多媒体汽车动态仪表板设计说明

...42/47多媒体汽车动态仪表板设计摘要当今世界，由于汽车性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来。统仪表一般是机电式模拟仪表，只能为驾驶员提供汽车运行中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的要求。本系统设计的汽车电子仪表面板，以STC12C5A08AD单片机为微处理控制模块进行数据的采集和处理，该控制器属于单时钟/机器周期的单片机是高速、低功耗、强抗干扰的新一代8051单片机，其指令代码完全兼容8051，但是速度比8051快8-12倍；本系统中选用了ST188红外反射传感器设计的测速模块，ST188能够在4-13毫米的围实现车速的检测；在系统温度方面选用DS18B20温度传感器，该传感器能够实时的显示温度的变化，能够与时的展现出汽车行动的水温变化，但是该温度传感器的测温围有限，很有局限性；为了使系统能够更好的北PC机远程控制，所以我设计了利用MAX232芯片转换电压的串口通信接口电路；最后还设计了LED报警电路和各种辅助电路，利用这些电路模块，通过单片机的信号处理，最后将需要的数据显示到LCD12864显示模块之中，以达到设计要求。关键字：汽车仪表多媒体仪器STC12C5A08ADST188传感器DS18B20温度传感器LCD12864MAX232ABSTRACTSIntoday'sworld,Duetocontinuouslyimproveperformanceofthecar,theincreasinglyhighlevelofautomotiveelectroniccontrol.Automotiveelectroniccontroldevicemustbequicklyandaccuratelyhandleallkindsofinformationdisplayedbytheelectronicinstruments.Systeminstrumentationisgenerallyelectromechanicalanaloginstruments,andcanonlyprovidethedriverwiththecarrunningnecessaryandasmallamountofdatacannotmeetthenewtechnologyofthemodernautomobile,high-speedrequirements.ThesystemdesignofautomotiveelectronicinstrumentpaneltoSTC12C5A08ADsingle-chipmicroprocessorcontrolmodulefordataacquisitionandprocessing.Controllerisasingleclock/machinecycleMCUisanewgenerationofhigh-speed,lowpowerconsumption,stronganti-jamming8051,itsinstructioncodeisfullycompatiblewith8051,butthespeedis8-12timesfasterthanthe8051.ST188infraredreflectancesensordesignofthegunmoduleisselectedinthissystem,ST188speeddetectionintherangeof8-13mm.SelectionoftheDS18B20temperaturesensorinthesystemtemperature,thesensorcanbereal-timedisplayoftemperaturechanges,canshowthechangesinwatertemperatureofthecaractioninatimelymanner,butthetemperaturerangeofthetemperaturesensorislimited,verylimited.TomakethesystembeabletobetterNorthPC,remotecontrol,soIdesignedaswitchingvoltageoftheMAX232chipserialcommunicationsinterfacecircuits.AlsodesignedtheLEDalarmcircuitandvariousauxiliarycircuits,thecircuitmodule,signalprocessingbythemicrocontroller,thefinalwilldisplaythedataneededtoLCD12864displaymodulehastomeetthedesignrequirements.Keywords:AutomotiveinstrumentMultimediaapparatus12C5A08ADST188sensorDS18B20temperaturesensorLCD12864MAX232目录第一章绪论11.1课题研究的背景和意义11.1.1课题研究的背景11.1.2课题研究的意义21.2多媒体汽车仪表本体概述31.3课题研究的主要容3第二章系统硬件设计方案52.1硬件总体设计思想52.2硬件总体方框图的设计5第三章系统硬件电路设计73.1单片机主控模块73.1.1单片机的选型73.1.2单片机的管脚介绍83.1.3STC12型单片机的特点介绍93.2温度传感器模块103.2.1温度传感器的选型103.2.2温度传感器的电路设计113.2.3温度传感器的部结构123.2.4温度传感器的测温原理123.3ST188红外反射测速传感器133.3.1ST188实物图管脚介绍与测速的实现133.3.2ST188特点介绍143.3.3ST188传感器的电路原理图143.3.3ST188的光电特性与参数确定153.4液晶显示模块163.4.1液晶显示器的选型163.4.2液晶显示器的电路设计图173.4.3液晶显示器的管脚和功能173.4.4液晶显示器的使用注意事项183.5模拟传感器电路设计193.6串口电路模块设计203.6.1串口通信电路的设计思想203.6.2