出租车计费器系统设计及工作原理毕业论文.doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 出出租租车车计计费费器器系系统统设设计计及及 工工作作原原理理毕毕业业论论文文 目 录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪 论 4 1 1 课题背景 2 1 2 目的意义 2 1 3 设计任务与技术要求 2 本章小结 2 第 2 章 方案的选择与选件 3 2 1 方案选择 3 2 2 方案的确定 4 2 3 电路元件检测 4 本章小结 5 第 3 章 单元电路设计 6 3 1 单片机系统 6 3 1 1 按键电路 7 3 1 2 时钟电路设计 7 3 1 3 复位电路设计 8 3 1 4 驱动电路 8 3 1 5 显示电路 9 3 1 6 单片机在电路中应用 10 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 I 本章小结 11 第 4 章 软件程序设计 12 4 1 程序流程图 12 4 2 程序设计 13 本章小结 22 第 5 章 整机的工作原理 23 5 1 工作原理 23 5 2 整机原理图 23 5 3 硬件检测 24 本章小结 24 结 论 25 致 谢 26 参考文献 27 附录 1 译文 28 附录 2 英文参考资料 28 附录 3 元器件表 34 第 1 章 绪 论 1 1 课题背景 随着出租车行业的发展 出租车已经是城市交通的重要组成部分 从加强 行业管理以及减少司机与乘客的纠纷出发 具有良好性能的计价器对出租车 司机和乘客来说都是很必要的 我们知道 只要乘坐的出租车启动 随着行驶里程的增加 就会看到司机 旁边的计价器里程数字显示的读数从零逐渐增大 而当行驶到某一值时 如 2KM 计费数字显示开始从起步价 如 9 元 增加 当乘客到站时 按下停 止按键 计费数字显示总里程和总金额 它可以很直观的反映用户使用情况 1 2 目的意义 毕业设计是将理论与实践相结合的教学环节 通过综合运用教材及其他 资料 使所学知识得到进一步加深和扩展 同时还培养设计能力和解决实际 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 1 问题能力 进行基本技能的训练 进一步熟练 proteus keilC 等软件的操作 本设计的目的是在学习 51 系列单片机的基础上 设计出符合要求的电路 从 而实现设计产品的计价功能 1 3 设计任务与技术要求 利用AT89S51单片机 设计简单的出租车计价器 其中主要的外围功能电 路有 驱动电路 按键控制电路 时钟部分 数码管显示电路等 通过对以上各功能的设计 制作出的出租车计价器应具有以下功能 上 电时显示全为零 通过按下启动按键来开始计价 数码管开始显示起步价和 里程数 数码管开始显示所走里程和所应付的金额 并逐渐增加 按下档位 键 里程数加速提高 同时金额金额加速增长 按下停止按键 停止计价 数码管显示所走总里程和用户所需付总金额 按下清零按键 数码管全显示 零 以备下次计价 本章小结 本章主要介绍了出租车计费器的发展历史及设计的目的 出租车计费器 是社会发展的必然产物 近年来 随着 出租车的发展 出租车计费器应用的 越来越广泛 运用单片机控制技术 相对来说功能强大 用较少的硬件和适 当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求 且灵活性强 可以通过软件 编程来完成更多的附加功能 在本章节中 还介绍了本次设计 实现功能的基 本方法 第 2 章 方案的选择与选件 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 1 2 1 方案选择 方案一 采用模拟电路和数字电路设计的计价器整体电路的规模较大 用到的器件多 造成故障率高 难调试 采用数字电路控制 采用传感器件 输出脉冲信号 经过放大整形作为移位寄存器的脉冲 实现计价 考虑到这 种电路设计过于复杂 对于模式的切换需要用到机械开关 机械开关时间久 了会造成接触不良 功能不易实现 性能不够稳定 电路也不实用 输入信号模块 片选信号产生模 块 数据转换模块 动态描述 译码 数码管显示模 块 数码管控制电路 图 2 1 系统结构图 方案二 采用单片机进行的设计 相对来说功能强大 用较少的硬件和 适当的软件相互配合可以很容易地实现设计要求 且灵活性强 可以通过软 件编程来完成更多的附加功能 设计采用 AT89S51单片机为主控器 实现对 出租车的基本的计价设计 并采用AT24C02实现在系统掉电的时候保存单价 等信息 输出采用8段数码显示管 利用单片机丰富的I O端口 及其控制的 灵活性 实现基本的计价功能 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 2 按 键 控 制 89S51 单 片 机 复位电路 掉电保护 时钟电路 显示模块 显示总里程和总金额 图 2 2 系统结构图 2 2 方案的确定 通过比较以上两种方案 我们采用方案二实现出租车计价器的功能 本 电路设计的计价器能实现基本的计价功能 单片机计算总价的公式为 总价 起步价 小于3km 总价 起步价 1 2倍公里数 大于3km小于等于20km 