毕业设计(论文)-自行车里程与速度计的设计

陕西理工学院毕业设计题目自行车里程与速度计的设计学生姓名学号所在学院物电学院专业班级电子信息工程指导教师完成地点物电学院实验室2016年5月22日页2系统硬件平台的设计2.1总体设计方案说明本设计的任务是：以通用MCS-51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED显示器显示出来[2]。本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装a个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/a。经综合分析，本设计中取a=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n与轮圈的周长L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间time，就可以计算出即时速度speed。若自行车超过限定速度，系统发出报警信号，蜂鸣器响[3]。要求达到的各项指标及实现方法如下：（1）利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。（2）对脉冲信号进行计数。 实现：利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数。（3）对数据进行处理，要求用LED显示里程总数和即时速度。实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。最终实现目标：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程及速度如图2.1。图2.1系统框图2.2单片机最小系统图2.2单片机最小系统2.2.1AT89C51单片机（1）AT89C51单片机简介本文涉及所使用的AT89C51是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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位中央处理器和Flash存储单元[1]。图2.3ATC89C51单片机（2）AT89C51特点：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容8K字节可重擦写FLASH闪存1000次擦写周期全静态操作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器256X8字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器5个中断源可编程串行UART通道11）低功耗空闲和掉电模式

表2.1I/O引脚功能端口功能第二功能功能说明P3.0RXD串行输入（数据接收）口P3.2TXD串行输出（数据发送）口P3.2INT0/外部中断0输入P3.3INT1/外部中断1输入P3.4T0定时器/计数器0计数输入P3.5T1定时器/计数器1计数输入P3.6WR/片外数据存储器写选通信号输出P3.7RD/片外数据存储器读选通信号输入此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。2.2.2时钟电路AT89C51系列是1T的8051单片机，AT89C51系统时钟兼容传统8051。系列单片机有两个时钟源：内部R/C振荡时钟和外部晶体时钟。在单片机内有一个高增益反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL，输出端为XTAL2,由该放大器、晶振和两个33PF的电容构成的振荡电路做单片机的时钟电路。图2.4时钟电路2.2.3复位电路复位电路原理是单片机RST引脚接收到2us以上电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2us，即可复位，所以电路中的电容是可改变的,按键按下，电容处于一个短路电路中，电容释放所有的电能，电阻两端电压升高系统复位。且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。图2.5复位电路2.3显示模块1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，1602LCD及两者尺寸差别如下图所示：图2.6液晶显示模块图1602引脚说明表格如下：表2.21602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1Vss电源地9D2数据口2VDD电源正极10D3数据口3VO液晶显示对比度调节端11D4数据口4RS数据/命令选择端（H/L）12D5数据口5R/W读写选择端（H/L）13D6数据口6E使能信号14D7数据口7D0数据口15BLA背光电源正极8D1数据口16BLK背光电源负极2.4霍尔传感器的测量原理霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁敏传感器。在置于磁场中的导体或半导体通入电流I，若电流垂直磁场B，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差Uh，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件。因为它具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、抗干扰能力强以及体积小、使用寿命长等一系列特点，因此被广泛应用于测量、自动控制及信息处理等领域[8]霍尔效应原理图如图2.7所示。图2.7霍尔传感器2.4.1集成开关型霍尔传感器A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，如图2.8（a）所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍尔开关的三个引出端点。