串口通信功能实现与电路203.7其他各种辅助电路模块213.7.1USB电源供电模块223.7.2晶振模块223.7.3复位电路模块233.7.4按键电路模块243.7.5LED报警指示灯模块25第四章系统抗干扰设计264.1本系统干扰来源和特点264.2本系统的抗干扰设计26第五章系统软件的设计275.1编程语言介绍275.1.1C语言简介275.1.2C语言与汇编语言混用285.1.3C51编程中断处理285.2软件模块设计295.2.1主程序的设计295.2.2温度传感器程序设计305.2.3液晶显示程序设计315.2.4ST188测速程序设计325.2.5AD转换模块设计33第六章总结和展望346.1毕业设计工作总结346.2后期工作展望35结束语36致37参考文献38附录39附录1元件清单39附录2PCB设计电路原理图40附录3PCB板子图41附录4焊接成型成品图42第一章绪论1.1课题研究的背景和意义我们在研究各种项目的时候，都必须对该课题的背景以与研究该课题的意义做出深刻的研究和讨论，这不仅能够使我们了解该课题的过去的发展历程，同时也可以使我们明确该行业现阶段的发展趋势，以与未来的我所研究的该课题的演化方向。下面我就从研究背景和研究意义两方面做出阐述。1.1.1课题研究的背景当今世界，由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来．使驾驶员与时了解并掌握汽车的运行状态，妥善处理各种情况。因此电子仪表显示装置成为现代汽车的发展新潮流．具有非常广阔的发展空间汽车走过了100多年的发展历程，汽车仪表也在不断开发和发展之中。汽车仪表发展，按其工作原理上取得的重大技术创新来分，经过了四代：第一代汽车仪表是基于机械作用力而工作的机械式仪表，即机械机心表；第二代汽车仪表的工作原理基于电测原理，即通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号加以测量，称之为电气式仪表；第三代为模拟电路电子式；第四代为步进电动机式全数字汽车仪表。目前汽车仪表正在向全数字化，智能化方向发展，所以多媒体汽车仪表板，将是未来汽车仪表中最热门的研究课题。第三代汽车用仪表工作原理与电气式仪表基本一样，只是用电子器件取代原来的电气器件。随着集成电路技术突飞猛进的发展，这种仪表现在均采用汽车仪表专用集成电路，是国汽车仪表目前的主流产品，经过多年的发展，其结构形式经历了动圈式机心和动磁式机心阶段。电子器件经历了分立器件和专用集成电路阶段。发展到今天以塑料件为主；围绕提高指示精度和指针平稳性，由动圈式发展成动磁式等。第四代全数字式汽车仪表从其应用的技术手段上看，还是电子技术畴，也属于电子式仪表，但信号处理方式已从模拟变成数字。其最显著的特征是工作原理与第三代汽车仪表完全不同。1.1.2课题研究的意义随着光学、电子技术的迅速发展，特别是计算机技术在汽车仪表中的广泛应用，汽车仪表正向数字化和智能化方向发展。从汽车仪表的发展趋势来看，也可反映出汽车电子化水平正在快速的提高。就目前的形式来看，伴随着智能化逐步进入我们的生活，所以人们迫切要求汽车仪表板的设计更加的智能化、可视化、人性化，使人们操作起来简单明了，容易懂。而未来的趋势更加趋向于触觉控制技术和语音控制技术。触觉远离了传统按键的各种接触不良的缺陷，只需要触摸，就可以开启各种提示信息以与各种资讯。这两种技术将会在未来很长一段时间占据整个汽车仪表市场，这也是该课题研究的多媒体汽车仪表的意义所在。对于我们应届本科生而言，尤其是在汽车氛围十分浓厚的汽车学院，我们更加有必要对汽车类课题加以研究，宁外我们现阶段所学习的知识大多都属理论知识，缺少实践，所以我认为我研究多媒体汽车仪表板课题对于自身的意义有以下四点：1．为了将四年在大学里面所学的知识系统化的进行汇总。四年里我们所学的知识，大多是仅限于理论知识，所学的都比较片面，当在实践生产中运用的时候，并不能很快的将理论结合到实际中，所以借此机会可以将四年所学，再重新学习一遍并结合课题需要，独立完成该课题的设计与实现。2．为了展示汽车数字化电子仪表比传统汽车仪表更具优越性和灵活性。在大规模集成电路技术迅速发展的今天，微处理器处理速度越来越快，性能要求也越来越高，集成电路的密度越来越密集，体积越来越小，部结构越来越复杂，功能也越来越强大。随着传统仪表的部分功能硬件不断地被软件取代，整个系统的集成度也在不断提高。本课题设计的就是一个基于89C51\o"单片机"单片机的\o"汽车组合"汽车数字仪表板，目的主要在于实现一个汽车数字化电子仪表板的低端方案，同时也展现出汽车电子仪表板的优越。3．为了证明一套完整的系统必定具有软件和硬件两部分组成。记得我们所学汇编语言的时候，书本中曾说过硬件是躯体，软件是灵魂，当一套系统只有软件没有硬件时，他就只是一个幽灵，当一套系统只有硬件没有软件时，他就只是一具尸体，毫无生气。只有软件和硬件相互相成，才能够成完美的系统。4．为了将所学的单片机更加系统化的加深认识。单片机是我们电子专业很有发展前景的专业方向，通过该课题的研究与设计，可以将单片机的学习推向系统化、专业化，为我毕业参加工作打下坚实的基础。1.2多媒体汽车仪表本体概述多媒体技术就是利用电脑把文字、图形、影象、动画、声音与视频等媒体信息都数位化，并将其整合在一定的交互式界面上，使电脑具有交互展示不同媒体形态的能力。它极大的改变了人们获取信息的传统方法，符合人们在信息时代的阅读方式。多媒体技术的发展改变了计算机的使用领域，使计算机由办公室、实验室中的专用品变成了信息社会的普通工具，广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱乐等领域。汽车仪表是安装在汽车上，用于指示或显示汽车行驶以与发动机运行时的工作状况，并向驾驶员随时提供汽车运行中的状态、参数等信息，是汽车必备的装置。汽车仪表技术是汽车高精确技术的重要容，现在大致可以分为三类：机械式、电气式，电子式。多媒体技术现在日趋发展，本课题所研究的就是在传统的数字汽车仪表板中加入多媒体技术，让多媒体技术控制汽车仪表，使汽车仪表更加的人性化。多媒体\o""汽车动态仪表板是未来汽车汽车仪表的发展的方向，未来的汽车仪表必定会集汽车工况显示、娱乐、通信、报警、安全于一体，为驾乘人员提供一个新颖方便的信息沟通环境。