总价 起步价 1 8里程数 大于20km AT89S51作为一个单片微型计算系统 灵活性高 其强大的控制处理功能和可扩展功能设计电路提供了很好的选择 2 3 电路元件检测 在焊接电路前 首先要进行元器件的检测 检测主要是测出各个元器件 的型号 对于数码管的检测在显示电路中已介绍 识别电阻时可根据各环的 数量级和色码表 判断电阻的阻值 排阻是将多个电阻集中封装在一起 组 合制成的 排阻具有装配方便 安装密度高等优点 常用排阻有 A型和B型 A型排阻的引脚总是奇数的 它的左端有一个公共端 用白色的圆点表示 常见的排阻有4 7 8个电阻 所以引脚共有5或8或9个 B型排阻的引脚总 是偶数的 它没有公共端 常见的排阻有 4个电阻 所以引脚共有8个 排阻 的阻值读法如下 103 表示 10k 510 表示 51 以此类推 对 于集成芯片的检测 就是根据它的管脚图 来识别各个引脚 以方便焊接 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 3 本章小结 本章主要介绍这次毕业设计的方案选择 对 两种方案的分析 最终确定 以单片机为核心的方案 并对所选方案设计及原理给予分析 在下一章节当 中 将对该课题中各单元电路的具体设计方案 元器件的选择作进一步论述 第 3 章 单元电路设计 3 1 单片机系统 AT89S51具有如下特点 40个引脚 4k Bytes Flash片内程序存储器 128 bytes的随机存取数据存储器 RAM 32个外部双向输入 输出 I O 口 5个中断优先级2层中断嵌套 2个16位可编程定时计数器 2个全双工串 行通信口 看门狗 WDT 电路 片内时钟振荡器 P0口有二个功能 1 外部扩展存储器时 当做数据 地址总线 2 不扩展时 可做一般的I O使用 但内部无上拉电阻 作为输入 输出时应在外部接上拉电阻 P1口只做I O口使用 其内部有上拉电阻 P2口有两个功能 1 扩展外部存储器时 当作地址总线使用 2 做一般I O口使用 其内部有上拉电阻 P3口有两个功能 除了作为 I O使用外 其内部有上拉电阻 还有一些 特殊功能 由特殊寄存器来设置 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 4 图 3 1 AT89S51 引脚图 图 3 2 AT89S51 封装图 设计中用到的单片机各管脚 图3 1 功能介绍如下 VCC 接 5V电源 VSS 接地 时钟引脚 XTAL1和XTAL2两端接晶振和30PF的电容 构成时钟电路 RST 复位信号输入端 高电平有效 当在此引脚加两个机器周期 高电 平时 就可以完成复位操作 P1 0 接启动 停止按键 控制计价 P1 1 接功能键 P1 3 接清零键 P0口 接数码管段选端 P2口接驱动芯片 P3 4 T0 接模拟开关按键 替代了出租车计价器中的霍尔传感器 P3 1 P3 0口 接掉电保护电路 3 1 1 按键电路 按键控制电路中 单片机的 P1 0管脚接启动 停止 加速等按键 通过软 件编程 当按下按键计数器开始工作 开始计价 当弹起按键时 计数器停 止工作 停止计价 启动 停止按键带自锁功能 按下启动按键 开关处于导 通状态 这时给P1 0送低电平信号 这时TR0 1 计数器开始工作 调用计价 子程序开始计价 清零按键接单片机的 P1 3管脚 按下清零按键 P1 3为低 电平 调用清零子程序 用于将显示数据清零 在程序中给各位赋 0代码 0 x3f 以达到清零的目的 方便下次计价 另外加速功能键 在程序运 行过程中按下 会体现出一个加速的效果 一共有四个档位 如图3 3所示 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 5 图 3 3 按键电路 3 1 2 时钟电路设计 MCS 51单片机的各功能部件都是以时钟控制信号为基准 内部电路在时 钟信号的控制下 严格地按时序执行指令进行工作 单片机本身如同一个复 杂的同步时序电路 为了保证其各个部分同步工作 电路要在唯一的时钟信 号控制下 严格地按照时序进行工作 其实只需在时钟引脚连接上外围的定 时控制元件 就可以构成一个稳定的自激振荡器 为更好地保证振荡器稳定 可靠地工作 谐振器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近 设计中使用的振荡电路 由 12MHZ晶体振荡器和两个约30PF的电容组 成 在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体 电容的大小不会影响振荡频率的高低 在整个系统中为系统各个部分提供基准频率 以防因其工作频率不稳定而造 成相关设备的工作频率不稳定 晶振可以在电路中产生振荡电流 发出时钟 信号 如图3 4所示 图 3 4 时钟电路 3 1 3 复位电路设计 单片机的复位是由外部的复位电路实现的 复位电路通常采用上电自动 复位和按钮复位两种方式 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 6 实现的 除了上电复位外还需要按键手动复位 图 3 5 按键手动复位有电 平方式和脉冲方式两种 其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通 而实现的 图 3 