毕业论文设计高速公路车速检测控制仪设计.doc

大学 本科生毕业设计（论文）学 院： 专 业： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2011年5月30日 毕业设计（论文）高速公路车速检测控制仪设计 总计 毕业设计（论文） 49 页表格 3 表插图 16 幅高速公路车速检测控制仪设计摘 要 近几年国内高速公路建设很快，形成了规模很庞大的高速公路网络，而高速公路的管理却十分传统，信息化和智能程度相当低。这就给高速公路的管理带来很大麻烦造成人力、物力和财力的很大浪费。同时，当前高速公路的速度监视器大多数是采用雷达来测速的，而雷达测速的借理智能化程度较低且价格相对较高。为解决当前高速公路网络管理存在的问题，从而提高高速公路管理的智能化、信息化和一体化以及降低高速公路建设的成本。现提出了一种基于单片机的高速公路测速仪。它是由数据采集部件、数据处理部件、中心控制部件和数据输出部件等组成的智能型测速仪。本仪器以高性能的霍尔传感器和红外线传器以检测汽车在确定时间内的位移和汽车的车牌号为基础采集数据部件，然后将数据送至高性能的单片机进行处理。其工作原理是利用磁场作为媒介检测汽车的位移量，然后经数据放大器将信号放大经调制解调器将从霍尔传感器采集的模似数据转换为数字量送单片软硬件组成的数据处理部件进行处理。系统对数据进行计算分析处理后，控制部件将结果经汁算机网络传送至高速公路管理中心，由管理中心进行处理、管理和维护。以上的设计实现了任务的要求，路面平行埋设两条传感器。当前车轮触压第一个传感器时，单片机启动定时器开始计时，当前车轮触压第二个传感器时，停止计时。路面的两条传感器距离为10米，用数码管显示车速。关键词:单片机;数据处理;采样信号;压力传感器;数码管显示abstract in recent years the domestic highway construction rapidly, has formed the scale huge fre eway network, while the freeway management is very traditional, information and intelligence degree is very low. this gave the expressway management bring great trouble. caused by human, material and financial resources to waste. at the same time, the current highway speed monitor most is the use of radar to speed, and radar by reason can lower the level and the price is relatively high. in order to solve the current highway network management problems, thereby improving the expressway management information integration and intelligent, and reduce the cost of expressway construction. this paper proposes a method based on single chip expressway velocimeter. the instrument with high performance holzer sensor and infrared sensor to detect cars in determining the time displacement and the number plate of the car as the basis for data collection components, and then sends the data to high performance mcu processing. its working principle is the use of magnetic field as the medium detecting motor displacement, then the data amplifier amplifies the signal from the sensor via a modem, holzer collected analog data into digital amount sent monolithic components of the hardware and software of data processing unit for processing. system data analysis processing, the control unit results through the computer network is transmitted to the expressway management center, the management center for processing, management and maintenance the above design and implementation of task demands, pavement parallel buried two sensor. the current wheel contact the first sensor, single-chip timer begins timing, the current wheel contact pressure sensor second. road two sensor distance is 10 meters, the use of digital tube display speed. .keywords:single