多媒体\o""汽车动态仪表板既有模拟仪表的连续感觉，又有数字仪表的确定性显示。在本课题中我使用51单片机、ST188红外反射测速传感器、LCD12864液晶显示屏、模/数转换器件与数字式温度传感器DS18B20等对传统的模拟车用仪表进行技术改进，设计并实现了新型全数字的简易汽车仪表系统。1.3课题研究的主要容传统的汽车仪表只能给驾驶者提供汽车运行中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车新技术、高速度的要求。随着汽车工业的不断发展，汽车开发商也在仪表盘上费尽心思，让小小的仪表盘变得越来越漂亮，功能越来越多越来越智能化，从实用开始走向时尚、美观，未来的汽车仪表必定完成实用与时尚的完美结合。汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面，是车辆安全行驶的重要保证。随着电子技术的广泛应用，传统汽车仪表逐渐被微处理器为核心的电子控制数字仪表取代。然而，目前国车辆仪表数字化水平还不高，绝大部分仪表还是模拟式的，而大多数模拟仪表表头的体积较大、数量多，使得显示系统拥挤不堪，影响美观；另外一些模拟仪表故障率高，增加了用户的经济负担，减小了车辆行使的安全系数。为克服这些缺点，本课题中提出用单片机、模/数转换器件、数字式温度传感器DS18B20、ST188红外反射测速传感器等对其进行技术改进，设计并实现了新型全数字仪表系统，该仪表系统有显示直观准确、灵敏度高、使用寿命长、灵巧美观、成本低等优点。.第二章系统硬件设计方案硬件是一套系统不可或缺的主要组成部分，它是构成一个系统的物理设备，就如同一个人的躯体，这里我们主要运用51单片机为主控系统，再加上其他的辅助芯片，与单片机一起提供功能控制。通常我们说的系统硬件一般都包括：运算器、控制器、寄存器、输入设备、输出设备五大部分。2.1硬件总体设计思想本课题所用到的C51单片机微处理器，其本身就包含了运算器、控制器、寄存器三部分。我们利用这个优势，在为该单片机添加上输入和输出设备，并对他们加以连接，从而构成一个完整的硬件系统。在经过微处理器后，通过液晶屏实时的显示出我们所需要的数据，如水温、车速、油量、油压等等。本课题中最主要的芯片除了C51单片机之外，还有就是DS18B20温度芯片和ST188红外反射测速传感器芯片，这两个芯片起到了模拟水温度以与模拟测速的功能，是该课题最重要的两大功能。同时为了是系统更加完美，在设计中加入抗干扰元素，使系统的故障率降低，同时也使得整个系统更加与时、准确，提高了安全性、可靠性，更具有智能化和人性化。2.2硬件总体方框图的设计该系统硬件主要包括以下几个模块：AT89C51主控模块、DS18B20温度传感器模块、车速ST188红外反射传感器模块、ADC0809模/数转换模块、LCD12864显示模块等。其中AT89C51主要完成外围硬件的控制以与一些运算功能，DS18B20传感器完成对温度的检测，并通过单片机转换为输出信号，ST188测速传感器通过发射的红外线在芯片上面放一个转动的电机，通过电机带动叶片转动，从而使ST188将接收到的转动信号反社会芯片部，从而对外输出一个脉冲计数，在通过单片机的信号采集和处理，就可以测出这时候行车的车速，再通过测定的行车时间，并通过计算就可以获得行车的里程，ADC0809完成将模拟信号转换成数字信号的功能，LCD12864液晶显示器模块起到汇总的作用，它是对所有的单片机采集和处理之后输出的字符、信号、数字等进行显示，给人一种最直观的效果。除了这些最重要的模块之外，我还在PCB设计中添加了串口模块以便于程序的下载，能够实现对单片机的远程控制。还有很多辅助电路，如复位电路、晶振电路、4个共阳极的LED报警显示电路、4个按键电路。这些辅助电路看似很简单，但是在一个完整系统中却是必不可少的。通过初步的构思和设计，我制定了比较简单的电路结构图，如图2.1是本课题的硬件设计的总体框图。图2.1硬件总体框图第三章系统硬件电路设计硬件电路设计是本课题的最重要的环节，完成了本课题硬件的设计，就完成了该次设计一大半的工作。为了达到操作简单、成本较低、功能较为全面的目的，我在硬件电路设计中，下了苦功夫，力争把硬件模块做到最好。硬件设计的一般流程是：本系统所需各种元器件的选择；电路原理图的绘制以与PCB板的生成；焊接PCB印制电路板；硬件的检查和维护；硬件的调试；在我设计的硬件电路中，主要包括单片机主控模块、温度传感器电路模块、测速电路模块、液晶显示模块、模拟传感器电路模块、串口电路模块、电源模块、按键模块、报警显示灯模块等等，下面我将逐一进行介绍。3.1单片机主控模块单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域[1]。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机3.1.1单片机的选型本课题是汽车电子类典型的仪表设计，最基本的控制系统就是选择单片机进行控制，微处理器接收经过输入处理电路处理的各种各样的信号，然后通过各种计算并控制所需要输出的值，按照课题要求适时地向执行机构发送控制信号。当前的MCU中基本上做实验使用的都是8位和16位的，至于32位的MCU常使用在商业领域。就该课题而言，出于对安装空间和仪表板的简洁性考虑，我们所选用的MCU芯片体积必须要尽量的小，而且对仪表的实时性和准确性要求也比较高，同时要求微处理器的运算速度快，精度比较高，同时价格合理。所以综合考虑之下，本系统选择的是宏晶科技公司生产的STC12C5A08AD单片机。STC12C5A08AD是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。STC12C5A08AD是宏晶公司生产的单时钟/机器周期的单片机，该单片机指令完全兼容8051单片机，但是速度是8051单片机的8-12倍。部有专用的复位电路，自带8路高速10位A/D转换，主要针对强干扰场合。3.1.2单片机的管脚介绍STC12C5A08AD单片机可为你提供许多高性价的应用，灵活的贡献于各种控制领域。本课题就是借助单片机的价格低廉、性能全面、功能多等等的优越性，再利用外界元器件，与单片机构成一个可简易可行的汽车仪表最小系统。图3.1单片机STC12C5A08AD由图3.1可知，图中STC12单片机共有四十个管脚，主要分为P0口、P1口、P2口、P3口。