机械系统微机控制12

1、机械系统微机控制王志刚机械系机电教研室2021年7月6日3时07分 4.1.1 微机控制系统设计基本要求和特点微机控制系统设计基本要求和特点 4.1.2 微机控制系统设计方法和步骤微机控制系统设计方法和步骤4.2.1 单片机应用系统结构与应用系统的设计内容单片机应用系统结构与应用系统的设计内容 4.2.2 单片机应用系统的设计单片机应用系统的设计4.2.3 单片机应用系统举例单片机应用系统举例 微机控制系统：微机控制系统： 是以微型计算机作为控制系统的核心，结合微型计算机的是以微型计算机作为控制系统的核心，结合微型计算机的工作原理、接口电路，设计相应的硬件和软件，以及它们之工作原理、接口电路，

2、设计相应的硬件和软件，以及它们之间的匹配，实现对控制对象的有效控制。间的匹配，实现对控制对象的有效控制。 常用的微机控制系统：常用的微机控制系统： 专用微机控制系统专用微机控制系统 核心部件为单片机。核心部件为单片机。 通用微机控制系统通用微机控制系统 核心部件为核心部件为PLC和工业算机。和工业算机。 控制系统设计的主要任务控制系统设计的主要任务: :对控制器进行设计对控制器进行设计控制系统控制系统: :被控环节、控制器环节和反馈环节三部分。被控环节、控制器环节和反馈环节三部分。计计算算机机主主机机操作台I/O接口I/O接口打印机显示终端I/O接口I/O接口I/O接口I/O接口A/DD/A多

3、路开关多路开关传感器及变送器执行机构工工业业对对象象数字量输入数字量输出通用外围设备主机及操作台I/O接口电路I/O通道信号检测及变送微机控制系统的组成微机控制系统的组成4.1.1 微机控制系统设计的基本要求和特点微机控制系统设计的基本要求和特点1. 设计的基本要求设计的基本要求 可靠性高：可靠性高：控制计算机工作环境恶劣、对安全性要求高控制计算机工作环境恶劣、对安全性要求高 操作性好：操作性好：操作简单、维护方便操作简单、维护方便(模块化结构、状态指示灯模块化结构、状态指示灯) 实时性强：实时性强：对事件能及时作出反映：定时事件、随机事件对事件能及时作出反映：定时事件、随机事件 通用性、扩展

4、性好：通用性、扩展性好：模块化结构、标准总线模块化结构、标准总线 经济性好：经济性好：性价比高、投入产出比低性价比高、投入产出比低 保密性好：保密性好：技术保密、软件加密技术保密、软件加密 2. 设计特点设计特点 在进行微机控制系统设计时，系统设计人员必须把系统要执行的任务和应具备的功能合理地分配给硬件和软件来实现，做到合理权衡硬件、软件的配置，并尽量节省机器时间和内存空间。 合理权衡硬件、软件考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，即尽可能地用软件代硬件，以简化硬件结构，降低成本，提高可靠性。但必须注意，由软件实现的硬件功能，其响应时间要比直接用硬件来得长。因此，某些功能选择以软件代

5、硬件实现时，应综合考虑系统响应速度、实时要求等相关的技术指标。4.1.2微机控制系统的设计方法及步骤1. 确定系统整体控制方案第一：要从系统构成上考虑，是采用开环控制还是闭环控制。第二：选择检测元件。第三：考虑执行机构采用什么方案，是采用电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，比较各种方案，择优而用。第四：考虑是否有特殊控制要求。 2. 确定控制算法 目的在于确定微机控制系统输入/输出之间的的数学表达方式，实现被控制对象的各控制功能.为保证控制系统的精度、稳定性、可靠性等要求提供可靠的理论依据。 常用的控制算法：有 直接数字控制、PID调节控制法、模糊控制法等。 选用何种控制算法，应依据被控制对象

6、的具体要求而定，主要包括控制功能、精度、稳定性、可靠性等。3. 选择微型计算机和外围设备（1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入输出通道和实时时钟（4）字长（5）速度（6）指令种类和数量（7）寻址范围和寻址方式 （8）内部存储器的种类和数量 4. 系统总体设计（1）估计内存容量、进行内存分配（2）过程通道和中断处理方式的确定（3）系统总线的选择 （4）操作台的控制5. 硬件和软件的具体设计（1）硬件设计：）硬件设计：根据系统总体框图，设计出系统电气原理图，再按照电气原理图着手元件的选购和开始施工设计工作。 （2）软件设计：）软件设计：实时性。 针对性。 灵活性和通用性。 可

