课程设计说明书_汽车发动机机油压力检测

1、目 录摘要 31 引言 41.1 问题提出 4 1.2 任务与分析 42 方案设计 52.1系统方案设计论证5系统的控制方案设计5 系统显示方案设计42.1.3 最终方案设计 42.2 最终设计方案总体设计框图 63 系统硬件设计 73.1 AT89C52单片机 7 AT89C52单片机介绍 7 选用AT89C52单片机原因93.2 时钟电路 93.3 复位电路 104系统软件设计 114.1主程序框图114.2 蜂鸣器子程序框图114.3显示子程序框图 124.3传感器信号输出子程序框图 135 系统调试过程 155.1原理图和印制板图绘制和检查 15 在Protel99se绘制原理图并进行

2、相应的ERC检查15 在Protel99se生成PCB图155.2 Keil程序调试 175.3 Proteus仿真调试 17结论19致谢 20参考文献 21附录一 程序源代码 22附录二 电路原理图和PCB图28附录三 Proteus仿真截图29摘 要我们知道，汽车发动机机油压力与发动机工作好坏密切相关。如何利用已学知识模拟机油压力检测是开始本设计的初衷。本文通过以AT89C52单片机为中心，通过DS18B20模拟产生一个信号，送入单片机进行处理，再从单片机P0口将电平信号送入数码管7SEG-MPX2-CC-BLUE实现动态显示。并在超过安全阈值时由单片机控制蜂鸣器报警。此说明书给出了系统的

3、设计原理图，并在Proteus软件中进行仿真实现设计功能。关键词：AT89C52单片机 数码管 蜂鸣器1 引 言1.1 问题的提出随着进入电气时代，电子测控装置被广泛应用于各种电器机械产品上，本次的任务就是设计一个电子压力检测系统来检测机油压力。1.2任务与分析本次课程设计的主要任务是设计一个硬件电路，用AT89C52单片机处理从DS18B20传感器送来的信号，并输出到数码管7SEG-MPX2-CC-BLUE，进行动态显示，并在超过安全阈值时用蜂鸣器报警。设计的核心是以AT89C52单片机作为硬件电路的核心，通过其定时器来实现定时1秒。先应在protell99se中绘制出原理图并作相应的ERC

4、检查，检查无错误后，在相应地方用文本标出注释；其次根据设计思路确定出相应的程序设计方案，并选择最佳的方案，并在Keil软件里面进行程序的编写和调试；最后在程序调试无误后在Proteus中搭建虚拟的单片机仿真平台，并和Keil实现联调，并在Proteus中实现仿真结果。 2方案设计2.1 系统方案设计论证系统的控制方案设计方案1：以单片机AT89C52为核心，通过DS18B20产生数字信号，送入单片机进行处理，电路较为简单。方案2：以单片机AT89C52为核心，通过电源发生器产生模拟信号，经过放大、滤波、A/D转换电路，送入单片机处理，电路相对于方案1较为复杂，连线时容易出错。系统显示方案设计方

5、案1：采用静态显示，静态显示是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动。静态显示的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O口来驱动，要知道一个89C52单片机可用的I/O口总共才32个。故实际应用时必须增加*驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。方案2：采用动态显示，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划A,B,C,D,E,F,G,DP 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形

6、，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。2.1.3 最终设计方案从给方面考虑后，确定方案：以单片机AT89C52为核心，通过DS18B20产生

7、数字信号，送入单片机进行处理，再通过单片机P0口送入数码管7SEG-MPX4-CC-BLUE段码口，通过单片机P2.0和P2.1控制数码管高低位（十位和个位）的显示，进行动态显示。并在超过安全阈值时通过单片机P1.0口控制蜂鸣器报警。此方案电路简单易实现，采用动态显示更能节省大量的I/O口，而且功耗更低，故选此方案。2.2最终设计方案总体设计框图时钟电路XTAL2 P0.00.7 P2.02.1AT89C52单片机P1.07SEG-MPX4-CC-BLUE数码管ADP12蜂鸣器报警图2.1 系统总体设计框图当时钟电路的晶振产生外部振荡脉冲信号送入AT89C52单片机的XTAL2口时，单片机开始

