轮胎自动充气压力控制器设计

1、.：.；单片机系统课 程 设 计成果评定表 目录 引言. 方案设计.方案选择.方案设计框图.总体设计方案. 硬件电路设计.压力传感器检测电路.单片机.显示部分. A/D转换部分. 键盘部分. 电磁继电器控制电路.时钟电路.复位电路. 软件设计.显示部分子程序设计. .LED显示子程序设计思绪. .显示子程序流程图. A/D转换子程序设计. .A/D转换子程序设计思绪. .A/D转换子程序流程. 键盘部分子程序设计. .键输入原理. .键盘扫描任务原理及子程序流程图. 软件总体设计. .总体设计思绪. .片内RAM设置. .总体程序流程图. 系统调试. 实验总结.附录A 系统原理图.附录B 源程

2、序清单.参考文献. 引言目前，随着人们生活程度的逐渐提高，小汽车也逐渐成为了人们的代步工具。因此，在小汽车性能方面的逐渐提升就成了一个非常有研讨价值的课题。如今，行车游览一件令人苦恼的事情就是，车胎经常会在半路没气，这一方面会加大对燃油的运用而导致温室气体的排放，加重轮胎的磨损，同时又会影响他们的驾驶心境，呵斥了一系列的不便。由于他们生活节拍的加快，手动充气这种费时费力的方法曾经无法满足人们的要求。于是，自动充气机便应运而生，它运用方便，又能为人们节约大量的时间。本课程设计就是基于C芯片而设计的一种自动充气机。它是全自动的，只需接上电源，然后设定他所需求的气压值，它就能自动完成充气义务，在充气

3、完成后自动封锁气泵。虽然他们的设计无法与当前市场上一些比较先进的自动充气控制设备相媲美，但是它构造简单，本钱低廉，操作方便。由于单片机具有集成度高、体积小、运转可靠、运用灵敏、价钱低、面向控制等特点，因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到了广泛的运用。因此，对于单片机的运用与学习是相当必要的。本课程设计就是为了加强他们对单片的运用实际而安排的，经过这次课程设计，他们对单片机的构造与编程实际将有一个更加深化的了解，为他们日后更深化的研讨打下根底。 方案设计方案选择方案一：选用差分式电容压力传感器，其线性度和灵敏度较好。其原理是，由于压差的变化，使电容发生变化，

4、经过转换电路，从而转化为电压或电流的变化，进而根据需求进展进一步转化。其缺陷是，不易实现对被测气体或液体的密封，因此不宜采用在压力太大的场所。方案二：选用半导体压敏电阻式进气压力传感器，它是利用半导体的压敏效应制成的。它的特点是尺寸小，精度高，呼应性好， 再现性、抗震性好,且消费本钱低，所以得到广泛运用。它由压力转换元件和把转换元件输出信号进展放大的混合集成电路构成。压力转换元件是利用半导体的电压效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面导入进气管压力。由于硅膜片的一侧是真空室,所以进气管压力越高，硅膜片的变形越大，它的应变与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值与压力成正比变化，这样就

5、可以利用转换电路把硅膜片的变形变成电信号。由于输出的电信号微弱，所以用混合集成电路进展放大后输出。这两种方案都选用了单片机进展控制，由于在充气过程中对于充气速度没有严厉要求，因此传动系统中选择了直流电机。在设计中，由于在轮胎的气压普通较大普通约为规范大气压的两至三倍，为了防止较大误差，因此选用了第二种方案。方案设计框图以下图.为单片机最小运用系统的组成框图： 图. 方案设计框图 总体设计方案 自动充气系统由压力传感器和相关的放大电路、ADC转换器、单片机最小系统、行列式键盘、显示安装和充气系统组成。设计思绪是：首先由键盘输入设定的充气压力值，然后经过路LED数码管显示其数值，输入设定值后便可以

6、启动气泵进展充气。充气过程中的压力值可以经过传感器采集，再经过放大电路放大，接着传输到模/数转换器ADC的一路模拟信号通道，转换出八路数字信号传给单片机ATC，接着单片机把计算气压值送给LED数码管并让它以动态扫描的方式当前气压值。当两个值相等时，中断驱动电路，停顿充气。在硬件电路中将对单片机部分，ADC转换部分，行列式部分和键盘显示部分做详细的引见，传感器检测部分和充气系统部分将作简单的引见。本课程设计的重点就是经过单片机系统熟习单片机扩展接口的运用，与传感器的结合设计将使他们对单片机的认识提升到一个新的层面。 硬件电路设计压力传感器检测电路 图 . 压力传感器检测电路 图. 分为三部分，第

