经济效益。其动态的扫描显示接口是单片机应用最为广泛地一种显示方式之一。接口电路是把所有显示器的 8 个接口端 a-h 连在一起，但是显示器的公共极 COM 是各自独立地受 I/O 控制。CPU 送出字形码给向字段输出口时，每一个显示器接收到的字形码都是相同的，但到底是哪个显示器显示，决定于 COM 端，而这一端是由 I/O 口控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一个显示器了。而所谓动态就是指我们 采用分时的方法，按顺序控制每个显示器的 COM 端，使每个显示器都轮流显示。在轮流显示扫描过程中，每一个显示器的显示时间是极为短暂的（1ms）,但由于发光二极管的余晖效应和人的视觉停留，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的感觉就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。串行外围设备接口 SPI 总线技术是 Mootorola 公司推出的一种同步串行接口。SPI用于 CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。它只需四条线就可以完成MCU 于各种外围器件的通讯。感应无线技术是二十世纪七十年代末发展起来的一项新的工业应用技术。自该技术发展起来以后，在钢铁工厂和自动控制系统中得到了广泛的应用，目前国际上应用感应无线技术已经达到了移动机车无人操作水平，国内最早开始研究应用感应无线技术的是岳阳市电子研究所。22感应无线数据通信感应无线数据通信的特点在数据通信技术中，按照信道传输媒介可分为：有线通信方式，无线通信方式。对于工业中大型移动机车来说，这两种通信方式都有致命的缺陷。移动机车采用有线通信方式，必须拖带一根通信电缆，这样一来，使机车的行走速度受到限制，而且所拖带的通信电缆易磨损、易拉断。在环境恶劣的工业现场，无线通信方式易受干扰，从而使通信质量降低，甚至无法工作。感应无线数据通信方式，既不像有线通信靠电缆直接连接；也不像无线通信远距离天线发射、接收；而是通过安装在移动机车上的天线，与敷设在地面轨道旁的扁平电缆近距离之间电磁耦合传递信息，这样，既克服了有线通信方式的不方便，又克服了无线通信的易受干扰。感应无线数据通信基本结构感应无线数据通信的双方分别称为地上局、机上局。二者实际上是调制解调器（MODEN） ，但其载频为较低的频率，且选择工业现场最不容易受干扰的频率。移动机车发出的串行数据是调制（FSK）在以 50kHZ 为中心的频率上从发送线圈发送，由编码电缆通信对线接收而送往中控室；中控室发出的串行数据是调制在以 80kHZ 为中心频率上，从编码电缆上发送，由接线圈接收送往移动机车。 移动机车的变频调速装置所产生的同频干扰，是无法用带通滤波消去的，要保证通信质量必须抑制同频干扰信号。32.总体设计思想和框图整个电路以单片机为中心，主要是完成接收外部信号和与其他功能电路通信连接，控制各个输入口信号和输出控制信号，使各部分数据按顺序显示。数据收发器完成对输入信号的选通和传输，只有当信号达到一定值时电路才开启否侧关闭，相当于一个门电路。系统时钟电路：通过编程实现与单片机的通行和控制，为系统提供准确的时钟显示数据。语音提示电路：通过编程实现与单片机的连接和控制，并完成语音录入和语音提示信息存储功能，通过程序控制其输出其一段语音信息，并通过功率放大器放大后送到扬声器发出提示音。驱动电路：接受编程后单片机的控制信号各显示数据，通过内部译码后转化为七段数码信号区驱动数码管进行显示。为增加其输出功率，还增加了一级复合管组成的功率放大器，这样是数码管显示更清晰和准确。图 1 显示电路设计框图数据收发器单片机驱动电路系统时钟电路 语音提示电路LED 显示电路44.元件芯片介绍4.1 AT89C51 简介AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。为本科单片机教学主要芯片 TMS320F2812，DSP 原理与应用技术。AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、且高性能的 CMOS 8 位微处理器，也称之为单片机。AT89C2051 是一种自带 2K 字节闪存的可编程且可擦除只读存储器的一种单片机。这种单片机的可擦除只读存储器能够反复擦除 1000 次。该单片机采用 ATMEL 高密度不易失存储器得制造技术制造，和工业上标准的 MCS-51 指令集与输出管脚兼容。因为将多功能 8 位 CPU 与闪速存储器组合构成在单个芯片当中，所以 ATMEL 的 AT89C51称得上是一种高效的微控制器，AT89C2051 是它的精简版。很多嵌入式控制系统都是在AT89C51 单片机上进行的。主要特性:和 MCS-51 兼容4K 字节闪存的可编程 FLASH 存储器寿命：1000 写/擦循环其数据保留时间为：10 年静态工作频率：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288 位内部 RAM32 可编程 I/O 线包含两个 16 位定时器/计数器有 5 个中断源包含可编程串行通道功耗低的闲置与掉电模式其包含片内振荡器与时钟电路589C51 单片机基本组成包括有: 一个 8 位的微处理器； 片内数据存储器 RAM 有 128B， 21 个特殊功能寄存器 SFR； 片内程序存储