8、以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。单片机AT89C52执行编写在其内部的程序，处理从DS18B20送来的信号，并送到P0口输出到数码管显示，并通过其P2.0和P2.1控制对数码管高低位显示的控制。同时在超过安全阈值时通过单片机P1.0口控制蜂鸣器报警。3 系统硬件设计3.1 AT89C52单片机AT89C52单片机介绍AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和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，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央

9、处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。图3.1 AT89C52单片机引脚振荡器及定时电路89C52CPU4K字节可编程闪烁ROM256字节*8RAM2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制32可编程I/O可编程串行口89C52系列单片机都是以8051为核心发展起来的，具有和51系列单片机及基本结构和软件特征，其内部结构如图3.2所示：图3.2 AT89C52单片机内部框图AT89C52单片机的引脚功能：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数

10、据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑 门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（

11、P1.1/T2EX），P2口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口

12、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AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示： 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

13、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

14、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。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输

15、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。 选用AT89C52单片机原因在该课程设计里设计只要满足开环设计就可以了，在设计里面使用的引脚较少，占用的资源也比较少。而且该芯片是以8051为核心，性能价格比高，且对其内部结构较为熟悉，芯片功能够用而且适用，从而选用AT89C52单片机作为主控芯片。3.2 时钟电路本设计采用内部时钟方式的电路，其电路如图3.3所示。AT89C52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益

16、反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1和C2典型值通常选择为30pF左右。晶体的振荡频率的范围通常是在1.2MHZ12MHZ之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。图3.3 时钟电路图3.3复位电路复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本次设计采用按键复位电路。按键复位电路是在按键瞬间接地来实现的，其电路如图3.4所示。按下复位按钮后，电源对按键RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位的。 图3.4 复位电路图4 系

17、统软件设计4.1主程序框图程序框图采用的是Microsoft Visio绘制：图4.1 主程序流程图说明：该流程图中，首先对蜂鸣器初始化，关闭蜂鸣器。然后用一个循环while(1)不断地读入压力值，显示压力值，并与安全压力值比较，超出安全压力值控制蜂鸣器报警。4.2蜂鸣器子程序框图图4.2 蜂鸣器子程序流程图说明：该流程图中通过一个for循环让蜂鸣器工作。当蜂鸣器工作后，通过延时，实现喇叭一段时间的响，同时取反电平，并延时，让喇叭不响一段时间。这样重复，可实现间隙的报警声。4.3显示子程序框图图4.3 显示子程序流程图说明：该流程图中首先对P2.0和P2.1口清零，再分别通过选通P2.0和P2

18、.1口控制数码管的高位（十位）和低位（个位），并调用延时子程序进行动态显示。4.4传感器信号输出子程序框图图4.4 传感器信号输出子程序框图说明：该流程图中，首先对传感器DS18B20初始化，然后通过输入一个增大或减小的控制信号，使其中的初值发生变化，同时读出这个改变后的值，再通过vout端输出到单片机。5 系统调试过程 通过上面的设计，设计已经基本完成。下面主要实现Protell99se的原理图、印制板图的绘制和做相关检测，对Keil进行相应的检查和调试，并用Proteus对所设计系统进行仿真。5.1原理图和印制板图绘制和检查 在Protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查打开Pro

19、tel99se，绘制系统的原理图。原理图包括能输出时钟电路，驱动电路以及复位电路。绘制完成的原理图如图5.1:图5.1 原理图的绘制绘制完原理图之后，对原理图进行同一网络命名多个网络名称检测、未连接的电路标号检测、未连接的电源检测、电路编号重号检测、元件编号重复检测等检测。ERC检测结果如图5.2:图5.2 ERC电气规则检查5.1.2 在Protell99se生成PCB图在创建完原理图后，对各元器件的引脚进行封装，在原理图中创建网络表(NET),然后再Protel中新建PCB图并加载网络表。加载网络表截图如图5.3所示：图5.3 加载网络表对于生成的PCB图中各器件进行调整，并布线，最终生成