7、一部分为供电电路，第二部分为压力检测电路，第三部分为放大电路，放大后的信号送入A/D转换器。图中采用多臂电桥，可以有效的提高传感器的灵敏度和减少非线性误差。而且对于传感器电阻范围的选取，也尽量选择压力与电阻成线性关系的区域。)单片机ATC是美国Atmel公司消费的低电压，高性能CMOS位单片机，片内含kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术消费，与规范MCS指令系统及产品引脚兼容，片内置通用位中央处置器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。ATC单片机适宜于许多较为复杂控制运用场所。此

8、单片机是小型电子产品普遍采用的微控芯片，性价比高。在控制领域运用也比较普遍。其最突出优点是把快擦写存储器运用于单片机中，使得在单片机开发中修正程序变得非常简单，大大的缩短了系统的开发周期。同时在系统开发过程中，能有效地保管数据信息，即使断电也不会丧失信息。AT系列单片机和C系列单片机的引脚是一样的。单片机系统的三总线构成：地址总线：由P口和P口构成，其中P口为地址的高位，P口为地址的低位。P口的地址经过地址锁存器锁存后输出。数据总线：P口输入输出位数据。留意：P口作为数据线运用时是双向的，作为地址线运用时是单向的。控制总线：作为扩展程序存储器的读选通讯号。和作为扩展数据存储器和外接I/O口的写

9、、读选通讯号。其表示图如图.所示。 图. 单片机外部扩展三总线显示部分字形与字行码在设计中，我选用了共阴极数码管。通常情况下，显示代码存放在程序存储器中的固定区域中，构成显示代码表。当需求显示某字符时，可由查表指令调出对应的字形码。表. 常用字形表。显示部分由三位LED数码管和两片HC及三个反相器组成。其电路衔接如图.所示。其段选端共同衔接HC()上，位选端衔接着经过反相后的三路信号。HC的驱动电流能到达mA,而一个数码管的驱动电流约为mA，因此可用一片HC驱动三个数码管。LED的衔接为共阴极。故在段选驱动输出高电平常选通相应的显示段。位选驱动端输出低电平常选中相应的LED。详细到此电路那么是

10、：输出高电平常选中三位LED的相应段。输出高电平常选中相应的LED。字符字形dpgfedcba字形码FHHBHFHHDHDHHFHFH 表. 共阴极数码管字形码表 图. 动态扫描电路由于只用到了三位LED，输出端的形状和对应的位选码以及选中的LED之间的关系如表.。 QQQQQQQQ位选码选中LEDHCHCHC 表. 位选码表)A/D转换部分如以下图.是ADC与单片机的接口电路，的EOC与P.相连作为转换终了的信号，从而通知CPU读数。C经过地址线P.和读、写信号线来控制模拟输入通道地址锁存、启动和转换结果的输出。模拟输入通道地址的译码输入A、B、C由P.P.提供，经锁存输出后与A、B、C相接

11、。 图. ADC与C的衔接在本设计中，ADC的模拟通道选择通道IN。电路衔接时直接把丈量放大电路的输出衔接到模拟输入通道IN即可。)键盘部分如图.为*矩阵键盘的构造原理图图中，BB经过个上拉电阻接+V，处于输入形状，列线QQ为输出形状。按键设置在行、列线交点上，行、列线分别衔接到按键开关的两端。 图. 行列式键盘任务原理图CPU经过读取行线的形状，即可知道有无键的按下。当键盘上没有键闭合时，行、列线之间都是断开的，一切行线输入兴趣高电平。当键盘上某个键被按下时，那么对应的行线和列线短路，行线输入即为列线输出。假设此时初始化一切列线输出为低电平，那么经过检查行线输入值能否全为“即可判别有无键按下