7、靠性。6. 系统联调 系统联调是要把已调好的各程序功能块按照总体设计要求连成一个完整的程序。程序调试完成后，还要进行在线仿真，然后进行试运行。经过一段考机和试运行后，即可投入正式运行。图：控制系统设计步骤流程图控制对象的功能和工作过程分析估算及分配I/O口,存储器容量及外围设备画系统工艺流程图I/O口的具体分配画系统程序框图系统部件的详细设计编制源程序部件芯片老化筛选和测试汇编布线及安装形成目标程序系统试运行调试硬件调试和仿真完成否?硬件错否?完成否?写入EPROM结束设计硬件设计软件设计是是是否否否开 始 由于单片机具有体积小、功耗低、功能强、可靠性高、实时性强、简单易学、使用方便灵巧、易于

8、维护和操作、性能价格比高、易于推广应用、可实现网络通信等技术特点。因此，单片机在自动化装置、智能仪表、家用电器，乃至数据采集、工业控制、计算机通信、汽车电子、机器人等领域得到了日益广泛的应用。 单片机应用系统设计应当考虑其主要技术性能（速度 精度 功耗 可靠性 驱动能力等），还应当考虑功能需求，应用需求，开发条件，市场情况，可靠性需求，成本需求，尽量以软件代替硬件等。4.2 MCS-51单片机应用系统设计单片机应用系统设计 4.2.1 单片机应用系统结构与应用系统的设计内容单片机应用系统结构与应用系统的设计内容4.2.1 .1 单片机应用系统的结构单片机应用系统的结构 由于单片机主要用于工业测

9、控，其典型应用系统应包括单片机系统、用于测控目的前向传感器输入通道，后向伺服控制输出通道以及基本的人机对话通道。大型复杂的测控系统是一个多机系统，还包括机与机之间进行通信的互相通道。图6.1 典型单片机应用系统结构 前向通道是单片机与测控对象相连的部分，是应用系统的数据采集的输入通道。 来自被控对象的现场信息有多种多样。按物理量的特征可分为模拟量和数字、开关量两种。 对于数字量(频率、周期、相位、计数)的采集，输入比较简单。它们可直接作为计数输入、测试输入、I/O口输入或中断源输入进行事件计数、定时计数，实现脉冲的频率、周期、相位及记数测量。对于开关量的采集，一般通过I/O口线或扩展I/O 口

10、线直接输入。一般被控对象都是交变电流、交变电压、大电流系统。而单片机属于数字弱电系统，因此在数字量和开关量采集通道中，要用隔离器件进行隔离(如光电耦元器件)。 ：变换器是各种传感器的总称，它采集现场的各种信号，并变换成电信号(电压信号或电流信号)，以满足单片机的输入要求。现场信号有各种各样，有电信号，如电压、电流、电磁量等；也有非电量信号，如温度、湿度、压力、流量、位移量等，对于不同物理量应选择相应的传感器。 ：传感器的输出信号一般是比较微弱的，不能满足单片机系统的输入要求，要经过放大处理后才能作为单片机系统的采集输入信号。还有，现场信息来自各种工业现场，夹带大量的噪音干扰信号。为提高单片机应

11、用系统的可靠性必须隔离或削减干扰信号，这是整个系统抗干扰设计的重点部位。 ：前向通道中的采样保持器有两个作用。一是实现多路模拟信号的同时采集；二是消除A/D转换器的孔径误差。 一般的单片机应用系统都是用一个A/D转换器分时对多路模拟信号进行转换并输入给单片机，而控制系统又要求单片机对同一时刻的现场采样值进行处理，否则将产生很大误差。用一个A/D转换器同时对多路模拟信号进行采样是由采样保持器来实现的。采样保持器在单片机的控制下，在某一个时刻可同时采样它所接一路的模拟信号的值，并能保持该瞬时值，直到下一次重新采样。 A/D转换器把一个模拟量转换成数字量总要经历一个时间过程。A/D转换器从接通模拟信