P0口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也是地址/数据总线复用口。在单片机中由于单片机部P0口中是没有上拉电阻的，所以在使用P0口的时候，必须为其加上上拉电阻。在这里P0口作为数据输出口，送入到液晶显示器中，所以上拉电阻必须要大一点，通常都选用10K的电阻。P1口和P2口都是是一个自带部上拉电阻的8位双向I/O口，他们的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。在该系统中，P1口中P1.0-P1.2三个管脚作为A/D转换功能引脚，P1.4-P1.6接的是TM12864J液晶显示的功能引脚，P1.3管脚接的是温度传感器的数据输入管教。P3口的作用于P1和P2口一样，但是P3口除了作为一般的I/O接口之外还有重要的第二功能，这里的P3口所接的使键盘按键，并未使用其第二功能，所以对P3口第二功能只做了解即可，如表3.1所示P3口的第二功能。表3.1P3口第二功能表端口第二功能P3.0串口1数据接收端RXDP3.1串口1数据发送端TXDP3.2外部中断0输入口P3.3外部中断1输入口P3.4定时器/计数器0的外部输入T0和其时钟输出CLKOUT0P3.5定时器/计数器1的外部输入T1和其时钟输出CLKOUT1P3.6外部数据存储写脉冲P3.7外部数据存储读脉冲。3.1.3STC12型单片机的特点介绍单片机部一般都分为：中央处理器（CPU）、部存储器、定时/计数器、中断信号、串并行I/O接口五大部分组成。其中CPU是单片机的核心容，主要用于完成系统的信号计算和控制功能与一般的非单片微型机相比，单片机具有以下特点：（1）具有较强的通用性又有想当的专用性，尤其适用于各种控制系统；（2）片带有定时器/计数器；（3）片设有多个I/O接口，便于系统扩展与信息交换；（4）可以使用汇编语言和C语言。其中汇编语言中指令系统的指令字节数较少，程序执行速度快，节省存储器。而C语言方便大多数初学者使用。3.2温度传感器模块温度传感器就是利用物质的各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料与电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。3.2.1温度传感器的选型温度传感器的种类繁多，形状各异，而且各自的要求和用途也都不一样，而我们模拟测试汽车水温的系统，为了操作简单，易于实现，所以趋向于选择非接触式的温度传感器，而且非接触式传感器测量的上限不受感温元件耐温程度的限制，所以很多非接触式温度传感器对最高可测温度没有限制。综上所述，本课题我们选用的是DS18B20温度传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。DS18B20具有以下特点[3]：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压围：+3.0~+5.5V。（4）测温围：-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃。（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。3.2.2温度传感器的电路设计DS18B20是采取三管脚封装的元器件，所以接线电路十分简单，该芯片的三个管脚分别是：电源管脚、GND管脚、数据输出管脚。数据输出管脚接入到单片机的P1.3口，传感器DS18B20具有体积小、精度高、适用电压宽、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。DS18B20温度传感器的使用十分方便，只要把它的GND、VCC引脚分别接地和+5V，然后把另一个引脚接单片机的串行通信口就可以使用了。下图4.2就是DS18B20温度传感器和单片机组成的一个测温系统。图3.2DS18B20电路图由图3.2可知，DS18B20是单总线温度传感器，数据线是漏极开路，如果DS18B20没接电源，则需要数据线强上拉，给DS18B20供电；如果DS18B20接有电源，也需要一个上拉电阻使其稳定的工作。这个上拉电阻通常比较大，在这里我们选用5.1K的上拉电阻。3.2.3温度传感器的部结构DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，温度传感器可编程的分辨率为9~12位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置，具体运行流程与其部结构框图如图3.3所示。图3.3DS18B20部结构图3.2.4温度传感器的测温原理DS18B20的测温原理如图3.4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。图3.4DS18B20部测温电路3.3ST188红外反射测速传感器光敏二极管是最常见的光传感器，ST188就是采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小（小于µA），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号[7]。下面面我将从以下几个方面介绍ST188红外反射传感器。3.3.1ST188实物图管脚介绍与测速的实现由图3.5可知，该传感器共有四个管脚，其中A-k为红外发射管，C-E为红外接收管。该传感器长9mm，宽度5mm，传感器高度为8mm，所以这个芯片很小，而且很便宜，也比较实用，但是这个传感器检测距离有限，测速时性能不太稳定。在测速时，当没有转动信号反射红外线时，CE之间截止，无电流流过，输出电压为电源电压，信号脉冲为高电平。当有转动信号反射红外线时，部的三极管的BE端饱和导通，与此同时CE也导通，输出端就相当于接地，此时输出电压信号为低电平。这样就能相当于一个方波函数发生器输出脉冲。图3.5ST188实物图3.3.2ST188特点介绍ST188传感器体积小巧，是巡线小车必备的传感器功能也比较多，在这里用于汽车模拟汽车仪表中的测速传感器，测量速度。