Word版可编辑-基于单片机的电动车里程记录仪的设计精心整理.doc

30 目录第 1 章 绪 论11.1课题背景11.2设计的整体思路2第 2 章 硬件的设计42.1 AT89C52系列单片机的介绍42.2存储电路5 2.3时钟电路6 2.4复位电路7 2.5显示电路8 2.6报警电路9第 3 章 软件的设计与调试93.1子程序与主函数的设计93.2 Protues仿真过程10参考文献14附录一 硬件设计原理图15附录二 程序清单16第 1 章 绪 论单片机现在渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。1.1课题背景本题目根据车速、里程的测量原理，以MCS-51系列单片机为核心器件，组成点阵式的液晶显示屏，通过编程显示车速、里程。按照设计要求熟悉系统硬件电路、接口电路，完成硬件电路的电路板的设计，完成该系统的程序设计，提交程序设计框图及程序设计清单。1.2设计的整体思路设计包括硬件设计和软件设计，其中硬件是基础软件是核心，软件的数据通过硬件进行处理和控制，最终实现用户的功能。一、硬件介绍本设计的硬件包括：AT89C52芯片：程序的处理和控制中心。数字码盘：模拟霍尔传感器，向芯片外部中断提供脉冲。RESPACK8八位排阻：将P0口拉成高电平。1602液晶显示屏：显示速度和路程数据。24C02C：存储总里程数据二、主要技术指标1、计算速度和路程。2、存贮历史里程数据。3、量程记满时清除历史里程数据。4、显示及时速度。5、超速报警三、设计原理框图如下： 1.2软件设计流程图 第 2 章 硬件电路的设计2.1 AT89C52系列单片机的介绍AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。功能特性概述：AT89C52提供以下标准功能：8K 字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚如图2.1所示。振荡器反相放大器如图2.2所示。图2.1 AT89C52引脚图XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。中断：AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0，1，2）和串行口中断。所有这些中断源可通过分别设置专用寄存器IE的置位或清0来控制每一个中断的允许或禁止。IE也有一个总禁止位EA，它能控制所有中断的允许或禁止。2.存储电路SCK串行时钟：AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟。SDA串行数据/地址：CAT24WC02双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。WP写保护：如果WP管脚连接到Vcc所有的内容都被写保护，只能读。当WP管脚连接到Vss或悬空，允许器件进行正常的读/写操作。本次设计采用的24C02是为了防止掉电时里程数据的丢失，由于24C02C的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传输数据，所以只用两根线SCK和SDA与单片机传输数据。在软件编程时采用程序包来控制24C02C发送或接受数据。2. 时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。AT89C52片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本设计采用前者。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和电容，就构成一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1和C2常选择为30P左右。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振荡器的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。而外接晶体的振荡频率的大小，主要取决于单片机的工作频率范围，每一种单片机都有自己的最大工作频率，外接的晶体振荡频率不大于单片机的最大工作频率即可。此外，如果单片机有串行通信，则应该选择振荡频率除以串行通信频率可以除尽的晶体。本设计晶振采用12MHz，则计数周期为S.复位电路AT89C52单片机的复位输入引脚RET为AT89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的0000H地址单元开始执行程序。在89C52的时钟电路工作后，只要在RET引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。只要RET保持高电平，则89C52循环复位。只有当RET由高电平变成低电平以后，89C52才从0000H地址开始执行程序。本系统的复位电路是采用按键复位的电路，如图2.12所示，是常用复位电路之一。单片机复位通过按动按钮产生高电平复位称手动复位。上电时，刚接通电源，电容C相当于瞬间短路，+5V立即加到RET/VPD端，该高电平使89C52全机自动复位，这就是上电复位；若运行过程中需要程序从头执行，只需按动按钮即可。按下按钮，则直接把+5V加到了RET/VPD端从而复位称为手动复位。复位后，P0到P3并行I/O口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器状态不确定。工作原理：通电瞬间，RC电路充电，RST引脚出现高电平，只要RST端保持10ms以上高电平，就能使单片机有效地复位。2. 