在电源端加电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。工作点与释放点的差值一定，此差值称为磁滞，在此差值内，V0保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传感器优良特性之一。传感器主要特性是它的输出特性，即输入磁感应强度B与输出电压V0之间的关系。A44E集成霍尔开关是单稳态型，由测量数据作出的输出特性曲线如图2.8(b)所示。测量时，在1、2两端加5V直流电压,在输出端3与1之间接一个2kW的负载电阻，如图2.9所示。图2.8集成开关型霍尔传感器图2.9集成霍尔开关接线图2.5DS1302时钟芯片图2.10时钟芯片本设计时间芯片采用的了DS1302，DS1302是由美国DALLAS公司推出的一种具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路，具有可对年、月、周、日、时、分、秒进行计时等的功能，工作电压为2.5V～5.5V。主要的特点是采用串行数据传输，即使掉电亦不丢失，在DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302与STC89C51的连接线有三条线：RST引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2作为备用电源，芯片外接晶振X2，为芯片提供计时脉冲。3系统软件的设计与实现3.1主程序流程图图3.1主程序流程图3.2显示流程图该子程序用LCD动态扫描显示方式。先将单片机的P2.2口连接使能端口E。接着将单片机的P2.0口连接数据/命令选择端RS，P0口连接数据端D0~D7，然后将要显示的数字的值发送给P0口。然后调用延时，接着将P2.2口置0，P2.0口置1，写指令，将P2.2口置1，P2.0口置1，写数据，直到要显示的数字全部显示在液晶上。显示流程图如图3.2所示。图3.2显示流程图3.3速度里程计算和处理流程图3.3.1速度计算处理流程图外中断1服务程序用于处理轮子转动一圈后的计时数据。当标志位（00H）为1时，计数溢出，放入最大时间值（为#0FFH）；当标志位为0时，将计数单元（TL1、TH1、6CH、6DH）的值放入68H～6BH单元。定时器计出每转一圈所用的时间，用自行车车轮的周长除以时间就得出自行车的速度。图3.3速度处理流程图3.3.2里程计算子程序点亮里程指示灯开始点亮里程指示灯开始将车圈数转换成里程显示里程值返回图3.4里程处理子程序流程图3.4电路仿真3.4.1仿真软件简介Proteus是世界上著名的EDA工具，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。3.4.2仿真结果仿真结果如图3.5所示。图3.5电路仿真4安装调试与性能分析4.1系统仿真调试在构思好电路原理图和编好程序之后就要对其进行系统仿真，原理图的具体设计流程如图4.1所示。当完成原理图布线后，利用PROTEUSISIS编辑环境所提供的电器规则检查命令对设计进行检查，并根据系统提供的错误检查报告修改原理图。直到通过电器规则检查为止。单片机系统的仿真是PROTEUSVSM的一大特色，同时，本仿真系统将源代码的编辑和编译整合到同一设计环境中，这样使得用户可以在设计中直接编辑代码，并且很容易地查看到用户对源程序修改后对仿真结果的影响。源代码通过编译无误后，就可以进行仿真，在仿真过程中不断完善电路和程序的功能最后达到本次设计的目的。软件调试是调试的重点，同时也是最容易出错的地方；在整个软件调试过程中,我采取了先部分后整体的调试方法。开始开始新建设计文档新建设计文档设置编辑环境设置编辑环境放置元器件调整放置元器件调整原理图布线原理图布线建立网络表建立网络表电器检查电器检查是否合格？N是否合格？N存盘、报表输出Y存盘、报表输出Y存盘、报表输出存盘、报表输出存盘、报表输出存盘、报表输出存盘、报表输出结束存盘、报表输出结束存盘、报表输出存盘、报表输出图4.1设计流程图4.2调试故障及原因分析在软件仿真过程中遇到了一些问题，具体故障和解决方法如下：1）数码管不显示本次设计的电路数码管采用共阴极接法，在仿真时错用共阳极数码管，导致数码管不显示。2）P0口显示高阻态正常情况下P0口输出应为高（红色）低（蓝色）互换，但在实际情况下P0口出现了高阻态（灰色），经翻阅资料查得P0口做I/O口是应接上拉电阻。在加上上拉电阻后，P0口输出正常调试程序如下[9]。ORG0000HMAIN:MOVP2,#0FFHMOVP0,0C0HMOVP2,#0FEHACALLDELAY1MOVP2,#0FFHMOVP0,0F9HMOVP2,#0FDHACALLDELAY1MOVP2,#0FFHMOVP0,0A4HMOVP2,#OFBHMOVP2,#0FFHAJMPMAINDELAY1:MOVR6,#02HAGAIN:MOVR7,#8FHDELAY:DJNZR7,DELAYDJNZR6,AGAINRETEND结果数码管正确显示了0、1、2这三个数，显示系统调试成功。软件测试要注意一下几点：1）在编写I2C串行归一化存储子程序时本来出了点错，后经过多次调试才运行正确。2）里程/速度控制程序是系统程序的重点，所以它当然也是软件调试的重点。3）显示系统最好先调试。4）用软件进行仿真时要充分利用其逐步调试功能。电路实物图如图4.2所示。图4.2电路实物图5设计总结与展望5.1设计总结通过本次设计，使我对单片机知识和理解更一步加深了，掌握了简易数字里程表的设计，组装和调试方法。并且使我更加熟练的应用仿真软件，让我学到了如何运用软件测试电路的可行性，并且对电路的调试改进都有一个很大的提高。这个过程中我遇到了很多困难，比如如何运用仿真软件画图，如何组织一些比较专业的语言，以及上网查阅资料。虽说费劲，但是乐趣也不少。通过这次设计，我们了解到平时知识的积累真的很重要，在遇到困难时一定要向认真思考，查阅相关资料，不可盲目退缩，努力后就一定会有收获。