ST188主要特点有：ST188采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成；ST188检测距离可调围大，4-13mm可用；ST188采用非接触检测方式；3.3.3ST188传感器的电路原理图ST188红外反射测速传感器的优点是形态小巧，价格低廉，成本比较低，但是ST188的缺点是测速距离有限，而且测速不太稳定。在汽车上面，主要是通过电磁元件进行测速，该测试的方式是通过切割电磁场的磁感线来产生脉冲计数，已达到对汽车速度检测的目的。虽然测速方案多种多样，但是结合自身能力以与课题的要求考虑，我选择使用ST188红外反射测速传感器来实现该课题的测速功能，该课题中ST188输出的波形在很大程度上都是有干扰的，显示波形会很不稳定，所以为了使输出的方波呈现规则形状，我在ST188输出的管脚上面接了一个LM324运算放大器，在电路中起到了放大电压信号的作用，使ST188输出的微弱的高电平和低电平信号经过该元件，输出稳定的方波。该LM324为同相放大器，电路的电压放大倍数AV由外接电阻R3和R1决定，R1为滑动变阻器，我们假设接入电阻为RX，他的放大倍数为：AV=1+R3/RX。我设计的ST188测速电路图如图3.6所示。图3.6ST188传感器测速原理图3.3.3ST188的光电特性与参数确定1．ST188传感器的光电特性表3.2ST188光电特性表项目符号测试条件最小典型最大单位输入正向电流VfIf=20mA-1.251.5V方向电流IrVR=3V--10uA输出集电极暗电流ICEOVCE=20V--1uA集电极亮电流IlVCE=15VIf=8mAH10.30--mAH20.40--mAH30.50--mA饱和压降VCEIf=8mA,Ic=0.15mA--0.4V传输特性响应时间TRIf=20mA,Vce=5VRC=100欧-10-usTF-10-us2．ST188电路参数的确定根据光电特性，选取发射管的静态电流为20mA。典型的压降为1.25V,最大供电电压一般不能超过1.5V,如果供电电压为5V，那么，此时在发射管上需要串联电阻，有电路图3.6知，电阻大小为R4=（5-1.25）V/0.02A，即得出：R4=187.5欧姆，取标称电阻，R=200,那么此时的电流小于20mA，但是不影响结果。所以在A_K端必须要接上一个200欧的电阻。C_E端口的电阻比较灵活，一般选用2-10K的上拉电阻3.4液晶显示模块人们对液晶显示器并不陌生最常见的有如计算器、电子表、数字万用表、电子游戏机等，显示的主要是数字、专用符号和固定图形，因为是属段式显示，显示的容就无法多变。随着大量电子仪器、设备的多功能化、智能化，并且普遍采用人机交互方式，需要能够显示更为丰富的信息和通用性较强的显示器，而点阵式LCD显示器能够满足这些要求，同时用大规模专用集成电路作为点阵LCD的控制驱动，使用者仅仅直接送人数据和指令就可实现所需的显示。3.4.1液晶显示器的选型针对我们大学生而言，现在我们学习使用的液晶显示屏主要分为LCD1602和LCD12864这两种。LCD1602液晶[10]是一种专门用来显示字幕、数字、符号等的点阵型液晶模块。该液晶的有若干5*7或者5*11点阵字符组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，1602实际是指现实的容为16*2，就是说只可以显示两行，每一行只有16个字符液晶模块，显示16个字或者数字。LCD12864[10]液晶分为带字库和不带字库的，LCD12864型号也各有不同，它的显示分辨率为128*64的点阵，可以显示16*16点阵的汉字，还可以显示图片，功能十分全面，12864最大的优点是功耗低，使用低电压供电，同时价格比较便宜。该液晶能够显示四行八列汉字和字符。结合本课题的设计规则，我使用液晶是为了显示该系统模拟的温度、车速、油量、压力等等的实时信号，所以LCD1602还不能够完全实现该功能，综合考虑之下本课题选用TM12864J液晶显示器对信号进行显示。3.4.2液晶显示器的电路设计图图3.7TM12864与单片机连接图TM12864J共有20个引脚，功能各异，所以在设计电路图的时候，液晶与单片机连接是很重要的，这决定了以后的系统显示问题，在这20个管脚中，其中有八条数据线，三条控制线，设计的液晶与单片机的线路连接图如上图4.9所示。由图3.7可知，单片机的P0口与液晶芯片的数据端相连，电阻R8接的是一个500欧的滑动变阻器，在显示过程中，必须调节滑动变阻器，因为液晶屏只有在固定的某个的位置才能够显示数据。其中4、5、6管脚分别为选择数据/指令控制、读数据/写数据、使能端三大控制引脚。3.4.3液晶显示器的管脚和功能我使用的液晶的型号是TM12864J，该液晶共有20个管脚，管脚功能各不一样，液晶芯片管脚功能介绍如表3.3所示。该液晶属于不带字库的分左右半屏的液晶显示器，它的左右半屏分别由CS1、CS2控制，当CS1=1，CS2=0为右半屏工作，当CS1=0，CS2=1为左半屏工作。该液晶有复位的RESET管脚，但是其部本身自带了上电复位，所以我们在不需要经常复位的情况下，可以将该复位管脚悬空。该液晶模块最后的两个引脚是背光源，在我设计的系统中背光源和各个模块共用一个电源，所以我直接将他们短接。在这20个管脚中RS、R/W、EN三大控制引脚最为重要。表3.3TM12864J液晶管脚功能表管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3-5V电源正3V0H/L对比度（亮度）调整4RS(D/I)H/LRS=“H”，表示DB7-DB0为显示数据RS=“H”，表示DB7-DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR6ENH/L使能信号，此液晶为高电平有效7-14DB0H/L三态数据线15CS1H/L管脚为“H”：选择右半屏显示数据16CS2H/L管脚为“H”：选择左半屏显示数据17RESETH/L复位端口，低电平有效18VOUTLCD驱动电压输出端19AVDD背光源正极（5V）20KVSS背光源负极3.4.4液晶显示器的使用注意事项TM12864J液晶显示器在使用的时候，必须有程序驱动，所以在写入和读取数据的时候，就会出现各种错误，我大致分析了一下务必注意以下几点：欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码；显示ASCII字符过程与显示中文字符过程一样。