chip microcomputer; date passing; sampling signals; pressure sensor; digital tube display目 录摘要.iabstract.ii第1章 绪论.11.1 课题背景.11.2 基本要求.2 1.3课题内容及安排.3 第2章 设计方案 .4 2.1 方案的确定.4 2.2 方案的流程.5第3章 硬件设计.6 3.1设计原理.6 3.2 测速仪的功能.6 3.3 硬件组成.7 3.3.1 at89c51芯片.8 3.3.2 at89c51的特点和应用.9 3.4 其他的辅助元件介绍.12 3.4.1 1838光敏三极管.14 3.4.2 ca3140运算放大器.16 3.4.3 uln2003三极管阵列.18 3.4.4 mtf3461bsr数码管.20 3.5 基于单片机at89c51测速仪的设计.24 3.5.1电路描述.24 3.5.2 信号检测和放大.27 3.5.3 输入和处理.30 3.5.4 输出显示.32 3.6 pcb板的制作 .34第4章 软件设计.38 4.1总体思路及流程.38 4.2软件的设计.40 4.2.1 最小系统的仿真.40 4.2.2 动态显示仿真.43 4.3.3 系统总图.45第5章 整体调试和其他车速测试方法的介绍.46 5.1 测试原理及方法.46 5.2 车速测试的其它方法及应用.46 5.3 proteus和keil调试.47 5.3.1 proteus简介.47 5.3.2 keil简介.48 5.3.3 利用proteus和keik的调试.49总 结.50致 谢.51参考文献.5248第1章 绪论1.1 课题背景随着社会经济的不断进步和高科技的飞速发展，在日常工作和生活中，汽车已成为人们理想的交通工具。但由于超速带来的交通事故也逐渐增多，造成了人员伤亡及经济财产的损失。为了减少汽车事故的发生率，给拥有汽车的用户提供安全感，车速测试仪能对汽车时速实时监控并对超速车辆起到自动报警具有实际意义。常见车速检测仪,如图1-1 所示。图1-1 车速检测仪1.2基本要求 利用at89c51单片机构成的测速仪，限速为35m/s(126km/h)，当汽车行驶速度低于该速度时，显示器显示pp(通过)。当速度大于或等于35m/s时，显示超速的速度，同时点亮当前的led以示警告。该电路设计超速的测量范围是35m/s99m/s(126km/h3564km/h)，超过设定的速度显示ee(错误)。1.3 课题内容及安排 本设计内容主要为车速测试仪的软、硬件设计。 如图1-2所示为基本硬件框图。传感器放大器滤波器 ad单片机 led图1-2基本硬件框图 传感器：能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 放大器：增加信号幅度或功率的装置，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等，其中用得最广泛的是电子放大器。 滤波器：滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为l型滤波。所有各型的滤波器，都是集合l型单节滤波器而成。基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成，串联臂为电感器，并联臂为电容器。在电源及声频电路中之滤波器，最通用者为l型及型两种。单片机：单片机又称单片微控制机，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了i/o设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 led：是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。led的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是p型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是n型半导体，在这边主要是电子。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向p区，在p区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是led发光的原理。而光的波长（光的颜色），是由形成p-n结材料决定的。 论文的主要内容如下：（1）详细分析车速测量方法，说明车速测量的原理。（2）根据单片机硬件系统的设计，构建软件系统，分别对硬件系统的配置给予选定，使其能够对车速进行测量。同时通过电路分析显示车速。（3）对单片机定时计数器进行设置，设计和说明定时计数器在测量中的作用和使用方法，讨论测量精度问题。（4）根据系统要求设置各控制数据，用keil编写程序，包括程序流程，显示中断程序流程，并对计数和定时进行同步，在不增加硬件的条件下，使同步达到满意效果。设计需要重点解决的问题：（1）单片机在系统运行过程中，终端设置问题。（2）车速测量及仿真显示的实现。（3）硬件系统的实现。（4）软件系统的实现。在实际生活中，我们经常会遇到各种各样的测速场合，比如我们最常见的路口测量车速的测速仪。在工业生产中，我们也经常会遇到测速，比如测定电机转速的测速仪。不管是的直线行驶速度还是转速，测量方法大同小异，无非是模拟方式和数字式两种。那么现在我就以数字方式为题，设计一款对电机转速进行测量的装置。数字式通常采用光电编码器器，霍尔元件等为检测元件，得到模拟信号量。现在，运用89c51单片机来控制智能化转速测量仪，来设计一款智能测速仪。 电机在运转过生中，需要对其进行监控，那么转速就是一个必不可少的参数，本设计主要用at89c51作为控制核心，由霍尔传感器、led数码显像管、hin232cpe电平转换、及rs232构成。 第2章 设计方案2.1 方案的确定 本仪器以高性能的传感器和红外线传器以检测汽车在确定时间内的位移为基础采集数据部件，然后将数据传至最高性能单片机进行处理。