12、。方法是：先令列线Q输出电平，QQ输入高电平，再读取行线的形状。假设读的某行线为低电平，那么可确认对应该行线与列线相交的键被按下，否那么无键按下。假设无键按下，都令Q为低电平，其他列线为高电平，读取行线的形状，如无键按下，依次循环直至找到键号。找到键号后将其键值读取并存于H开场的个单元。当读取一个键值之后，存其键值，继续读取行线形状，依次循环，直到用户按下确定键。电磁继电器控制电路如图 .所示，电磁继电器由单片机的P.引脚控制。当该引脚输出高电平常，使三极管导通，继电器的内部线圈有电流经过，产生吸合力，将公共端吸合到常开端，那么气泵开场充气；当轮胎的气充足后，P.引脚输出低电平，使三极管截止，

13、那么继电器不会产生吸合力，从而断开了气泵的任务。 图. 电磁继电器控制电路时钟电路单片机内部有一个高增益的方向放大器，用于构成振荡器，但要外部时钟，外部还需附加电路。时钟的产生方法分为：内部时钟方式和外部时钟方式。在本课程设计中，采用了内部时钟方式的时钟电路。其电路如图.所示。要留意，振荡器和电容在安装的时候，要尽能够的和单片机芯片接近。 图. 时钟电路与单片机的衔接电路复位电路复位是单片机的初始化操作，单片机启动运转时，都要先复位，它的作用是使CPU和系统其他部件都处于一个确定的初始形状，并从这个形状开场任务。单片机复位后，大部分的存放器都将清。只需PP口和堆栈指针SP例外，PP复位后为FF

14、H，SP复位后的结果为H。在本课程设计中，采用了上电复位的方法，其实现为，上电瞬间，RC电路充电，RST引脚端出现正脉冲，只需RST引脚坚持ms以上的高电平，就能使单片机有效复位。复位电路与单片机的衔接电路如图.所示。 图. 复位电路与单片机的衔接 软件设计显示部分子程序设计.LED显示子程序设计思绪由图.的显示电路衔接可知：要显示某字符，就要把这个字符转换成相应的字形表，(字形码表见表 .)然后发送给锁存器()，然后由锁存器()送出位选信号。即可点亮相应的LED。由原理图连线可知片的地址为EFFH，片的地址为EFFH。首先建立一个字形表DIS-TAB，表格以十六进制数的次序存放它们相应的字形

15、码，把字形表的首地址DIS_TAB的地址送给基址存放器DPTR，要显示的数作为偏移量送入变址存放器A，执行查表指令MOVC A,A+DPTR，那么累加器A中得到的结果即表格中取出的相应的数字的字形码。其次要建立一个显示缓冲区HH，缓冲区中各单元分别对应各个数码管LEDLED。显示子程序的功能就是把显示缓冲区中的数据取出，查表后转成相应的显示字形码，然后送到数码管中，所以要执行和更新显示时，必需先向个显示缓冲器中送数，然后再调用显示子程序。.显示子程序流程图显示子程序的流程图如图.所示。 图. 显示子程序流程图A/D转换子程序设计.A/D转换子程序设计思绪根据ADC与单片机的衔接电路可知，在系统

16、中的地址为FEFH,此时选择通道。经过对片外数据存储器的写操作指令：MOV DPTR,#FEFHMOVX DPTR,A即可启动一次A/D转换。详细过程如下：指令MOVX DPTR,A产生写信号,那么上面的或非门输出为。ALE有效，锁存地址锁存器LS输出地址的低三位，选择模拟通道IN，翻开模拟开关，那么外部模拟量送入内部的A/D转换器。与此同时SC有效，启动一次模数转换。结果存于ADC内部的三态输出锁存器中。经过对片外数据存储器的读操作指令：MOVX A,DPTR即可读取A/D转换的结果。详细过称为：读操作指令产生信号，那么下面那个或非门输出为。OE信号引脚有效，翻开内部存放器的三态门，即可经过

17、数据总线把A/D转换的结果送入累加器A。.A/D转换子程序流程图A/D转换的流程图如图.:所示。图. A/D转换子程序流程图)键盘部分子程序设计.输入原理对于一组键或一个键盘，需求经过接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无键输入并检查是那一个键按下，并将该键号送入累加器ACC，然后经过散转指令转入执行该键的功能程序，执行完之后又前往到原始形状。普通情况下都要对按键进展编码，因此一个完善的键盘控制程序应该完成下述义务： = * GB * MERGEFORMAT 监测有无键按下； = * GB * MERGEFORMAT 有键按下后，在无硬件去抖时，运用软件延时方法除去抖动影响