12、号开始转换，到转换结束输出稳定的数字量，这一段时间称为孔径时间。对于一个动态模拟信号，在A/D转换器接通的孔径时间里，输入模拟信号值是不确定的，从而会引起输出的不确定性误差。在A/D转换器前加设采集保持器，在孔径时间里，使模拟信号保持某一个瞬时值不变，从而可消除孔径误差。 ：用多路开关实现一个A/D转换器分时对多路模拟信号进行转换。多路开关是受单片机控制的多路模拟电子开关，某一时刻需要对某路模拟信号进行转换，由单片机向多路开关发出路地址信息，使多路开关把该路模拟信号与A/D转换器接通，其它路模拟信号与A/D转换器不接通，实现有选择的转换。：是前向通道中模拟系统与数字系统连接的核心部件。 综上所

13、述， (1) 与现场采集对象相连，是现场干扰进入的主要通道，是整个系统抗干扰设计的重点部位。 (2) 由于所采集的对象不同，有开关量、模拟量、数字量，而这些都是由安放在测量现场的传感、变换装置产生的，许多参量信号不能满足单片机输入的要求，故有大量的、形式多样的信号变换调节电路，如测量放大器、A/D转换、放大、整形电路等。 (3) 前向通道是一个模拟、数字混合电路系统，其电路功耗小，一般没有功率驱动要求。 (1) 后向通道是应用系统的输出通道，大多数需要功率驱动。 (2) 靠近伺服驱动现场，伺服控制系统的大功率负荷易从后向通道进入单片机系统，故后向通道的隔离对系统的可靠性影响很大。 (3) 根据

14、输出控制的不同要求，后向通道电路有多种多样，如模拟电路、数字电路、开关电路等，输出信号形式有电流输出、电压输出、开关量输出及数字量输出等。 (1) 由于通常的单片机应用系统大多数是小规模系统，因此，应用系统中的人机对话通道以及人机对话设备的配置都是小规模的，如微型打印机、功能键、LED/LCD显示器等。若需高水平的人机对话配置，如通用打印机、CRT、硬盘、标准键盘等，则往往将单片机应用系统通过外总线与通用计算机相连，享用通用计算机的外围人机对话设备。 (2) 单片机应用系统中，人机对话通道及接口大多采用内总线形式，与计算机系统扩展密切相关。 (3) 人机通道接口一般都是数字电路，电路结构简单，

15、可靠性好。 (1) 中、高档单片机大多设有串行口，为构成应用系统的相互通道提供了方便条件。 (2) 单片机本身的串行口只为相互通道提供了硬件结构及基本的通信方式，并没有提供标准的通信规程。故利用单片机串行口构成相互通道时，要配置比较复杂的通信软件。 (3) 在很多情况下，采用扩展标准通信控制芯片来组成相互通道。例如，用扩展8250、8251、SIO、8273、MC6850等通用通信控制芯片来构成相互通信接口。 (4) 相互通信接口都是数字电路系统，抗干扰能力强。但大多数都需远距离传输，故需要解决长线传输的驱动、匹配、隔离等问题。4.2.1.2 单片机应用系统的设计内容单片机应用系统的设计内容

16、单片机本身具备比较强大的功能，但往往不能满足一个实际应用系统的功能要求，有些单片机本身就缺少一些功能部分，如MSC-51系列中的8031、8032片内无程序存储器。所以要通过系统扩展，构成一个完善的计算机系统。它是单片机应用系统中的核心部分。系统的扩展方法、内容、规模与所用的单片机系列及供应状态有关。单片机具有较强的外部扩展、通信能力，能方便地扩展至应用系统所要求的规模。单片机应用系统中，单片机系统扩展的设计内容如下： (1) 最小系统设计：给单片机配以必要的器件构成单片机最小系统。如MSC-51系列片内有程序存储器的机型，只需在片外配上电源、复位电路、振荡电路，这样便于对单片机系统进行测试与

17、调试。 (2) 系统扩展设计：是在单片机最小系统的基础上，再配置能满足应用系统要求的一些外围功能器件。80318031的最小系统的最小系统 80318031无片内程序存储器，因此，其最小应用系统必须在片外扩无片内程序存储器，因此，其最小应用系统必须在片外扩展展EPROMEPROM，必须有复位及时钟电路。图为，必须有复位及时钟电路。图为80318031外扩程序存储器的最外扩程序存储器的最小应用系统。该系统仅完成数字量的输入和输出控制。小应用系统。该系统仅完成数字量的输入和输出控制。89C5189C51的最小系统的最小系统 由于通道大都是通过I/O口进行配置的，与单片机本身的联系不甚紧密，故大多数