显示电路 1602液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，1602的驱动程序11条指令，（1）void Clear_display(); /清显示屏指令（2）void Return_home(); /光标归位指令（3）void Entry_mode_set(); /输入模式设置指令（4）void Display_on_or_off(); /显示屏的开关控制指令（5）void Cursor_or_Display_shift(); /设定显示屏或光标移动方向指令（6）void Function_set(); /功能设定指令（7）void Set_character_address(); /设定CGRAM地址指令（8）void Set_display_address(); /设定DDRAM地址指令（9）void Read_busy_flag(); /读取忙信号或AC地址指令（10）void Write_data(); /将数据写入DDRAM或CGRAM指令（11）void Read_data(); /从CGRAM或DDRAM读出数据的指令.报警电路当速度超过时，蜂鸣器报警，速度可以设定 第 3 章 软件的设计与调试3.子程序和主函数的设计一、子程序的设计设汽车轮子半径为r,脉冲数为n，t=50毫秒,一个脉冲的时间为time,速度为v(km/h),路程为s(km),pi=3.14。子程序按模块化的思路编写。各子程序如下:1初始化：设置 T0计时器工作方式1，输入口为p3.2 开总中断。打开外中断0中断控制位.设置外部中断0优先级控制位。设置外部中断0触发方式为边沿触发方式。打开T0中断允许。2.外部中断：当P3.2口有脉冲时进入外部中断0。time=sec+t*0.05，记一个脉冲的时间。tab_v5=0.9*pi*r/time，计算速度并放入数组中。高低速的判断，当V=5时为高速，并用flag = 0，记高速标志位，flag=1，记低速标志位；for(i = 0;i6;i+)tab_vi = tab_vi+1;/数组移数据关闭T0，给T0赋50毫秒初值。 开启T0 ，当来一个脉冲n+; 当n = 50000时，n清零n = 0;3.定时器0中断：当来一个脉冲进入定时器0中断，给T0定时器赋50毫秒初值，当记满50毫秒t+。4.处理函数：计算速度分高速和低速。速度计算公式：tab_v5=0.9*pi*r/time;（单位km/h）低速时：v=tab_v5，即显示第五个速度值。高速时：v+=tab_vi;计算五个速度之和。v=v/5;求得平均速度。路程公式：s=0.00025*pi*r*n，随着脉冲n的增加s不断累加。.2PROTEUS仿真过程一、电路原理图如下图：图.车速里程表原理图二、生成HEX文件如下图4.2。图.生成文件三、编译结果如下图4.3。图.编译结果仿真结果没有错误和警告，编译通过。四、仿真结果如下图仿真结果一表示：速度为0，路程也为0。仿真结果二表示：速度为6km/h,行驶里程为公里。图.4仿真结果一图.5仿真结果二参考文献1 万福君，潘松峰，刘芳，吴贺荣，王秀梅.MCS-51单片机原理、系统应用M.清华大学出版社，2008.2 张迎新.单片机原理及应用（第二版）M.电子工业出版社，2009.3 宋文绪，杨帆.自动检测技术（第三版）M.高等教育出版社，2008.4 郭天祥.新概念51单片机C语言教程M.电子工业出版社，2009.5 陈忠平，曹巧媛曹琳琳，刘琼，申晓龙.单片机原理及接口M.清华大学出版社,2007.附录一 硬件设计原理图附录二 程序清单/速度超过30KM/H报警#include#include#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned char uint zd;uchar b,i,count,temp2;unsigned long time;uint speed,c,allc; /速度 里程 总里程#define L50sbit beep=P37;/speak 端口/-24c02-#define C02_write 0xa0 /写#define C02_read 0xa1 /读sbit SCL=P14; /时钟sbit SDA_EEPROM=P15; /数据 bit ack;bit dd;uchar New2=;/使用者密码uchar Old2=;/IIC密码/-24c02-sbit S1 = P30;/Pin4/*/void delay1(uchar MS);unsigned char ReadTemperature(void);void Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);/*/sbit RS = P24;/Pin4sbit RW = P25; /Pin5sbit E = P26;/Pin6sbit out = P10;/Pin6#define Data P0 /数据端口char data TimeNum= ;char data Test1= ;void Delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*/* 函数声明 */*/*/void DelayUs(unsigned char us)/delay us unsigned char uscnt; uscnt=us1;/* Crystal frequency in 12MHz*/ while(-uscnt);/*/void DelayMs(unsigned char ms)/delay Ms while(-ms) DelayUs(250); DelayUs(250); DelayUs(250); DelayUs(250); void WriteCommand(unsigned char c) DelayMs(5);/short delay before operation E=0; RS=0; RW=0; _nop_(); E=1; Data=c; E=0;/*/void WriteData(unsigned char c) DelayMs(5); /short delay before operation E=0; RS=1; RW=0; _nop_(); E=1; Data=c; E=0; RS=0;/*/void ShowChar(unsigned char pos,unsigned char c) unsigned char p; if (pos=0x10) p=pos+0xb0; /是第二行则命令代码高4位为0xc else p=pos+0x80; /是第二行则命令代码高4位为0x8 WriteCommand (p);/write command WriteData (c); /write