5 复位电路 3 1 4 驱动电路 74LS245是我们常用的芯片 用来驱动 led或者其他的设备 总线驱动器 74LS244和74LS245经常用作三态数据缓冲器 74LS244为单向三态数据缓冲 器 而74LS245为双向三态数据缓冲器 本设计用74LS245作为驱动芯片 双向总线发送器 接收器 3S 图 3 6 驱动芯片管脚图 74LS245 主要电器特性的典型值如下 引出端符号 A A 总线端 B B 总线端 G 三态允许端 低电平有效 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 7 DIR 方向控制端 功能表如表3 1所示 表 3 1 功能表 3 1 5 显示电路 多数的应用系统 都要配输入和输出外设 LED 显示器和 LCD 显示器 虽 然 LCD 显示效果比较好 已经成为了一种发展趋势 但为了节约成本 我们选 用了 LED 显示器 图3 7 在显示方面 我们选用了动态显示 静态显示虽然亮度较高 接口编程 容易 但是每位的段码线分别与一个 8 位的锁存器输出相连 占用的 I O 口 线比较多 在显示位数较多的情况下 一般都采用动态显示方式 利用动态 显示的方法 由于 LED 显示器的余辉和人眼的视觉暂留现象 只要每位显示 的时间间隔足够短 就仍能感觉到所有的数码管都在显示 为了简化硬件 通常将所有位的段码线相应段并联在一起 由一个 8 位 I O 口控制 在同一 时刻 只让一位选通 如此循环 就可以使各位显示出将要显示的字符 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 8 图 3 7 LED 数码管 3 1 6 单片机在电路中应用 单片机是单片微型计算机的简称 单片机以其卓越的性能 得到广泛的 应用 已经深入到各个领域 设计中 为了能够让数码管更好的正常显示 我们采用了驱动电路来驱动 在本次硬件设计中 我们考虑采用芯片 74LS245 来驱动数码管显示 设计电路时 我采用一个模拟开关来代替车的起步 停止和加速的情况 模拟开关一端接在 P1 口 另一端接地 通过来回高低电平的变化 每按一 次 分别对应着加速和暂停等四个功能 通过在程序中设置的里程和金额的 信息 在加上驱动电路的设计 就可以在数码管上分别显示总金额和总里程 在显示方面 可以用液晶显示 也可以用数码管进行显示 由于在这次 设计中只需要显示里程和金额信息 我们采用数码管进行显示 这样既节约 了成本 又可以达到显示的目的 同时为了减少硬件的复杂度 我们采用了 动态显示方式 选用了共阴极数码管 为了焊接方便 我们选用了集成在一 起的数码管 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 9 本章小结 本章主要围绕单片机进行解析 分别介绍了单片机的管脚排列和功能 对其外围电路的组成进行了详细分析 对按键电路 时钟电路 复位电路和显 示电路进行了仔细的分析 并展示了各个电路的电路图 第 4 章 软件程序设计 4 1 程序流程图 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 10 启 动 Y 挡 暂 停 停 止 判 断 键 值 x 3 或 x 3 Z 20 输出金额 Z Z 6 Z 6 1 2x Z 6 1 8x 开开 始始 结结 束束 Y 1 或 2 或 3 或 4 x x 0 01x x 0 1x x 1x x 10 输出公里 x Y 挡 暂 停 停 止 4 2 程序设计 DANG EQU 30H NUM EQU R1 NUM0 EQU R2 PEOPLE EQU 17H PEOPLE0 EQU 18H PEOPLE1 EQU 09H PEOPLE2 EQU 0AH 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 11 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH AJMP T 0 ORG 0030H MAIN ACALL STATR LP ACALL JUDGE ACALL ZHUANHUAN ACALL XIAN JMP LP STATR MOV SP 60H MOV DPTR TAB MOV R7 2 MOV DANG 0 MOV NUM 0 MOVNUM0 0 MOV PEOPLE 0 MOVPEOPLE0 0 MOV PEOPLE1 0 MOV PEOPLE2 0 MOV TMOD 01H MOV TH0 3CH MOV TL0 0B0H SETB EA SETB ET0 CLR TR0 RET JUDGE MOV R0 P1 CJNE R0 0FFH reny jmp rent1 reny acall delay MOV R0 P1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 12 CJNE R0 0FFH renty1 jmp rent1 renty1 B P1 0 SPU SETB TR0 SPU JB P1 1 HUAN CLR TR0 HUAN JB P1 2 RENT0 INC DANG XCH A DANG CJNE A 4 XIA XIA XCH A DANG JC XIA1 MOV