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置；当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节；模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块部处于非忙状态，即读取忙标志时“忙”标志位需为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查“忙”标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。再加上我是用的液晶型号为TM12864J，此液晶分左右半屏，可以分别显示数据。同时在初始化和读写数据的时候，都必须对左右半屏进行分开的操作。3.5模拟传感器电路设计图3.8模拟传感器电路图设计电路图如图3.10所示，该电路为气压、油压、油量等参数的测量采用模拟传感器，其输出的模拟信号通过单片机自带的模/数转换后将数字信号输入单片机89C51中，经过相应软件处理后输出。为了使电路设计更加简单化，从而设计了几个模拟的传感器，该模拟传感器是以滑动变阻器为主要元器件，当滑动变阻器短接为零时，此时电压信号为最大值；当滑动变阻器完全接入系统中的时候，电压为最小值。再通过芯片的模数转化功能，利用编程实现模拟信号的数字化显示，最后再通过液晶显示屏能够显示出来，用以达到预期效果。3.6串口电路模块设计串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制，我们在设计好硬件电路之后，软件的程序一般都是通过串口通信，使程序写入单片机中的，是硬件不可或缺的电路。再加上其所需电缆线少，接线简单，所以得到了广泛的运用。3.6.1串口通信电路的设计思想本课题中设计一个51单片机与电脑串口通讯系统，实现单片机与PC机之间的远程通信，串口通信在该课题中是辅助电路。在该课题中我主要设计的是接收模块，利用MAX232来实现接口电路，我们使用DB9串口座（母口）与MAX232相应的管脚相连，并将相应的软件程序转入电路中，即可运行。当电路是相对独立时，可直接调速电路参数值，其影响和干扰就小。在满足接收模块的要求后可单独对控制进行调整，程序的编入，接收部分相应的结果就可以实现，从而实现了电脑对远端单片机的控制。3.6.2串口通信功能实现与电路用单片机的串口和PC进行串行通信时，通常都需要进行两种不同的电平之间的转换，该课题中单片机所用的是TTL电平(+5V为高电平，低电平为0V)，而计算机的串口为RS-232C电平，其中高电平为-12V，低电平为+12V。这里要强调的是RS-232C电平为负逻辑电平。我参考平时实验的串口电路中，大多使用的电平转换芯片都是美信公司生产的MAX232芯片，该芯片可以直接完成以上两种电平的转换。MAX232电平转换芯片把TTL电平从0V和5V转换到3V~15V或-3V~-15V之间[11]。图3.9串口电路原理图由图3.9可知，该课题中P3.1和P3.0口实现了P3口第二功能，作为串行口的输入接入单片机中。由上图可以看出串口通信的数据传输的具体过程是：MAX232的11脚接单片机TXD端P3.1，TTL电平从单片机的TX端发出，经过MAX232转换为RS-232电平后从MAX232的14脚T1OUT发出，再连接到系统板上的串口座的第2脚RXD，至此计算机端接收到数据。PC机发送数据时从PC机串口座上的第3脚TXD端发出数据，再逆向流向单片机的RX端P3.0接收数据。3.7其他各种辅助电路模块除了上面的各种大型电路设计之外，一个系统必须还有很多的辅助电路。在该系统中辅助电路有：电源电路、晶振电路、复位电路、按键电路、报警LED电路等等。电源是向自己设计的电子设备提供功率的装置，它提供了该系统所有部件所需要的电能。电源是任何电子系统不可缺少的部分，电源功率的大小，将会直接影响到该设计系统的工作性能和使用寿命。晶振的作用在于产生时钟频率信号，该系统中所使用的晶振频率是标准的11.0592MHz，通常单片机系统中的晶振都是整个系统所有部件所共用的，这样便于系统的各个部分能够保持一致。该电路设计中，缺少语音提醒功能，所以我设计了四个LED指示灯，当温度或者速度到达一定程度的时候，LED指示灯会提出报警。复位电路一般来说要是不需要经常复位的话，该电路可以省略。3.7.1USB电源供电模块单片机开发板的供电一般都采用电脑的USB提供，USB的电压本身就是5V，这个和单片机的电源需求相匹配。再加上电脑的USB最大能够提供500mA的电流，基本上可以满足单片机上元器件的工作需求，综合考虑之下，本系统的电源部分采取电脑的USB供电。USB供电电路的电路图如图3.10所示，该电路简单易懂，而且该电路与自制的变压器电源供电相比，USB供电更加安全可靠，稳定性好。由该图3.10可知，该电路中有一个USB母口，用来与电脑连接，SW1A是一个六脚自锁开关，D5是一个发光二极管，主要用于只是电源是否接通，发光二极管不能直接接入电路中，这样可能会导致发光二极管烧毁。与Led连接的电阻决定了LED的亮度，但是该电阻最小不得小于330欧。图3.10USB电源电路3.7.2晶振模块晶振在该系统中为单片机提供时钟信号，通常我们使用的很多单片机部都自带晶振，但是一般为了是系统设计更加完美化，我们都自主的设计一个晶振电路。晶振代表了该系统运行和处理数据的速度。晶振电路图如3.11所示，我设计的时候晶振选用的是标准的11.0592MHz，但是在实际焊接板子的时候，焊接的是12MHz的晶振，对于晶振电路中的电容，一般没有硬性的要求，但是不能太大，一般最常规的选择为20pF到30pF之间，在该课题中我选择的是22pF的电容。图3.11晶振电路图3.7.3复位电路模块在单片机中，复位电路都是微分电路复位，在意义上一般有两种：手动复位和上电复位，电路原理图如图3.12所示。手动按钮复位。手动按钮复位的时候需要人为的在复位输入端RST上面加入高电平如图3.12所示，在电源和RST之间接一个开关按钮。