18、接口电路都能方便地移植到其它类型的单片机应用系统中去。 抗干扰设计要贯穿到应用系统设计的全过程。从具体方案、器件选择到电路系统设计，从硬件系统设计到软件系统设计，都要把抗干扰设计列为一项重要工作。 应用软件设计是根据系统功能要求，采用编程语言或高级语言进行设计。4.2.2 单片机应用系统的设计单片机应用系统的设计(1)总体设计(2)软、硬件具体设计(3)系统调试与修改。总体设计总体设计 认真进行目标分析，根据应用场合、工作环境、具体用途，考虑系统的可靠性、通用性、可维护性、先进性，以及成本等，提出合理的、详尽的功能技术指标。 （1）单片机选择 主要从性能指标如字长、主频、寻址能力、指令系统、内

19、部寄存器状况、存储器容量、有无A/D、D/A通道、功耗、价能比等方面进行选择。对于一般的测控系统，选择8位机即能满足要求。（2）外围器件的选择 外围器件应符合系统的精度、速度和可靠性、功耗、抗干扰等方面的要求。应考虑功耗、电压、温度、价格、封装形式等其他方面的指标，应尽可能选择标准化、模块化、功能强、集成度高的典型电路。 总体设计就是根据设计任务、指标要求和给定条件，设计出符合现场条件的软、硬件方案。并进行方案优化。应划分硬件、软件任务，画出系统结构框图。要合理分配系统内部的硬件、软件资源。包括以下几个方面： （1）从系统功能需求出发设计功能模块。包括显示器、键盘、数据采集、检测、通信、控制、

20、驱动、供电方式等 （2）从系统应用需求分配元器件资源。包括定时器/计数器、中断系统、串行口、I/O接口、A/D、D/A、信号调理、时钟发生器等。 （3）从开发条件与市场情况出发选择元器件。包括仿真器、编程器、元器件、语言、程序设计的简易等。 （4）从系统可靠性需求确定系统设计工艺。包括去耦、光隔、屏蔽、印制板、低功耗、散热、传输距离/速度、节电方式、掉电保护、软件措施等。硬件设计硬件设计 若单片机内无片内程序存储器或存储容量不够时，需外部扩展程序存储器。外部扩展的存储器通常选用EPROM或 EEPROM。EPROM集成度高、价格便宜，EEPROM则编程容易。当程序量较小时，使用EEPROM较方

21、便；当程序量较大时，采用EPROM更经济。 数据存储器利用RAM构成。大多数单片机都提供了小容量的片内数据存储区，只有当片内数据存储区不够用时才扩展外部数据存储器。 存储器的设计原则是：在存储容量满足要求的前提下，尽可能减少存储芯片的数量。建议使用大容量的存储芯片以减少存储器芯片数目，但应避免盲目地扩大存储器容量。 由于外设多种多样，使得单片机与外设之间的接口电路也各不相同。因此，I/O接口常常是单片机应用系统中设计最复杂也是最困难的部分之一。 I/O接口大致可归类为并行接口、串行接口、模拟采集通道(接口)、模拟输出通道(接口)等。目前有些单片机已将上述各接口集成在单片机内部，使I/O接口的设

22、计大大简化。系统设计时，可以选择含有所需接口的单片机。 当需要外部扩展电路时，就需要设计译码电路。译码电路要尽可能简单，这就要求存储空间分配合理，译码方式选择得当。 考虑到修改方便与保密性强，译码电路除了可以使用常规的门电路、译码器实现外，还可以利用只读存储器与可编程门阵列来实现。 如果单片机外部扩展的器件较多，负载过重，就要考虑设计总线驱动器。比如，MCS-51单片机的P0口负载能力为8个TTL芯片，P2口负载能力为4个TTL芯片，如果P0、P2实际连接的芯片数目超出上述定额，就必须在P0、P2口增加总线驱动器来提高它们的驱动能力。P0口应使用双向数据总线驱动器(如74LS245)，P2口可