18、； = * GB * MERGEFORMAT 有可靠的逻辑处置方法，如n键锁定，只处置一个键，期间按下又松开的键不产生影响，不论一次按键继续多长时间，仅执行一次按键功能程序； = * GB * MERGEFORMAT 输出确定的键号以满足散转指令要求。.键盘扫描任务原理及程序流程图 = * GB * MERGEFORMAT 判别有无键按下。其方法是QQ口输出低电平，读行线形状，假设全为高电平常，那么无键按下，否那么有键按下。 = * GB 去除键抖动。其方法是在判别有键按下时，软件延时一段时间(普通为ms后，再判别有无键的按下，假设依然为有键按下的形状,那么有键按下，否那么无键按下。 = *

19、GB * MERGEFORMAT 扫描键盘，得到按下的键号。其原理是先使一条列线为低电平，假设这条列线上有键闭合，那么相应的那条线为低电平，否那么各行线形状都为高电平。闭合键的键值=列号+行号。 = * GB * MERGEFORMAT 判别闭合的键能否释放。由原理图连线可知，的地址为FEFFH，HC的地址为EFFH。键处置子程序流程图如图.所示。图. 按键处置子程序流程图软件总体设计.总体设计思绪系统复位后，应该首先做一些初始化设置，例如：设置堆栈指针，CPU开中断否，允许哪些中断，以及外部中断的触发方式选择位的设置等等。这些任务做完后，就应该调用键盘子程序等待用户输入需求充气的多少。接着启

20、动气泵的任务。启泵启动后应该立刻调用AD转换子程序及显示子程序，之后还要将A/D转换后的进制数转换为进制数，动态的显示轮胎内的气压，以及比较如今的气压能否到达用户的要求。由于LED显示是动态的，所以必需循环的调用AD转换子程序和显示子程序，这样做不仅实时性强，可以让用户了解轮胎内气压的变换，而且可以加强LED显示亮度。.片内RAM设置在软件编制之前，查阅了相关的资料，了解到汽车轮胎内的气压正常情况下普通是.个大气压，超越这个值之后就会有爆炸的危险。故再思索到实践情况和软件编制的简易性的情况下，他们规定用户输入的充气气压只能位于Kpa的范围内。这样一来，由于ADC的精度为八位，其输出的数字量的范

21、围是可以近似的相等。量化后正好是一对一的关系，就大大的减轻了软件编制的困难。RAM分配：H：高位LED的显示缓冲区。H：中间位LED的显示缓冲区。H：低位LED的显示缓冲区。H：用户在输入要充的气压的时候，由于输入的是三个独立的一位数字。故需求经过处置后使之变为他们志愿中的一个之间三位数，然后把这个三位数放在H中。在就可以用它和AD转换的结果比较，从而知道充气能否完成。H：AD转换结果存放单元。AD转换后的数为进制数，要调用BCD转换程序转换为进制数才干存入H。AD转换的结果和H中用户输入的数据比较可以知道能否充气完成。H：在初始化的时候设置为堆栈指针。.总体程序流程图软件设计的总程序流程图如

22、图.所示。图. 总程序流程图 系统调试由于LAB实验箱上的很多模块都出现了缺点，因此他们没能在其上调试胜利。后来他们找来一块板子，在其上用电位器替代压敏电阻，用LED灯替代气泵，完成了调试。实验的步骤和照片如图。开场时设定的充气压力值，如图.所示。 图. 设定充气值然后气泵开场充气，充气过程中如图.。 图. 充气过程中当压力到达设定值以后，气泵停顿充气，在图中可以看到灯灭。充气完成如图.所示。 图. 充气完成在调试的过程中，他们也遇到了很多问题。但是经过他们仔细分析程序，这些问题都一一处理了。这也给了他们一个教训，只需又动手做了，才干明白他的程序能否正确。仅仅依托实际，不仅浪费时间而且很能够并