20、PCB图。结果如图5.4所示:图5.4 生成PCB图5.2 Keil程序调试程序调试结果如图5.5所示：Creating hex file from “机油压力控制”表明 .hex文件创建成功。“机油压力控制”- 0 Error(s),5 Warning(s)表明文件编译结果没有错误。图5.5 程序调试结果5.3 Proteus仿真调试在Proteus中建立仿真图。按下开始仿真按钮，开始进行仿真实验，结果如图5.6，图5.7所示：图5.6 Proteus仿真图（正常运行）图5.7 Proteus仿真图（报警状态）仿真电路图中实现对压力检测的控制，输出到数码管实现动态显示。当输入信号大于32时，

21、数码管就会闪烁，同时蜂鸣器就会报警。仿真虽然能运行，但在实际电路中，还需要加入其它的一些电路才能保证单片机能正常工作，实现其功能。 结 论通过DS18B20产生一个数字信号输入到AT89C52单片机中进行处理，再通过单片机P0口送入数码管7SEG-MPX4-CC-BLUE进行动态显示。并在超过安全阈值时通过单片机P1.0口控制蜂鸣器报警。在设计里面刚开始为了要求程序的完善性和适用性，采用了汇编语言进行编译，其相比于C程序编译其结果导致程序较大，往往在进行编译的时候不会报错和警告，但是在虚拟的Proteus仿真中往往会出现超出ECU负荷的错误报告。所以后来改用C语言编程。也得知在进行单片机软件仿

22、真时，应尽量使程序精简。本次设计由于时间较为仓促，对于单片机定时器的控制，而在实际的应用中往往需要对其进行扩展应用，对于这些知识，我还只是只了解其表面，这需要下来再去深究。在本次课程设计里面，我把电路和单片机必备的一些基本操作技能再次熟悉了一遍，虽然对于课程设计没有太大必要，也占用了一些时间，但是我个人觉得这么做是值得的，也为我即将进入工厂开始实际工作有了基本理论保障。对于机油压力检测，我只进行了最简单的程序编写和仿真，而往往在实际中是作为一个系统中的很小子环节来进行应用的，所以还需要我进一步学习更多的单片机及相关测试传感器知识。致 谢 在本课程设计资料搜集期间，他人的研究资料对我提供了莫大的

23、帮助，这里表示感谢。值此即将完成课程之际，我要衷心地感谢xx老师。在课程设计过程中，得到了她的精心指导和热情帮助，她的一些建议和意见给我很深的启发。我还要感谢在编写程序以及应用软件仿真过程中给我提供帮助的xx同学。在他们的帮助下，我顺利地完成了本次课程设计，感觉到了团队合作的力量所在，在此由衷感谢。参考文献1谭浩强.C程序设计（第三版）M.北京.清华大学出版社.2005（2007重印）2 张毅刚，彭喜元等. MCS-51单片机应用设计（第3版）M.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2001.3徐琤颖.Protel99SE EDA技术及应用.M4古辉，刘均等.微型计算机接口及控制技术.M附录一 程序

24、源代码#includesmg.h#include#includedelay.hunsigned char code smg_du=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/设置共阴极显示段码void display(uchar yali)/显示子程序D=1; smg3=0;smg2=0;smg1=0;P0=smg_duyali/10;D=0;delay_50us(50);D=1;smg2=0;smg1=1;smg3=0;P0=smg_duyali%10;delay_50us(

25、20);D=0; #includebeep.h#includeds18b20.hvoid beepon(void)/打开蜂鸣器报警子程序int i;for(i=0;i0;t-)for(j=19;j0;j-);void delay_50ms(uint t)uint j;for(;t0;t-)for(j=6245;j0;j-);#includeds18b20.hunsigned char vout; void delay(uint t)/信号输入程序 while(t-);/t-一次大约9us /*-ds18b20初始化- */ void init_ds18b20(void) uchar n;vout=1; /DQ复位delay(8); /稍作延时vout=0; /单片机将总线拉低delay(80);/延时要求大于480us小于960us ,发出一个复位脉冲 vout=1;/拉高，释放总线，构成上升沿，delay(20);/等待15US后，ds18b20发