23、使用单向总线驱动器(如74LS244)。 针对可能出现的各种干扰，应设计抗干扰电路。在单片机应用系统中，一个不可缺少的抗干扰电路就是抗电源干扰电路。最简单的实现方法是在系统弱电部分(以单片机为核心)的电源入口对地跨接1个大电容(100 F左右)与一个小电容(0.1 F 左右)，在系统内部芯片的电源端对地跨接1个小电容(0.01 0.1 F)。 另外，可以采用隔离放大器、光电隔离器件抗共地干扰，采用差分放大器抗共模干扰,采用平滑滤波器抗白噪声干扰，采用屏蔽手段抗辐射干扰等等。软件设计软件设计 整个单片机应用系统是一个整体。在进行应用系统总体设计时，软件设计和硬件设计应统一考虑，相结合进行。当系统

24、的硬件电路设计定型后，软件的任务也就明确了。 一个应用系统中的软件一般是由系统的监控程序和应用程序两部分构成的。 其中，应用程序是用来完成诸如测量、计算、显示、打印、输出控制等各种实质性功能的软件；系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运行的程序，它负责组织调度各应用程序模块，完成系统自检、初始化、处理键盘命令、处理接口命令、处理条件触发和显示等功能。 单片机应用系统的软、硬件制作完成后，必须反复进行调试、修改，直至完全正常工作，经过测试，功能完全符合系统性能指标要求，应用系统设计才算完成。 （1）静态检查 根据硬件电路图核对元器件的型号、极性、安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路图一

25、致，有无短路、虚焊等现象。 （2）通电检查 通电检查时，可以模拟各种输入信号分别送入电路的各有关部分，观察I/O口的动作情况，查看电路板上有无元件过热、冒烟、异味等现象，各相关设备的动作是否符合要求，整个系统的功能是否符合要求。单片机应用系统的调试、测试单片机应用系统的调试、测试 程序模块编写完成后，通过汇编或编译后，在开发系统上进行调试。调试时应先分别调试各模块子程序，调试通过后，再调试中断服务子程序，最后调试主程序，并将各部分进行联调。 当硬件和软件调试完成之后，就可以进行全系统软、硬件调试，对于有电气控制负载的系统，应先试验空载，空载正常后再试验负载情况。系统调试的任务是排除软、硬件中的

26、残留错误，使整个系统能够完成预定的工作任务，达到要求的性能指标。 系统调试成功之后，就可以将程序通过专用程序固化器固化到ROM中。 将固化好程序的ROM插回到应用系统电路板的相应位置，即可脱机运行。系统试运行要连续运行相当长的时间（也称为考机），以考验其稳定性。进行修改和完善处理。 单片机系统设计完成时，一般需进行单片机软件功能的测试，上电、掉电测试，老化测试，静电放电（ElectroStatic Discharge，ESD）抗扰度和电快进瞬变脉冲群（Electrical Fast Transient，EFT）抗扰度等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性，还可以模拟人为使用中可

27、能发生的破坏情况。 经过调试、测试后，若系统完全正常工作，功能完全符合系统性能指标要求，则一个单片机应用系统的研制过程全部结束。 4.2.3 4.2.3 单片机应用系统举例单片机应用系统举例 4.2.3.1 4.2.3.1 单片机在控制系统中的应用单片机在控制系统中的应用 单片机的一个广泛应用领域就是控制系统。 通过传感电路不断循环检测室内温度、湿度、有害气体（如煤气）浓度等环境参数，然后与由控制键盘预置的参数临界值相比较，从而作出开/关窗、启/停换气扇、升/降温（湿）等判断，再结合窗状态检测电路所检测到的窗状态，发出一系列的控制命令，完成下雨则自动关窗、室内有害气体超标则自动开窗、开/启换气

28、扇、恒温（湿）等自动控制功能。用户还可通过控制键盘，直接控制窗户的开/关、换气扇的启/停、温（湿）度的升/降，选择所显示参数的种类等。 控制系统主要由控制器、数据检测传感电路、A/D转换器、窗驱动控制接口电路、窗驱动电路等组成。其系统原理图如下页图所示。 控制器采用美国Atmel公司的AT89C51单片机。利用89C51的P0口采集数据，完成控制信息的采集和控制功能。利用P1.0P1.3作为窗状态检测端口，完成对窗状态（即窗是否移到边框）的检测。 数据检测传感电路由温度传感电路、湿度传感电路、有害气体传感电路、红外防盗传感器四个部分组成。在此只以温度传感电路为例进行设计。 根 据 温 度 检测

