单片机毕业设计

1 / 15 单片机毕业设计 安徽机电职业技术学院 毕业设计说明书 液晶显示多功能电测仪表的设计 系 电 气 工 程 系 专 业 应用电子技术 班 级 电子 3092 班 姓 名 闫 丙 文 学 号 1301093073 指导教师 陈 俊 2016 2016 学年第 一 学期 目 录 引言 . 1 第 1 章 系 统 硬 件 电 路 的 设计 . 2 硬 件 电 路 总 体 设 计 思路 . 2 单片机最小系统电路设计 . 2 AT89C51 芯 片 的 硬 件 结2 / 15 构 . 3 AT89C51 的 功 能 介绍 . 3 AT89C51 的 时 钟 电路 . 3 AT89C51 的 复 位 电路 . 4 电 量 信 号 采 集 模 块 电 路 设计 . 5 电压采样电路 . 7 电流采样电路 . 8 A/D 转 换 模块 . 9 CS5460A 的 内 部 结构 . 9 CS5460A 的 工 作 原理 . 10 3 / 15 LCD 显示 . 11 通讯模块 . 13 报警电路部分 . 15 功能按键部分 . 15 电 源 电路 . 16 第 2 章 系统软件的设计 . 17 软 件 设 计 思路 . 17 主 程 序 的 介4 / 15 绍 . 17 CS5460 的操作 . 18 系统校准 . 19 数据的读写 . 19 CS5460A 工 作 流 程图 . 21 电 压 、 电 流 标 量 变换 . 22 显 示 子 程 序 设计 . 23 结论与展望 . 25 5 / 15 致 谢 . 26 参考文献 . 27 摘 要 本设计课题主要从实际应用出发，拟设计一个可准确测量三相四线制供电系统交流电电压 /电流有效值并能实时显示的电测仪表，这对工业过程的实时监控有着重要的意义。本文中多功能电测仪表的控制系统采用 AT89C51单片机，A/D转换器采用 CS5460A 为主要硬件，其中 ,着重介绍了该表的硬件电路设计与软件设计。该系统的电路简单，所用的元件较少，成本低，体积小很便与安装。另外 ,其还具有扩展量程测量，测量结果远程传送等功能。考虑到 CS5460A 在本设计中的重要地位 ,本文在一些篇幅中介绍了 CS5460A 的功能特性以及在电量测量中的应用 ,并给出了典型应用电路以及读写子程序 ,介绍了其校准等功能的操作。 该电测仪表设计是基于单片机应用系统而开发的，可称为智能化仪表，其高准确度、高可靠性、高分辨性、高性价比、操作简单等优良特性将受到人们的青睐。 关键词：单片机 ;多功能 ;CS5460A;电测仪表 6 / 15 超声波倒车雷达 摘 要 随着我 国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。 倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。本文介绍了以 AT89S52 单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒 车雷达系统，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。 关键词：倒车雷达、超声波、单片机 AT89S52 目 录 引 言 ?5 第一章 倒车雷达工作原理 单 片 机 的 发 展 及 其 应 用7 / 15 -8 超声波测距-9 超 声 波 测 距 原 理-11 超 声 波 倒 车 雷 达 系 统 工 作 原 理-12 超 声 波 倒 车 雷 达 的 芯 片 选 择-13 超 声 波 倒 车 雷 达 的 工 作 原 理-15 第二章 系统硬件设计与相应的软件设 计 倒车语音及报警电路及控制程序-16 超声波发射电路与接收电路及其距离测算程序-17 超 声 波 检 测 接 受 电 路-18 超 声 波 测 距 仪 的 算 法 设 计-19 距离计算程序-19 8 / 15 倒车语音电路和报警电路及其控制程序-27 倒车语音电路-28 倒 车 语 音 及 报 警 控 制 程 序-29 第三章 主程序 主程序-31 超声波发生子程序和超声波接收中断程序-33 第四章 安装调试及分析 硬 件 部 分-38 软 件 实 现 与 操 作-40 第五章 测 距 仪 改 进 的 设 想-41 第六章 心 得 体 会 与 总 结-42 第 七 章 英 语 翻 译 及 参 考 文 献-44 9 / 15 引言 倒车雷达研究的背景及意义 随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来的许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达” 应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低了倒车事故的发生。 倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发生超声波，然后通过反射回来的超声波判断前方是否有障碍物，以及障碍 物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于10 / 15 倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。 国内外倒车雷达的发展现状 通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接受到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上，以角 45 度辐射，检测目标，能探索到那些低于保险杠而驾驶员从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等；显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车距后面物体还有多少距离 ，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示驾驶员停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式。粘贴式感应器后有1 层胶，可直接粘在后保险杠上；钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去；悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可分为数字式、颜色式和蜂鸣式。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接有数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到 1 厘米，让驾驶员一目了然。倒车防撞雷达发展到现在已经历经 5代。 第一代的倒车雷达系统是轰鸣器。倒车时 ，如果车后米 -米处有障碍物，轰鸣器就会开始工作，轰鸣越急，表示车辆离障碍物越近。没有语音提示，也没有距离显示，虽11 / 15 然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。 第二代倒车雷达可以显示车后障碍物离车的距离。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有米以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有米 -米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到米的距离，必须停止倒车。 第三代用液晶荧屏显示， 特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围的障碍物的距离。该雷达动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。 第四代魔幻镜倒车雷达，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知 2 米内的障碍物，并一不用等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多功能整合在一起， 并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。其外型就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内倒视镜的位置。 12 / 15 第五代倒车雷达是专门为高档轿车生产的，它的整合了高档轿车具备的影音 系统，可以在显示器上观看 DVD影像。因为是新品，售价也较高。 倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。 第一章 倒车雷达工作原理 、单片机的发展及其应用 单片机又称微控制器，是在一块硅片上集 成了各种部件化微型计算机，这些部件包括中央处理器 CPU、数据存贮器 RAM、程序存贮器 ROM、定时器 /计数器和多种 I/O接口电路。单片机体积小、重量轻、具有很强的灵活性而且价格不高，越来越得到广泛的应用。 8051 在小中型应用场合很常见，已成为单片机领域的实际标准。 80年代中期， Intel公司将 8051 内核使用权以专利互换或出售形式转给世界许多著名 IC 制造厂商，如 PHILIPS、西门子、 AMD、 OKI、 NEC、Atmel等，这样 8051 就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百个品种的大家族。 90 年代， PHILIPS 推出支持 16 位计算的 X4 系列。 XA 系列是 16 位单片机，又可完全兼容 8051的指令系统。 Intel 推出的 80C51也是与 8051 在机器代码级兼容，这样保证了 8051用户到 21 世纪技术的领先性。随着硬件的发展， 8051 软件工具已有 C 级编译器及实时多任务操13 / 15 作系统，单片机的程序设计更简单、更可靠、实时性更强。因而 8051 系列是单片机教学的首选机型。而有内部可擦写RAM的 89C51/52 是目前我们常用的芯片。 超声波测距 超声波测距的基本原理 1、超声波发生器 为了 研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图 1 所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两 极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 超声波测距原理 14 / 15 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的 距离，即： s=340t/2 认识超声波 超声波是指振动频率大于 20KHz以上的 ,其每秒的振动次数甚高，超出了人耳听觉的上限，人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方 式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向