23、达不到预期的效果。调试的过程，让他们在细节上对程序作了改良，也弥补了他们在实际学习中的一些破绽。 实验总结经过历时两周的课程设计，我对单片机的运用有了进一步的认识。经过这次设计，我对,，ADC芯片的外部扩展电路又进一步熟习了。这次设计也让我真正领会到了软硬件的结合，如在电路中的连线决议芯片的地址，在外部电路扩展中要到达好的效果还必需思索芯片的驱动才干。有些时候，从原理上看，他的电路能够曾经设计的非常完美，但是在实践的调试过程中，却往往不那么令人称心。这就是软件与硬件脱钩的地方，他必需在选择元件，或者芯片的时候思索，为什么要选他，而不选其他，同时还要思索经济效益。在完成这次设计的过程中，他们大量

24、运用到了诸如PROTEL、VISIO等作图软件。熟习了他们的一些根本操作，对于以后运用过程中应该留意的一些问题也有了一些初步的积累。最后，赞赏教师和同窗们在设计以及调试过程中给予我的悉心指点和协助 。这次设计中，我学到的最有用的东西，应该就是方案的设计了，他是他实施以下一切步骤的指点。因此确定了方案，他就对本人的义务有了一个比较有序的认识，而不是看到标题时得一团糟。附录A 系统原理图系统硬件衔接图：附录B 源程序清单 ORG H JMP MAINORG HMAIN: MOV SP,#HLAB: LCALL KS;调用键盘处置程序 LCALL AD LCALL BCD LCALL MULT ;调

25、用AD转换子程序 MOV A,H ;H存放AD转换结果 CJNE A,H,LP JMP LABLP:JC START;轮胎内的气压小于要求的气压，跳到START开场充气JMP LAB;轮胎内的气压大于要求的气压，不充气START:SETB P.;启动气泵任务LOOP:LCALL ADLCALL BCD ;显示轮胎内部压强LCALL DISPLAY LCALL MULTMOV A,HCJNE A,H,LOOPCLR P.SJMP $DISPLAY: PUSH ACC ;维护现场 PUSH DPH PUSH DPL SETB RS ;维护第组任务存放器 MOV R,#H MOV R,#H ;选中最

26、左边的数码管 MOV R,#DIS_LOOP:MOV A,RMOV DPTR,#DIS_TABMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#EFFH ;指向MOVX DPTR,A MOV A,RMOV DPTR,#EFFH ;指向)MOVX DPTR,ALCALL DELAY_MSINC R CLR CMOV A,RRRC AMOV R,ADJNZ R,DIS_LOOP CLR RS POP DPH POP DPL POP ACCRETDIS_TAB:DB FH,BH,FH,HDB DH,DH,FH,FHDELAY_MS:MOV R,#AHDL:MOV R,#DHDL:NOPNOPDJNZ R

27、,DLDJNZ R,DLRETKS: MOV R,#H ;将键值存放在H开场的单元 MOV R,# ;存放按键次数 MOV H,# MOV H,# MOV H,# ;设置数据缓冲区 MOV H,# ;存放输入的三位数KEYSTARTING: LCALL KEYCHECK JZ KEYSTARTING LCALL DELEY_MS LCALL KEYCHECK JZ KEYSTARTING MOV R,#FEH;首列扫描值送R MOV R,#;扫描次数 MOV R,# ;首列键号送RKEYLOOP:MOV DPTR,#EFFH ;的地址送DPTRMOV A,RMOVX DPTR,A ;列扫描字送

28、MOV DPTR,#FEFFH ;的地址送DPTRMOVX A,DPTR ;读取行扫描值JB ACC.,KEYK ;第行无键按下，转查第行MOV A,#HSJMP KEYVALUEKEYK:JB ACC.,KEYKMOV A,#SJMP KEYVALUEKEYK:JB ACC.,CONTINUEMOV A,#SJMP KEYVALUECONTINUE:MOV A,RRL AMOV R,A INC RJNB ACC.,KEYSTARTINGSJMP KEYLOOPKEYVALUE: ADD A,R PUSH ACCKEYON: LCALL DELAY_MS LCALL KEYCHECK JNZ

29、KEYON POP ACC MOV DPTR,#VALUETAB MOVC A,A+DPTR JMP A+DPTRVALUETAB: DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEY DB KEYKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R,ASJMP KEYFREEKEY:MOV A,RMOV R