29、的要求，温度的检测选用集成温度传感器AD590（测温范围为55+150）。测量电路如图右所示。 传感器的采集信号经过数据处理电路，必须通过A/D转换器才能与单片机连接，本系统中有4路模拟输入， A/D转换器选用了ADC0809，89C51通过中断方式读取A/D转换的数据。通过A/D转换实现的数据采集电路如下图所示。 A/D转换器的口地址为7FFFH。 根据驱动信号与所控对象的关系，将系统的驱动电路分解为移窗驱动电路、换窗驱动电路、锁窗驱动电路、升温调节驱动电路、降温调节驱动电路、换气扇驱动电路和报警驱动电路等，分别用它们去控制1个对象。 窗状态检测电路采用4个开关型磁敏器件。在外窗、内窗的左、

30、右边上，与磁敏器件相对应的地方，各贴上一小片磁铁，当小磁铁随窗户的移动而移近相对应的磁敏器件时，该磁敏器件的输出信号从高电平变为低电平，表示窗户已移到相应边上。 键盘输入及显示电路采用Intel公司生产的8279通用可编程键盘、显示器接口芯片。可实现对键盘和显示器的自动扫描，并识别键盘上闭合键的键号。 对于控制键盘，采用微动开关制作，并安装在窗户的固定边框上。通过控制键盘，用户可设置各环境参数的临界值、随意选择所显示参数的种类、直接控制窗户的开/关、换气扇的启/停、温（湿）度的升/降等。 控制系统的软件主要由一个主程序和两个中断服务程序等组成。 主程序的主要作用是在系统复位后对系统进行初始化，

31、设置8279，ADC0809等的工作方式和初始状态，设置各中断的优先级别并开中断，首次启动A/D转换等，然后向8279循环送显示字符，进行显示。程序框图如右上图所示。 键中断服务程序的主要作用是在AT89 C51响应中断（有键按下，则产生该中断）后，读出键值，并根据键值依序发出相应的控制命令字，完成相应的控制功能。该中断应设为高优先级。程序框图如右下图所示。 循环检测中断服务程序的主要作用是在89C51响应中断后，将A/D转换结果送相应缓冲区，然后判断该转换结果是否在上、下限值之间，并根据判断结果按序发出相应的控制命令字，完成相应的控制、报警功能。然后重新选择被转换量，再次启动A/D转换后，返

32、回主程序。该中断应设为低优先级，并设为电平触发方式。程序流程图如右图所示。. 在选择单片机时，首选8031，其理由是： (1) 价格便宜，有开发环境。 (2) 采用语音芯片T6668后，语音处理功能全部由T6668完成，系统控制功能简单。 (3) 不需要单片机提供大量的程序、数据存储区，也不需要单片机提供特殊的功能服务。4.2.3.2 单片机在家用电器中的应用单片机在家用电器中的应用 单片机在家电行业具有广泛的应用。下面以单片机在电话留言机控制系统中的应用为例加以介绍。 语音芯片采用T6668，其理由是： (1) 价格便宜、操作简单。 (2) 有很强的语音采集、压缩、存储、回放功能，且所有功能

33、由硬件自动完成，简化了语音的繁琐处理。 (3) 能保证良好的语音质量。 3. 系统调试系统调试 图6.4 电话留言机硬件框图图 6.5 电话留言机软件流程图4.2.3.3 单片机在里程、速度计量中的应用 设计要求：设计要求：利用单片机实现的自行车里程/速度计能自动显示自行车行驶的总里程数及自行车行驶速度，具有超速信号提醒功能，里程数据自动记忆。也可应用于电动自行车、摩托车、汽车等机动车仪表上。 控制器采用AT89C52单片机，速度及里程传感器采用霍尔元件，显示器通过AT89C52的P0口和P2口扩展。外部存储器采用E2PROM存储器AT24C01，用于存储里程和速度等数据。并用控制器来控制里程