data/*/void ShowString (unsigned char line,char *ptr) unsigned char l,i; l=line4; for (i=0;i0;i-)for(j=124;j0;j-);void I2C_start(void)SDA_EEPROM=1;SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SDA_EEPROM=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();void I2C_stop(void)SDA_EEPROM=0;SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SDA_EEPROM=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();void I2C_ackownledge(void)SDA_EEPROM=0;_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();_nop_();void I2C_no_ackownledge(void)SDA_EEPROM=1;_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();_nop_();void I2C_sendB(uchar byte)uchar counter;for(counter=0;counter8;counter+)if(byte&0x80)SDA_EEPROM=1;elseSDA_EEPROM=0;_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();byte=1;_nop_();_nop_();SDA_EEPROM=1;_nop_();_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();if(SDA_EEPROM=0)ack=1;else ack=0;SCL=0;_nop_();_nop_();uchar I2C_receiveB(void)uchar temp;uchar counter;temp=0;SDA_EEPROM=1;_nop_();_nop_();for(counter=0;counter8;counter+) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCL=1; _nop_(); _nop_(); if(SDA_EEPROM=1)temp=(temp1)|0x01; elsetemp=temp1; _nop_(); _nop_(); SCL=0; _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();return(temp);/*bit I2C_write_byte(uchar byte,uchar address)I2C_sendB(address);if(ack=0)I2C_stop();return(0);elseI2C_sendB(byte); */存UserPasswordbit I2C_send_string(uchar no,uchar address)uchar counter;for(counter=0;counterno;counter+)I2C_start();I2C_sendB(C02_write);if(ack=0) return(0);I2C_sendB(address+counter);if(ack=0) return(0);I2C_sendB(Newcounter);I2C_stop();delay_ms(20);return(1); /读EEPROMPasswordbit I2C_receive_string(uchar no,uchar address)uchar counter;for(counter=0;counterno;counter+)I2C_start();I2C_sendB(C02_write);if(ack=0) return(0);I2C_sendB(address+counter);if(ack=0) return(0);I2C_start();I2C_sendB(C02_read);if(ack=0) return(0); Oldcounter=I2C_receiveB();I2C_no_ackownledge();I2C_stop();/-/2402/*中断开始*/*延时K*1ms,12.000mhz*/void int0_isr(void) interrupt 0 /*外部中断0,接P3.2口*/ unsigned int temp;zd+; /中断次数time=count; /中断次数 TR0=0; /关定时器temp=TH0; /定时器高temp=(temp 8) | TL0); /定时器值 TH0=0x3c; /定时器0 15535 65535-15535 =50000 us TL0=0xaf; /定时器0 15535 65535-15535 =50000 uscount=0; /0 TR0=1; /启动定时器time=time*50000+temp; /中断次数*50000+temp 总的时间。/P1=temp2;/Delay(speed);/temp2=_crol_(temp2,1);void time0_isr(void) interrupt 1 /*定时计数器1 */ TH0 =0x3c; /定时器0 15535 65535-15535 =50000 us TL0 =0xaf; /定时器0 15535 65535-15535 =50000 us count+; /*中断结束*/void main(void) allc=888;temp2=0xfe;/*中断初始化开始*/TMOD=0x01; /*TMOD T0选用方式1(16位定时) */IP|=0x01; /*INT0 中断优先*/TCON|=0x11; /*TCON EX0下降沿触发,启动T0*/IE|=0x83; /开中断TH0=0x3c; /定时器0