其工作原理是利用磁场作为媒介检测汽车的位移量，然后经数据放大器将信号放大，经调制解调器将从传感器采集的模拟数据转换为数字量，送单片软硬件组成的数据处理部件进行处理。系统对数据进行计算分析处理后，控制部件将结果经计算机网络传送至高速公路管理中心，由管理中心进行处理，管理和维护。2.2 方案的流程 测速仪由at89c51单片机、uln2003三极管阵列、ca3140运算放大器、4个共阳极七段显示器及4个阳极驱动三极管组成。at89c2051是atmel公司生产的51系列单片机中的一种。p1口的p1.7脚到p1.2和p3口的p3.7脚连接到uln2003的输入引脚1到7。p1口引脚连接10千欧的上拉电阻网rnw1。他们通过内部反相器的帮助驱动七段数码管。测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数n ,则被测信号的频率fx 可表示为：f x =nt(1)测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。1.主程序流程，如图2-1所示。初始化bcd码转换计算程序非压缩bcd码显示程序返 回启动图2-1 主流程图2.子程序流程图，如图2-2所示。开始显示缓存初始化led显示初始化数码显示图2-2 子程序流程图3. 定时计数子程序，如图2-3所示。开定时器开计数器定时0.5s计数0.5s读出计数器值并清零计数器定时重新装初始值并启动定时器开始图2-3 定时计数子程序第3章 硬件设计3.1 设计原理本仪器以高性能的传感器和红外线传感器以检测汽车在确定时间内的位移为基础采集数据部件，然后将数据传至最高性能单片机进行处理。其工作原理是利用磁场作为媒介检测汽车的位移量，然后经数据放大器将信号放大，经调制解调器将从传感器采集的模拟数据转换为数字量，送单片软硬件组成的数据处理部件进行处理。系统对数据进行计算分析处理后，控制部件将结果经计算机网络传送至高速公路管理中心，由管理中心进行处理，管理和维护，如图2-1所示。 图2-1原理图3.2 测速仪的功能1.测速功能 当汽车经过时，能准确的通过检测其位移而计算出其时速，特别是当同一时间有不止一辆汽车通过时，能分别的检测它们的位移。2.记录功能 若发现某一辆或是多辆汽车的速度高于或低于高速公路规定的时速时应能及时记录汽车的车型和对应的车牌号。3.数据处理功能 当传感器采集到数据后仪器能及时和准确的处理数据。4.网络通信功能 仪器应该能够将处理的数据传给高速公路管理中心进行维护和进一步的分析处理。3.3 硬件组成 硬件组成包括：at89c51芯片，光敏三极管，140运算发送器，uln2003三极管阵列，mtf3461bsr数码管3.3.1 at89c51芯片 at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器，俗称单片机。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。如图3-1所示是常用的一种单片机，型号为at89c51，它将计算机的功能都集成到这个芯片内部去了，就这么一个小小的芯片就能构成一台小型的电脑，因此叫做单片机。图3-1 单片机 它有40个管脚，分成两排，每一排各有20个脚，其中左下角标有箭头的为第1脚，然后按逆时针方向依次为第2脚、第3脚第40脚。在40个管脚中，其中有32个脚可用于各种控制，比如控制小灯的亮与灭、控制电机的正转与反转、控制电梯的升与降等，这32个脚叫做单片机的“端口”，在单片机技术中，每个端口都有一个特定的名字，比如第一脚的那个端口叫做“p1.0”。 图3-2 at89c51管脚分布vcc：供电电压，gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口 缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。 p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口。p3口管脚备选功能： p3.0 rxd（串行输入口） p3.1 txd（串行输出口） p3.2 /int0（外部中断0） p3.3 /int1（外部中断1） p3.4 t0（记时器0外部输入） p3.5 t1（记时器1外部输入） p3.6 /wr（外部数据存储器写选通） p3.7 /rd（外部数据存储器读选通） p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。 psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。 ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性： xtal1和xtal2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，xtal2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 4芯片擦除：整个perom阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ale管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，at89c51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，cpu停止工作。但ram，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存ram的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。处理器的功能： at89c51是一带有2k字节闪速可编程课擦除只读存储体（eeprom）的低电压，高性能8位cmos微型计算机。