当人为按下按钮的时候，电源的高电平直接接入RST中，再加上人的动作一般会是按钮保持几十毫秒左右，这样才使得复位要求得以满足。上电复位。如图3.12所示就是在RST管脚上接一个电容到电源端，再接一个10K的下拉电阻接地，就可以实现上电复位。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着VCC对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间才行。图3.12复位电路原理图3.7.4按键电路模块按键电路是一个完整系统中不可或缺的辅助型电路，它的功能各异，可以根据自己的需要对按键设置不同的功能。在该系统中，我一共设计了四个按键，该按键属于独立按键，如图3.13所示，此设计为低电平按键有效，当我们未按键的时候，按键引脚一直处于高电平状态，此时按键功能不工作；当我们按下一个按键的时候，从而导致按键与地接通，是电源直接接到地了，导致单片机的接线管脚处于低电平，实现按键功能。图3.13开关按键电路3.7.5LED报警指示灯模块在该系统中，我采用的是LED指示灯报警显示的方案，在汽车仪表中，不论是水温还是速度一旦操过一定的限度必须要采取报警提示，该电路中一共设计了四个报警信号灯，他们分别对应的是水温报警、测速报警、压力报警、油量耗尽报警。驾驶员在行驶过程中接收到报警信号的时候，就会采取相应的措施，以防发生驾驶事故，为车主带来不必要的麻烦，这也是设计人性化的表现之一。该系统中四个共阳极的LED指示灯，分别接在单片机P2口的0-3个管脚上。该电路属于低电平点亮LED电路，如下图3.14所示。图3.14LED报警电路第四章系统抗干扰设计由于本课题仪表系统设计的本意是针对现实生活中的车辆而设计的，该课题以单片机为核心控制系统。在实际应用中，电子设备所在环境复杂，一般都比较恶劣，所以系统在工作时会受到来自系统部或外部的各种干扰。如果系统没有抗干扰的设计，就会受到干扰源的影响，是系统工作极不稳定，严重的可能会导致系统崩溃。因此完全的系统中也必须有抗干扰设计[9]。4.1本系统干扰来源和特点在本系统中的干扰是来自元器件自身工作产生的，该干扰信号通过单片机的地址总线、电源线、信号线、电容等等，他们将会影响系统工作的正常状态，使本应该存储的数据发生错误或丢失。4.2本系统的抗干扰设计（1）该系统有良好的接地，接地不良的时候，将形成明显的干扰，该印制电路板为两层，电源在上面层共用一个电源供电，地在下面一层共用一个接地点。（2）在给STC2C5A08AD单片机、MAX232芯片、LM324芯片的供电电源上接一个0.1uF的瓷片电容，该电容用于滤波整形，使供电电源更加稳定，同时减少有源信号对系统的干扰。（3）选择时钟频率相对较低的单片机，外部时钟是高频的噪声源不仅能够引起自身系统的干扰，还可能对外界产生干扰，该系统中选用的STC12C5A08AD单片机的工作频率为：0-35MHz，而普通的8051单片机的工作频率为：0-420MHz，相比之下，该系统选用的单片机的时钟频率很低，增加了系统的可靠性。第五章系统软件的设计我们电子类专业所学的系统一般来说都是硬件和软件相互结合，最后共同达到该系统的功能。所谓软件就是一系列按照特定顺序组织的指令的集合，在该系统中软件指的是能够被下载到单片机中实现具体功能的程序。软件是用户与我设计的硬件系统之间的一个接入口，软件就像一个人的灵魂，在没有硬件支撑的时候，它是一个幽灵，没有载体，所以只有当硬件和软件相互结合起来，才能算是一个完整的系统。5.1编程语言介绍自大学以来，我四年所接触过的高级语言有：VB、C、C++、汇编语言等等，各种语言各不一样，而如今我们电子行业中最热门的语言是C语言，相对于汇编语言来说C语言简单明了，可读性很强，是当今电子工程设计师们最钟爱的一门语言。5.1.1C语言简介C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它由美国贝尔研究所的D.M.RITCHIE于1972年推出。它提供了十分完备的规化流程控制结构。因此采用C51语言设计单片机应用系统程序时，首先要尽可能地采用结构化的程序设计方法，这样可使整个应用系统程序结构清晰，易于调试和维护。对于一个较大的程序，可将整个程序按功能分成若干个模块，不同的模块完成不同的功能。对于不同的功能模块，分别指定相应的入口参数和出口参数，而经常使用的一些程序最好编成函数，这样既不会引起整个程序管理的混乱，还可增强可读性，移植性也好。在研制单片机应用系统时，汇编语言也是一种常用的软件工具。它能直接操作硬件，指令的执行速度非常快。但汇编指令系统的固有格式受硬件结构的限制很大，且难于编写与调试，可移植性也差，而且若不是开发者自己编写的的程序，很难看懂汇编语言程序。随着单片机硬件性能的提高，其工作速度越来越快，因此在编写单片机应用系统程序时，更着重于程序本身的编写效率。使用C语言可以使它缩短开发周期，降低开发成本，而且开发出的系统易于维护，可靠性高，可移植性好，即使在代码的使用效率上，也完全可以和汇编语言相比，因此目前它已成为开发C51系列单片机的流行工具。5.1.2C语言与汇编语言混用C51编译器能对C语言源程序进行高效率的编译，生成高效简洁的代码，在绝大多数场合采用C语言编程即可完成预期的目的。但有时为了编程直观或某些特殊地址的处理，还须采用一定的汇编语言编程。而在另一些场合，出于某种目的，汇编语言也可调用C语言。在这种混合编程中，关键是参数的传递和函数的返回值。它们必须有完整的约定，否则数据的交换就可能出错。我总结了一下在C51单片机语言中嵌套汇编语言的时候必须注意以下几点：在文件栏必须选中FileGroup和C51程序原文件，在配置文件选项中激活“产生汇编（SRC）文件”，“编译（SRC）文件”和“创建工程（目标）时包含”三个选项；根据选择的编译模式，并且把相应的库文件加入工程中；在C51语言中必须声明需要调用的函数为外部函数；在汇编语言程序中必须声明被调用子程序为公共子程序，在被调用的文件中还需要声明此文件是可重新定位的；5.1.3C51编程中断处理在该系统中程序设计中的测速部分，就是利用的中断过程来处理的。一次完整的中断必定是由中断请求、中断响应、中断处理三个阶段组成。中断请求。它是由中断源发出的并送给CPU的控制信号，由中断源设备通过将触发器置为高电平完成的。中断响应。