DANG 0 XIA1 RENT0 JB P1 3 RENT1 CLR TR0 MOVDANG 0 MOV NUM 0 MOV NUM0 0 MOV PEOPLE 0 MOV PEOPLE0 0 MOVPEOPLE1 0 MOV PEOPLE2 0 RENT1 MOV R0 P1 acall xian CJNE R0 0FFH RENT1 RET XIAN MOV A NUM ACALL CHULI MOV P2 0 MOV P0 0feH MOV P2 A 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 13 ACALL DELAY MOV P2 0 MOV A B ORL A 80H MOV p0 0fdH MOV P2 A ACALL DELAY MOV A NUM0 ACALL CHULI MOV P2 0 MOV P0 0fbH MOV P2 A ACALL DELAY MOV P2 0 MOV p0 0f7H MOV P2 B ACALL DELAY MOV A PEOPLE MOVC A A DPTR MOV P3 0 MOV P0 0EFH MOV P3 A ACALL DELAY MOV P3 0 MOV A PEOPLE0 MOVC A A DPTR ORL A 80H MOV p0 0DFH 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 14 MOV P3 A ACALL DELAY MOV A PEOPLE1 MOVC A A DPTR MOV P3 0 MOV P0 0BFH MOV P3 A ACALL DELAY MOV A PEOPLE2 MOVC A A DPTR MOV P3 0 MOV p0 7FH MOV P3 A ACALL DELAY RET CHULI MOV B 10 DIV AB XCH A B MOVC A A DPTR XCH A B MOVC A A DPTR RET T 0 PUSH 0E0H MOV TH0 3CH MOV TL0 0B0H DJNZ R7 CHU1 MOV R7 20 MOV A DANG CJNE A 0 DANG1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 15 MOV A NUM0 INC A CJNE A 100 KANC KANC MOV NUM0 A JC CHU1 MOV NUM0 0 MOV A NUM INC A CJNE A 100 ZAIHUI CLRA ZAIHUI MOV NUM A AJMP CHU0 DANG1 CJNE A 1 DANG2 MOV A NUM0 ADD A 10 CJNE A 100 KANC1 KANC1 MOV NUM0 A JC CHU0 CLR C SUBB A 100 MOV NUM0 A MOV A NUM INC A CJNE A 100 ZAIHUI1 CLR A ZAIHUI1 MOV NUM A CHU1 AJMP CHU0 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 16 DANG2 CJNE A 2 DANG3 MOV A NUM INC A CJNE A 100 ZAIHUI2 CLR A ZAIHUI2 MOV NUM A CHU0 AJMP CHU DANG3 CJNE A 3 CHU MOV A NUM ADD A 10 CJNE A 100 ZAIHUI3 ZAIHUI3 JC ZAIHUI4 CLR A ZAIHUI4 MOV NUM A CHU POP 0E0H RETI DELAY MOV R5 10 LP1 MOV R6 250 DJNZ R6 DJNZ R5 LP1 RET ZHUANHUAN MOV A NUM CJNE A 3 KANSAN KANSAN JNCKANPEOPLE 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 17 MOV PEOPLE0 6 JMP ZUIHOU KANPEOPLE MOV A PEOPLE CJNE A 2 HOU HOU JNC JIESHU MOV 15H 2 ACALL FENJIE JMP ZUIHOU JIESHU MOV 15H 8 ACALL FENJIE ZUIHOU RET FENJIE MOV A NUM CLRC SUBB A 3 MOV B 10 DIV AB MOV PEOPLE A MOV PEOPLE0 B MOV A NUM0 MOV B 10 DIV AB MOV PEOPLE1 A MOV PEOPLE2 B MOV A PEOPLE2 MOV B 15H MULAB MOV B 10 DIV AB MOV 10H B 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 18 MOV 16H A MOV A PEOPLE1 MOV B 15H MUL AB ADD A 16H MOV B 10 DIV AB MOV 11H B MOV 16H A MOV A PEOPLE0 MOV B 15H