它采用atmel的高密非易失存储技术制造并和工业标准mcs-51指令集和引脚结构兼容，在单块芯片上组合通用的cpl1和闪速存储器(atmel)。 at89c51是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决方法。这次采用的是at89c51单片机芯片，at89c51处理器功能方框图，如图3-3所示。图3-3 at89c51处理器的功能方框图3.3.2 at89c51的特点和应用 它有如下一些特点：1、 和mcs-51产品兼容； 2、2kb可重编程flash存储器（10000次）； 3、2.7-6v电压范围； 4、 全静态工作：0hz-24mhz； 5、2级程序存储器保密锁定； 6、128*8位内部ram； 7、15条可编程i/o线； 8、 两个16位定时器/计数器； 9、6个中断源； 10、 可编程串行通道； 11、 高精度电压比较器（p1.0，p1.1，p3.6）； 12、直接驱动led的输出端口。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 在智能仪器仪表上，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活等优点广泛应用仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压，功率，频率，湿度，速度，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；用单片机可以构成形式多样化的控制系统、数据采集系统。现在得家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子平量设备，五花八门，无所不在；现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机行进数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在得通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等；单片机在医用设备中的用途相当广泛，类如医用呼吸机，各种分析仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商、金融、科研、国防等领域都有广泛的用途。3.4 其他的辅助元件介绍 其他辅助元件包括：1838光敏三极管，ca3140放大器，uln2003三极管阵列，mtf3461bsr数码管。3.4.1 1838光敏三极管 1838三极管是一个应用比较成熟的光电产品，它是一个微关照输入，低电流输出的元件，它的外形见下图3-4所示。一般情况下，它的输出都要经过一个较大放大倍数三极管的放大，才能提供给下一级电路使用。 图3-4 1838光敏三极管外形图 它所需工作电压为6v。输出端要接在一个电容为好，可以防止外界的干扰。它的功能示意图，如图3-5所示。图3-5 功能示意图它的优点为：工作电压小，电流稳定，功率小，使用广泛，成本低，价格便宜。3.4.2 ca3140运算放大器 它是一个dip-8封装的集成芯片，它能进行所需的算术运算放大，它有两种封装团。 它的内部结构如图3-6所示；其中，2脚为反向输入端，3脚为同向输入端，7脚接的是正电压，4脚接的是负电压，6脚为输出端，其他管脚在外面悬空。图3-6 运算放大器ca3140内部结构图 此运算放大器是一个用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。3.4.3 uln2003三极管阵 它实质上是一个高电流的达林顿管，其管脚封装是dip-16，用来辅助at89c51的输出端来输出数据，但同时它的输入端应接上拉电阻，这里用的是阵列电阻rnw1，它的数值为10k*8。uln2003内不仅仅有7个达林顿三极管集电极开路输出。步进电机需要一定的电压，一般至少需要高于6v电压。3.4.4 mtf3461bsr数码管 1.此数码管是一个4位七段共阳极数码管，实物如图3-7所示。图3-7 数码管实物图 共阳型（如图3-8所示）就是八个发光管的正极都连在一起 ，作为一条引线.ag段用于显示数字,字符的笔画,（dp显示小数点），每一段控制agdp的亮与来。 图3-8 共阳型lcd 数码管的管脚分为两类，一类为段的数码信号脚，一类为位的数码信号脚。段的数码一般有7到8个引脚。4位数码管有4个位码引脚。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 这里共阴极的接法是：8个段的数码管引脚只用7个，分别接7个10k的电阻、再接单片机的p口。然后4个位码引脚分别通过4个驱动三极管再接电源。三极管这里选的是2n2222a。4个三极管的基极分别接4个1.2k电阻再接到单片机端口。 由于各位数码管的每段的管脚线是并联的，每段数码管的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通的状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方法。在同一时刻，只能选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管能显示出将要显示的字符。虽然这些字符是不同时刻出现的，而且同一时刻，只能一位显示，其他各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管的显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。 led断码表，见表3-1。 表3-1 段码表显示字符共阴极段选码共阳极段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码012343fh06h5bh4fh66hc0hf9ha4hb0h99h567896dh7dh07h7bh6fh92h82hf8h80h90h3.5 基于单片机 at89c51测速仪的设计3.5.1 电路描述 这个系统按硬件可以分为三大功能：检测和初次放大、输入和处理及输出显示。