这次毕业设计收获颇丰，不仅是对自己个人能力的提高，也让我认识到了自己的局限，通过这次的毕业设计为以后的学习奠定了一个更好的基础。5.2展望本系统操作简单，易于实现。硬件部分采用的器件应用较广泛，且价格低廉，如AT89C51单片机、D触发器74LS74、存储器24C02、驱动器74LS244等。这就意味着所有的器件功能比较强大、稳定。尤其是本次设计的核心元件AT89C52单片机，软件技术成熟，并具有种类齐全的支持芯片。这类微处理器既可用作控制器又适合于做数据处理，而且成本也甚是低廉。软件采用模块化设计，可读性强，方便二次开发。本次设计电路简单、低成本，而且能够满足人们对高性能、多功能自行车的要求，可在很多里程/速度测量场合使用，具有广泛的应用前景。致谢首先，我要感谢老师在这次毕业论文设计中，耐心的指导我，在整个毕业论文设计过程中，使我对单片机方面的知识与技能,都得到了进一步了解与提高。给予我很大的鼓励与指导，在此我衷心的感谢梁老师！感谢她在各方面给予我的帮助，使我能够有一个良好的书写环境。同时在做此论文设计时梁老师还为我提供软件材料，为我更好的完成本论文设计提供了良好的条件。然后，我还要感谢我身边的同学、朋友，在这个过程中他们也给了我很大的鼓励与帮助,使我能够顺利的完成论文。参考文献李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社,1994.张毅刚,刘杰.MCS-51单片机原理及应用.哈尔滨工业大学出版社,2004.松井邦彦,梁瑞林.传感器应用技术141例.科学出版社,2006.张洪润,张亚凡.传感器技术与应用教程.清华大学出版社,2005.何希才.传感器及其应用.国防工业出版社,2001.刁文兴.自行车电子里程表的初步设计.南京工业职业技术学院学报,2004,6:25-28安宗权.电动电子车速里程表分频电路设计.自动化与仪器仪表,2001,5:39-44.阎焕忠,王长涛,马斌.单片机控制里程转速表的设计.沈阳建筑工程学院学报（自然科学版）,2002,4:145-148.谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉：华中科技大学出版社，2000：212-230.张福学.传感器使用电路150例.中国技术出版社.1992.[10]MeehanJoanne,MuirLindsey.SCMinMerseysideSMEs:Benefitsandbarriers[J]..TQMJournal.2008[11]YeagerBrent.Howtotroubleshootyourelectronicscale[J]..powderandBulkEngineering.1995附录AStructureandfunctionoftheMCS-51seriesStructureandfunctionoftheMCS-51seriesone-chipcomputerisanameofapieceofone-chipcomputerserieswhichIntelCompanyproduces.Thiscompanyintroduced8top-gradeone-chipcomputersofMCS-51seriesin1980afterintroducing8one-chipcomputersofMCS-48seriesin1976.Itbelongtoalotofkindsthislineofone-chipcomputerthechipshave,suchas8051,8031,8751,80C51BH,80C31BH,etc.,theirbasiccomposition,basicperformanceandinstructionsystemareallthesame.8051dailyrepresentatives-51serialone-chipcomputers[10].Anone-chipcomputersystemismadeupofseveralfollowingparts:(1)Onemicroprocessorof8(CPU).(2)AtslicedatamemoryRAM(128B/256B),itusenotdeposittingnotcanreading/datathatwrite,suchasresultnotmiddleofoperation,finalresultanddatawantedtoshow,etc.(3)ProcedurememoryROM/EPROM(4KB/8KB),isusedtopreservetheprocedure,someinitialdataandforminslice.ButdoesnottakeROM/EPROMwithinsomeone-chipcomputers,suchas8031,8032,80C,etc..(4)Four8runsidebysideI/OinterfaceP0fourP3,eachmouthcanuseasintroduction,mayuseasexportingtoo.(5)Twotimer/counter,eachtimer/countermaysetupandcountintheway,usedtocounttotheexternalincident,cansetupintoatimingwaytoo,andcanaccordingtocountorresultoftimingrealizethecontrolofthecomputer.(6)Fivecutoffcuttingoffthecontrolsystemofthesource.(7)OneallduplexingserialI/OmouthofUART(universalasynchronousreceiver/transmitter(UART)),isitrealizeone-chipcomputerorone-chipcomputerandserialcommunicationofcomputertousefor.