MUL AB ADD A 16H MOV B 10 DIV AB MOV 12H B MOV 16H A MOV A PEOPLE MOV B 15H MUL AB ADD A 16H MOV B 10 DIV AB MOV 13H B MOV 16H A MOV A PEOPLE2 ADD A 11H MOV B 10 DIV AB 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 19 ADD A 12H MOV 12H A MOV PEOPLE2 B MOV A PEOPLE1 ADD A 12H MOV B 10 DIV AB ADD A 13H MOV 13H A MOV PEOPLE1 B MOV A PEOPLE0 ADDC A 13H ADD A 6 MOV B 10 DIV AB ADD A 16H MOV 16H A MOV PEOPLE0 B MOV A PEOPLE ADD A 16H MOV B 10 DIV AB MOV PEOPLE B RET TAB DB 3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fh 3Fh END 本章小结 本章我们只展示程序了程序和程序流程图 根据程序流程图我们可以很 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 20 清晰看懂程序的实现思路 第 5 章 整机的工作原理 5 1 工作原理 出租车计费器的实现主要依托于软件的编写 在电路中我们用四个开关 代替了车在运行过程中得四个可能发生的情况 通过在单片机对软件的编写 控制里程数与金额之间的关系 用 74LS245 芯片驱动数码管进行显示 从而 实现出租车计费的功能 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 21 5 2 整机原理图 5 3 硬件检测 设计的过程中 对硬件的检测和对软件的测试都不能忽略 因为在系统 的仿真过程中 各元件都是理想的 而在设计实际电路时 就需要多方面考 虑 要先对元件进行检测 然后进行调试 例如如果在设计中不加任何驱动 在仿真软件中仍然可以正常计价 但是在具体硬件焊接时 需要考虑电路的 驱动能力 在已经焊接好的电路板上 要对其各个元器件进行检查 一般情况下 集 成电路不会出现故障 在本设计中采用了先焊接插槽的方法 这可以避免一 些元件在焊接的过程中被烧坏 另外在焊接数码管时 要先排线 再焊接以 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 22 免线路混乱 元件在选购时需要多备选元件 元件的型号较多 产品质量没 有可靠保证 就避免不了我们买的元器件是损坏的 再加上焊接是在万能板 上焊接的 就有可能发生虚焊 短路等情况的发生 所以 在焊接好每个元 件后都要进行检测 以保证焊接无误 焊接好电路板 把相应的芯片插到对 应的插槽中 再检一次 看芯片是否与插槽接触良好 驱动部分是检查 74LS245 与数码管和单片机接触的各个引脚 看是否焊 接良好 另外要让芯片和插座有良好的接触 显示部分检测的目的是看数码管是否能够正常显示 如果不该亮的字段 点亮 检测是因否有短路的情况 如果数码管不显示 说明位选端可能没有 焊好 如果显示不够亮 则应该检查驱动电路 晶振部分使用示波器查看波形 如果出现看不到 12MHZ 的正弦波形的 现象 说明此部分电路不正常 本章小结 本章我们介绍了整机的工作原理 通过在前几章对电路中各个部分和器 件进行的精心的筛选 在这章我们终于将一个整机电路拿了出来 并介绍了 期工作原理 对于在做实物中所要注意的问题我们也列举了出来 在这里我 要高呼我的出租车计费器终于实现了 结 论 在本次设计中 我采用 AT89S51 芯片为核心器件 设计出了简单的出租 车计价器 能够实现显示总金额和总里程 按键控制清零 调价 题后 我便开始复习单片机方面的知识 也查阅 搜索了很多相关资料 进行总体设计与具体设计 同时也学习仿真软件 Protues 和编程软件 KeiC 并用汇编语进行了编程 在设计开始 要形成流程图 它可以使设计有一定 的逻辑性与严密性 使得设计思路明确 采用模块化的设计思想很重要 它 方便编写 修改与调试 另外加上必要的注释 便于交流与理解 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 23 这次毕业设计完成后 体会颇多 在学与做的过程中 取长补短 不断 学习新的知识 吸取经验 达到进步的目的 通过自身的努力以及相关图书 资料的帮助 逐渐熟悉了 KEIL PROTEUS 和 C 语言等软件的使用以及硬 件焊接与检测过程中的一些小技巧 本次设计我学习到不少单片机的知识 但由于自己的理论知识水平有限 实践知识和设计经验不足 在设计过程中 难免存在一些问题 所焊实物尚有许多不足 个别预期功能还不能很好的实 现 主要原因是考虑问题不周全 电路设计经验少 实际动手能力不足 恳 请各位老师批评指正 以使我在以后的学习和实践中加以改进和提高 致 谢 经过这学期的努力 本次毕业设计已经接近尾声 作为一个本科生的毕 业设计 由于没有足够的经验 难免有诸多考虑不周的地方 好在有导师的 指导和同学们的帮助 