3.5.2信号检测和放大 系统所需电压为6v。检测到的信号先通过三极管2n2222（t5）放大，再进一步通过运算放大器ca3140（ic3）放大，如图3-9所示。 图3-9 检测和初次放大原理图 运算放大器参考电压点，是由r2和r3组成的电阻分压器网络得到的。r1是三极管2n2222的上拉电阻；c5、c6是滤波电阻，防止外界对信号的干扰。3.5.3 输入和处理 其原理图，如图3-9所示。 图3-9 输入和处理原理图 ic3引脚6输出信号给单片机at89c51的12管脚，注意单片机at89c51的管脚12和13是其内部模拟比较器的输入 （+和-）。 管脚13使用一个由电阻r7和电位器vr1组成的分压器将输入电压调整到将近供应电压的一半。 这里芯片at89c51的接法为：4脚、5脚接的事晶振，旁边的c3、c4滤波电容；10脚接地；12脚接输入信号；13脚是参考电压输入端。 通过1脚，电容c1和电阻r6可以对芯片进行软件复位；复位s1可以对芯片硬件复位。 计算车速，公式如下：距离l=10m/t脉冲=600000/计算器数值n。3.5.4 输出显示 其原理图，如图3-10所示。图3-10 显示输出原理图 由于单片机芯片输出的电流非常小，不能直接用来驱动数码管，所以需要经过4个bc557型号的三极管的放大，才能去驱动数码管显示。 单片机p3口和p3.0脚到p3.3脚分别连接到三极管t1t4的基极，在一个时刻选择其中一个数字，需要提供阳极电流给这个数码管的公共电极。 当单片机ic1的p3.0脚置低，它驱动三极管t1到饱和，它提供驱动电流给4个七级共阳极数码管dis1的引脚12。与此相似，三极管t2t4分别提供驱动电流给did1的引脚6、8和9。因此单片机ic1的端口使用多路复用的方式驱动数码管，这是分时复用的过程。 数码管的各段的数据和显示每脉冲每5ms刷新一次，因此，即使它是一个接一个亮起，但看起来似乎是连续显示。最后通过一个子程序点亮4个七个数码管。在子程序中，每组显示结果都要循环显示。2.6 复位电路 单片机复位电路是指单片机的初始化操作。单片机运行时，都需要先复位，其作用是使cpu和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因此，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现，如图3-9所示。 图3-9 复位电路复位功能： 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。 单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚rst通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的s5p2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，如图3-10所示。图3-10 rc复位电路单片机复位后的状态：单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计算器rc=0000h，这表明程序从0000h地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内ram为随机值，运行中得复位操作不改变片内ram区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见表3-2。 值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少程序中的初始化是十分必要的。 说明：表3-2中符号*为随机状态。 表3-2 寄存器复位后状态表特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态abpsw00h00h00htmodtconth000h00h00hspdpldphp0p3ipie07h00h00hffh*00000b0*00000btl0th1tl1sbufsconpcon00h00h00h不定00h0*b 值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的初始化部分是十分必要的。 psw=00h，表明选寄存器0组为工作寄存器组；sp=07h，表明堆栈指针指向片内ram07h字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的内容写入到08h单元中；p0-p3=ffh，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出。ip=xxx00000b，表明各个中断源处于低优先级ie=0xx00000b，表明各个中断均被关断；系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。 51单片机的复位是由reset引脚来控制的，此引脚与高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。51单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，至于内部ram内部的数据则不变。2.7 晶振电路 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。 at89c51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚xtal1和xtal2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容c1和c2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此