当CPU接到中断请求的时候，要是满足：中断触发器为“1”状态、CPU刚结束了一条指令的执行过程、新请求的中断优先级比现阶段的优先级要高这三个条件的话，系统就会响应中断。中断响应的时候，系统会把程序计数器PC的容保存到堆栈中，一边处理完中断后，回到原程序中。中断处理过程。首先关中断，其次保存断电保护现场，再开中断，其次执行中断服务程序，最后关中断，返回。5.2软件模块设计我们设计软件的时候并不是一蹴而就的，必须分成各个模块，这样既能够加快编程的速度，还能很容易的检查处错误便于我们修改。在该系统中，主要的编程模块有：温度传感器程序设计、ST188测速程序设计、液晶显示程序、AD转换程序设计。在设计程序的时候我们一般分为三步走：明确编程想要系统实现的功能，要解决什么问题，达到什么要求。画出该程序设计的基本方框图，设计出程序的算法。运用KEIL软件编写程序，调试和编译，得出最终的结果。5.2.1主程序的设计主程序是该系统的编程的总体设计方案，是设计程序的一个具体思路的体现。在本系统中，主程序最主要的工作是对各个模块的子程序进行调用。为了使程序的可读性增强，我在本系统程序设计中选择模块形式的程序设计方案，设计中该系统共包括：DS18B20测温子程序、ST188测序子程序、A/D转换子程序、LCD12864显示子程序四个模块，在主程序中只需对各个模块进行初始化函数的调用以与对各模块功能函数的调用，就可以实现系统的整体显示。图5.1主程序设计方框5.2.2温度传感器程序设计图5.2DS18B20程序设计方框程序设计框图如下图5.2所示，该设计以DS18b20为温度传感器，模拟测量水温，以AT89C51单片机为控制核心组成的测温系统。该系统选用USB口统一供电，采用串口方式对其进行程序下载，本课题中DS18B20的数据接口与单片机的P1.3口连接，并在输出数据端设置一个5.1K的上拉电阻，用于保持该信号端口始终处于高电平状态。该程序设计比较简单，最主要是对该芯片进行初始化，以与该芯片输出的温度信号并非数字信号，所以在最后显示的时候必须乘以0.0625，用以转化为数字的摄氏温度。5.2.3液晶显示程序设计LCD12864液晶显示器是128*64的点阵，该液晶具有左半屏和右半屏之分，分别由CS1、CS2控制，当CS1为高电平的时候选择的是右半屏，当CS2为高电平的时候显示的是左半屏，通过此原理来编写C程序。该液晶的控制程序设计主要包含两个方面的容：一个是底层的驱动程序设计、一个是应用程序设计，用以实现各种文字和数据的显示。底层的驱动程序主要在于液晶和单片机接口的设定，简而言之就是在编程的时候定义各个驱动管脚。应用程序的主要设计思想是：以底层驱动程序为根本，再结合该系统所需要的应用要求，给出常用的程序函数，在实际的工作中可以直接调用这些子函数，从而缩短了程序的开发时间。应用程序的设计中包括对液晶的初始化、清屏程序、显示汉字程序等等。程序设计结构框图如下图5.3所示。图5.3TM12864J液晶显示程序框图5.2.4ST188测速程序设计在ST188芯片的上方放置一个转动的电机，通过红外反射出一个相等的扇形区域，从而反射端反回一个信号，最后信号的高低电平判断是由C_E端判断，C_E输出端是一个三极管，当没有信号被接受到的时候，CE端截止，从而输出的电压为电源电压，此时为高电平，当有信号输入时，C端导通，从而电源电压接地，此时输出从高电平变成低电平，为了使输出的信号成为稳定的方波，所以在ST188信号输出端接了一个LM324运算放大器。在由ST188传感器发出信号，这时通过P3.4口来告诉单片机，这时就让变量自动加1，产生计数。在ST188测速程序的设计中，必须要使用P3.4口的T/C0定时器/计数器0，将其设置为计数模式，并计算出ST188电路输出的脉冲（方波）的个数，我们可以测试出轮子转一周相对应的脉冲个数，从而可以通过编程计算出路程，路程=圈数×电机模拟旋转的车轮的周长，再用路程除以时间，就是该系统所需要的速度。最后将所得结果送到LCD显示出来，来达到实时显示里程的效果。由于要数字显示出来，因而在本次设计中同时也得使用LCD液晶显示屏。该程序的设计方框图如图5.4所示。图5.4ST188程序设计方框图5.2.5AD转换模块设计在该系统中，我是用的单片机芯片是STC12C5A08AD，该单片机直接兼容传统的89C52芯片，该单片机部自带8路10位的高速A/D装换器，转换速度可达到250KHz（25万次/秒），此为8路电压输入型A/D，可以用于各种检测。当单片机上电复位后，P1口微上拉型I/O口，我们在编程的时候通过软件设置将P1口的8路引脚的任何一个引脚设置为A/D转换，当不需要作为A/D使用的时候该P1口可继续作为普通I/O口使用，正是由于该单片机的这个特性，使我在设计电路时可以省下很多空间。在系统中要使A/D转换中断得以实现就必须做到以下几点：（1）必须将单片机的总中断置高电平，这一位不控制了整个系统的运行，而该A/D转换器就在单片机中。（2）A/D中断控制位必须要置为高电平，在该设计的系统中以P0口默认为A/D转换口，所以一开始初始化中就先将P0口置为0XFF。第六章总结和展望熟语说“是骡子是马，拉出来溜溜就知道了”，毕业设计就如同大学给每个即将毕业的学生的最后一个能力测试，毕业设计是一个综合性的考核，它是将四年来我们所学的专业技术融合在一起的最好的证明。通过最后一学期的毕业设计完全可以测试我们大学四年里面是否真正的去努力学习和实践过。6.1毕业设计工作总结本课题设计了多媒体汽车动态仪表系统，它包括了硬件和软件两大部分，所以它是以ALTIUMDESIGNER和KEILUVISION2为开发平台，前者设计PCB电路，后者编写程序。其主要的工作如下：本文介绍了汽车仪表的发展历程以与分析了未来的发展趋势，个人认为汽车仪表在未来阶段趋向于语音智能化控制，该方向汽车仪表最终必定占据整个汽车市场通过十天对ALTIUMDESIGNER的视频学习，初步掌握了设计和绘制PCB的工作步骤，在自己的努力之下，慢慢的绘制出该系统的PCB板图，当然在制作过程中遇到相当多的问题，主要是对该运行环境并没有熟练掌握，最后在老师和同学的指导下，完成了PCB板的电器检查，最后确认无误后发给嘉立创PCB制板公司定做。我设计的板子是两层板，属于最简单的设计。当PCB印制板被制板公司邮寄回来后，我在我校的电子实验室里面借到了所需要的所有电器元件。最后将印制板焊