我才能按时完成任务 感谢我的指导老师 从课题的 选择到设计的最终完成 老师都给予了我们细心的指导和不懈的支持 他 严谨细致 一丝不苟的作风一直是我们学习中的榜样 并将继续影响我今后 的学习和工作 在此向肖波老师致以诚挚的感谢 毕业设计培养了我们独立思考问题 分析问题与解决问题的能力 在设 计中我明白了理论与实践有很大的区别 理论上可以实现的 但要做具体的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 24 实物 却要多方面考虑 在老师的指导下 使所遇到的问题逐步得到解决 感谢我的指导老师肖 波老师 从课题的选择到项目的最终完成 老师都给予了我们细心的指导和 不懈的支持 他严谨细致 一丝不苟的作风一直是我学习中的榜样 并将继 续影响我今后的学习和工作 在此谨向 老师致以诚挚的感谢 我的大学即将结束 今天的成绩也一直以来关心 教导我的父母 老师 密不可分 在此祝愿他们身体健康 工作顺利 万事如意 我再次感谢学校和老师给了我这次实践锻炼的机会 以及很多同学对我 的帮助 为此我将尽最大的努力 并以最好的心态来回报社会 服务祖国 参考文献 1 谭浩强 C 程序设计 第二版 清华大学出版社 2003 2 胡泉 谢芳 C 语言程序设计 华中科技大学出版社 2009 3 戴佳 51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲 电子工业出版社 2007 4 张毅刚 单片机原理及应用 高等教育出版社 2004 5 马忠梅 单片机的 C 语言应用程序设计 第三版 北京航空航天大学出版 社 2004 6 胡汉才 单片机原理及其接口技术 北京 清华大学出版社 1995 7 潘永雄 新编单片机原理与应用 西安电子科技大学出版社 2003 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 25 8 肖玲妮 袁增贵 Protel 99 SE 印刷电路板设计教程 清华大学出版社 2003 9 戴梅萼 史嘉权 微型计算机技术与应用 清华大学出版社 2003 10 何立民 单片机应用系统设计 北京 北京航空航天大学出版社 1990 11 陈明荧 8051 单片机课程设计实训教材 北京 清华大学出版社 2004 12 王卫平 电子工艺技术基础 电子工业出版社 2004 13 单片机学习网 14 电子电路网 15 张靖武 单片机原理 应用与 PROTEUS 仿真 电子工业出版社 2009 附录 1 译文 AT89S51 4K 字节闪存的 8 位微控制器 AT89S51 是一种低功耗 高性能 CMOS 8 位微控制器与 4K 字节的系统 内可编程闪存 该设备是采用 Atmel 的高密度非易失性内存技术和行业标准 的 80C51 指令集和引脚兼容 片上 Flash 允许程序存储器在系统重新编程或 由传统的非易失性存储器编程 通过结合一个多功能 8 位 CPU 与系统内一 个单芯片上的可编程 Flash Atmel 的 AT89S51 是一个功能强大的单片机 为许多嵌入式控制应用提供了高度灵活和成本效益的解决方案 特点 MCS 51 产品兼容 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 26 在系统可编程 ISP 快闪记忆体的 4K 字节 耐久性 1000 写 擦除周期 4 0V 至 5 5V 工作电压范围 全静态操作 0 Hz 至 33 MHz 的 三个级别的程序存储器锁定 128 8 位内部 RAM 32 个可编程 I O 线 两个 16 位定时器 计数器 6 个中断源 全双工 UART 串行通道 低功耗空闲和掉电模式 中断从掉电模式恢复 看门狗定时器 数据指针双 断电标志 快速编程时间 灵活的 ISP 编程 字节和页模式 绿色 无铅 无卤化物 的包装选项 AT89S51 提供以下标准特性 4K 字节的 Flash 128 字节 RAM 32 I O 线 看门狗定时器 两个数据指针 两个 16 位定时器 计数器 一个五向 量两级中断结构 一个全双工串行口 片上振荡器 和时钟电路 此外 AT89S51 的设计与操作下来到零频率的静态逻辑 支持两种软件可选的节电 模式 空闲模式时 CPU 停止工作 同时允许的 RAM 定时器 计数器 串口 和中断系统继续运作 掉电模式保存 RAM 的内容 但冻结振荡器 禁用所 有其他芯片功能 直到下一个外部中断或硬件复位 VCC 电源电压 42 PDIP 以外的所有软件包 接地 接地 只连接逻辑核心和嵌入式程序存储器以外的所有 42 引脚 PDIP 封 装 42 引脚 PDIP GND VDD 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 27 42 引脚 PDIP 只连接逻辑核心和嵌入式程序存储器的电源电压 PWRVDD 42 引脚 PDIP 唯一的 I O 管脚驱动器连接的电源电压 在应用电路板 上必须连接 VDD 和 PWRVDD 板电源电压 PWRGND 42 引脚 PDIP 唯一的 I O 管脚驱动器连接接地 PWRGND 和 GND 是通过共同的硅衬底上的弱连接 但无法通过任何金属连接 在应用电 路板上必须连接 GND 和 PWRGND 板的接地 端口 0 端口 0 是一个 8 位漏极开路双向 I O 端口 