34、/速度指示灯，里程指示灯亮时，显示里程；速度指示灯亮时，显示速度。超速报警采用扬声器，用一个发光二极管来配合扬声器，扬声器响时，二极管亮，表明超速。 电路原理图如下页图所示。P0口和P2口用于七段LED显示器的段码及扫描输出。在显示里程时，第三位小数点用P3.7口（）控制点亮。P1.0口和P1.1口分别用于显示里程状态和速度状态。P1.2，P1.3，P1.6和P1.7口分别用于设置轮圈的大小。P3.0口的开关用于确定显示的方式。当开关闭合时，显示速度；断开时，显示里程。外中断用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲。外中断用于控制定时器T1的启停，当输入为0时关闭定

35、时器。此控制信号是将轮子圈数的计数脉冲经二分频后形成，这样，每次定时器T1的开启时间正好为轮子转一圈的时间，根据轮子的周长就可以计算出自动车的速度。P1.4口和P1.5口用于E2PROM存储器24C01的存取控制。11脚（TXD）输出用于速度超速时的报警。 里程状态里程状态速度状态速度状态设置轮圈的大小设置轮圈的大小确定显示的方式确定显示的方式闭合:显示速度断开:显示里程第三位小数点用P3.7口控制点亮外中断用于对轮子圈数的计数输入控制定时器T1的启停，当输入为0时关闭定时器软件主要包括：软件主要包括：主程序、初始化程序、里程计数子程序、数据处理子程序、计数器中断服务程序、E2PROM存取程序

36、、显示子程序。 根据P3.0口的开关状态切换显示状态，即选择里程显示和速度显示。其流程图如右图所示。 P3.0=1?程序如下：程序如下： ORG 0000H LJMP START ; 跳至主程序 ORG 0003H ; 外中断0中断程序入口 LJMP INTEX0 ; 跳至INTEX0中断服务程序 ORG 000BH ; 定时器T0中断程序入口 RETT1 ; 中断返回 ORG 0013H ; 外中断1中断入口 LJMP INTEX1 ; 跳至INTEX1中断服务程序 ORG 001BH ; 定时器T1中断程序入口 LJMP INTT1 ; 跳至INTT1中断服务程序 ORG 0023H ;

37、串口中断入口地址 RET1 ; 中断返回 ORG 002BH ; 定时器T2中断入口地址 RET1 ; 中断返回 ORG 0050H START: LCALL CLEARMEN ; 上电初始化 START1: JB P3.0, DISPLAYS ; P3.0=1，则显示里程 LCALL DISPLAYV ; P3.0=0，显示速度 START2: SJMP START ; 转START循环 初始化程序主要功能是将T1设为外部控制定时器方式，外中断 及 设为边沿触发方式，将部分内存单元清0，设置车轮周长值，开中断、启动定时器，将AT24C01中的数据调入内存中，设置车轮圈出错处理程序。 程序如下

38、：程序如下：CLEARMEN:MOV TMOD, #90 ; T1为16位外部控制定时器 MOV SP, #75H ; 堆栈在75H开始 SETB PX0 ; 外中断0优先级为1 SETB IT0 ; 外中断0用边沿触发 SETB IT1 ; 外中断1用边沿触发 MOV A, #00H ; 清A MOV 20H, A ; 清内存中特定单元 MOV 6CH, A MOV 6DH, A MOV 70H, A MOV 71H, A MOV 72H, A MOV 73H, A MOV 60H, A 1INT0INT MOV 61H, A MOV 62H, A MOV 63H, A ; 清内存中特定单元

39、 DEC A ; A为#0FFH MOV 68H,A ; 内存置数据#0FFH MOV 69H,A ; 内存置数据#0FFH MOV 6AH,A ; 内存置数据#0FFH MOV 6BH,A ; 内存置数据#0FFH MOV P1, A ; P1口置1 CLEAR1:JB P1.2, KEY1 ; 根据P1.2, P1.3, P1.6, P1.7设置状态 在21H地址单元设置自行车周长值 MOV 21H,#0FH ; 22英寸自行车周长系数 LJMP CLEAR2 ; 转CLEAR2 KEY1:JB P1.3, KEY2 MOV 21H, #12H ; 24英寸自行车周长系数LJMP CLEAR2 ; 转CLEAR2 KEY2:JB P1.6,KEY3 MOV 21H,#14H ; 26英寸自行车周长系数LJMP CLEAR2 ; 转CLEAR2 KEY3:JB P1.7,ERR MOV 21H,#19H ; 28英寸自行车周长