作为一个输出端口 每个引脚可 以吸收 8 个 TTL 输入 当 1S 写入端口 0 引脚 引脚可作为高阻抗输入 P0 口也可以被配置为复用的低 在访问外部程序和数据存储器的地址 数据 总线 在这种模式下 邮政署已内部上拉 端口 0 接收在 Flash 编程的代码字节和方案论证过程中输出代码字节 方案 论证过程中需要外部的上拉 端口 1 端口 1 是一个 8 位双向 I O 端口内部上拉 端口 1 输出缓冲器可吸入 源出 4 个 TTL 输入 当 1 被写入 P1 口 他们拉到高内部上拉 可以用作输入 作为输入 低端口 1 引脚被外部拉低时将输出电流 由于内部上拉 LIP 端口 2 端口 2 是一个 8 位双向 I O 端口内部上拉 端口 2 输出缓冲器可吸入 源出 4 个 TTL 输入 当 1S P2 口写入 他们拉到高内部上拉 可以用作输入 作 为输入 低 2 端口引脚被外部拉低 将由于内部上拉电流源 LIP 端口 2 排放在从外部程序存储器取和在访问外部数据存储器使用 16 位地址 MOVX DPTR 的高位地址字节 在此应用程序 端口 2 使用发光 1S 时内部强上拉 在访问外部数据存储器 使用 8 位地址 MOVX RI 2 端口发出的 P2 特殊功能寄存器的内容 端口 2 也收到高地址位在 Flash 编程和校验和一些控制信号 端口 3 端口 3 是一个 8 位双向 I O 端口内部上拉 端口 3 输出缓冲器可吸入 源出 4 个 TTL 输入 当 1S 书面 P3 口 他们拉到高内部上拉 可以用作输入 由 于低投入 3 口被外部拉低的引脚会因为上拉电流源 LIP 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 28 3 口对 Flash 编程和验证接收一些控制信号 端口 3 也提供各种特殊功能的 AT89S51 的功能 如下表所示 RST 复位输入 该引脚上出现两个机器周期高 而振荡器运行的设备复位 此引 脚驱动器 看门狗超时后的 98 个振荡器周期的高 DISRTO 位在 SFR AUXR 地址 8EH 可用于禁用此功能 在默认状态位 DISRTO 复位为 高电平输出功能已启用 ALE PROG 地址锁存使能 ALE 是一个输出脉冲锁存地址的低字节在访问外部存储器 此引脚也编程脉冲输入 PROG 在 Flash 编程 在正常运行时 ALE 发出 的 1 6 振荡器频率恒定的速率和可用于外部时钟或定时 但是请注意 那一 个 ALE 脉冲被跳过在每次访问外部数据存储器 如果需要时 ALE 操作可以禁用通过设置 SFR 的位置 8EH 0 位 位设置 ALE 是积极的 只有在执行 MOVX 或 MOVC 指令 否则 该引脚弱上拉 如果单片机是在外部执行模式下 设置的 ALE 禁止位 没有任何效果 PSEN 程序存储使能 PSEN 是外部程序存储器的读选通 当 AT89S51 从外部程序存储器执行代码 PSEN 是激活每个机器周期的两倍 除了两个 PSEN 的激活在每次访问外部数据存储器跳过 EA VPP 外部访问允许 为了使设备获取从开始 OOOOH 到 FFFFH 的外部程序 存储器位置的代码 EA 必须绑到 GND 但是请注意 如果锁定位1 编程 EA 将在内部锁存复位 EA 应绑在 VCC 为内部程序执行 此引脚也接收 12 伏的编程使能在 Flash 编程电压 VPP XTAL1 输入反相振荡放大器和内部时钟工作电路的输入 XTAL2 从反相振荡放大器的输出 特殊功能寄存器 请注意 并非所有的地址都被占用 空置地址可能不会在芯片上 读访问这 些地址 一般会返回随机数据 并写访问将有一个不确定的效果 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 29 用户软件不应写 1 秒 这些非上市地点 因为它们可能在未来的产品用于调 用新功能 在这种情况下 新位的复位或无效值将始终为 0 中断寄存器 单独的中断允许位在 IE 寄存器 可以设置每个 IP 寄存器中的五个中断源的 两个重点 双数据指针寄存器 为了方便访问内部和外部数据存储器 两个银行的 16 位数据指针寄存器 84H 85H Bit DPS DPO 的 SFR AUXR1 的选择 DPO 和 DPS 1 0 在 SFR 的地址 82H 83H 和 DP1 选择 DP1 的 用户应该总是初始化 DPS 位适当的 值 然后才能访问相应的数据指针 关闭电源标志 电源关闭标志 POF 位于 PCON 中的第 4 位 PCON 4 POF 是在上电 时设置为 1 它可以设置在软件控制下休息 而不是由复位的影响 存储器组织 MCS 51 系列器件具有一个独立的地址空间 程序和数据存储器 高达 64K 字节的外部程序和数据存储器可以得到解决 程序存储器 如果 EA 引脚连接到 GND 所有程序读取外部存储器 AT89S51 如果 EA 接 VCC 程序获取通过 FFFH OOOOH 内部存储器的地址 并获取到地 址 1000H 是通过 FFFFH 的外部存储器 数据存储器 AT89S51 实现 128 字节片上 RAM 128 字节是通过直接和间接寻址模式访 问 堆栈操作是间接寻址的例子 使 128 个字节的数据 RAM 堆栈空间 看门狗定时器 一次性复位启用 WDT 是打算作为中的 CPU 可能会受到软件搅得的情况下恢复方法 WDT 由一个 14 位计数器和看门狗定时器复位 WDTRST SFR WDT 是默认 禁用退出复位 为了使 WDT 用户必须写 01 EH 和 OE1 H 中的序列 以 WDTRST 寄存器 SFR 地点 OA6H 当 WDT 被启用 它会递增每个机器 周期 而振荡器运行 WDT 超时周期是依赖于外部时钟频率 有没有办法 禁用除了通过复位 硬件复位或 WDT 溢出复位 WDT 当 WDT 溢出时 将驱动器复位 RST 引脚输出高脉冲 定时器 0 和 1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 30 附录 2 英文参考资料 AT89S51 8 bit Micro controller with 4K Bytes Flash The AT89S51 is a low power high performance CMOS 8 bit microcontroller with 4K bytes of In System Programmable Flash memory The device is manufactured using Atmel s high density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry standard 80C51 instruction set and pinout The on chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in system or by a conventional nonvolatile memory programmer By combining a versatile 8 bit CPU with In System Programmable Flash on a monolithic chip the Atmel AT89S51 is a powerful microcontroller which provides a highly flexible and cost effective solution to many embedded control applications Features Compatible with MCS 51 Products 4K Bytes of In System Programmable ISP Flash Memory Endurance 1000 Write Erase Cycles 4 0V to 5 5V Operating Range Fully Static Operation 0 Hz to 33 MHz Three level Program Memory Lock 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 论文 31 128 x 8 bit Internal RAM 32 Programmable I O Lines Two 16 bit Timer Counters Six Interrupt Sources Full Duplex UART Serial Channel Low power Idle and Power down Modes Interrupt Recovery from Power down Mode Watchdog Timer Dual Data Pointer Power off Flag Fast Programming Time Flexible ISP Programming Byte and Page Mode Green Pb Halide free Packaging Option The AT89S51 provides the following standard features 4K bytes of Flash 128 bytes of RAM 32 I O lines Watchdog timer two data pointers two 16 bit timer counters a five vector two level interrupt architecture a full duplex serial port on chip oscillator and clock circuitry In addition the AT89S51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM timer counters serial port and interrupt system to continue functioning The Power down mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next external interrupt or hardware reset VCC Supply voltage all packages except 42 PDIP GND Ground all packages except 42 PDIP for 42 PDIP GND connects only the logic core