(8)Stretchoscillatorandclockproducecircuit,quartzcrystalfinelytuneelectriccapacityneedouter.Allowoscillationfrequencyas12megahertasnowatmost.Everytheabove-mentionedpartwasjoinedthroughtheinsidedatabus.Amongthem,CPUisacoreoftheone-chipcomputer,itisthecontrolofthecomputerandcommandcentre,madeupofsuchpartsasarithmeticunitandcontroller,etc..Thearithmeticunitcancarryon8personsofarithmeticoperationandunitALUoflogicoperationwhileincludingone,the1storingdevicetemporariliesof8,storingdevice2temporarily,8'saccumulationdeviceACC,registerBandprocedurestateregisterPSW,etc.PersonwhoaccumulateACCcountby2inputendsenteredofcheckingetc.temporarilyasoneoperationoften,comefrompersonwhostore1operationisitisitmakeoperationtogoontocounttemporarily,operationresultandloopbackACCwithanotherone.Inaddition,ACCisoftenregardedasthetransferstationofdatatransmissionon8051inside.Thesameasgeneralmicroprocessor,itisthebusiestregister.HelprememberingthatagreeingwithAexpressesintheorder.Thecontrollerincludestheprocedurecounter,theorderisdepositted,theorderdecipher,theoscillatorandtimingcircuit,etc.Theprocedurecounterismadeupofcounterof8fortwo,amountsto16.Itisabyteaddresscounteroftheprocedureinfact,thecontentisthenextIAthatwillcarriedoutinPC.Thecontentwhichchangesitcanchangethedirectionthattheprocedurecarriesout.Shakethecircuitin8051one-chipcomputers,onlyneedouterquartzcrystalandfrequencytofinelytunetheelectriccapacity,itsfrequencyrangeisits12MHZof1.2MHZ.Thispulsesignal,as8051basicbeatsofworking,namelytheminimumunitoftime.8051isthesameasothercomputers,theworkinharmonyunderthecontrolofthebasicbeat,justlikeanorchestraaccordingtothebeatplaythatiscommanded[11].ThereareROM(procedurememory,canonlyread)andRAMin8051slices(datamemory,canisitcanwrite)twotoread,theyhaveeachindependentmemoryaddressspace,disposewaytobethesamewithgeneralmemoryofcomputer.Procedure8051memoryand8751sliceprocedurememorycapacity4KB,addressbeginfrom0000H,usedforpreservingtheprocedureandformconstant.Data8051-87518031ofmemorydatamemory128B,addressfalse00FH,useformiddleresulttodepositoperation,thedataarestoredtemporarilyandthedataarebufferedetc..InRAMofthis128B,thereisunitof32bytesesthatcanbeappointedasthejobregister,thisandgeneralmicroprocessorisdifferent,8051sliceRAMandjobregisterrankoneformationthesametoarrangethelocation.ItisnotverythesamethatthememoryofMCS-51seriesone-chipcomputerandgeneralcomputerdisposesthewayinaddition.Generalcomputerforfirstaddressspace,ROMandRAMcanarrangeindifferentspacewithintherangeofthisaddressatwill,namelytheaddressesofROMandRAM,withdistributingdifferentaddressspaceinaformation.Whilevisitingthememory,correspondingandonlyanaddressMemoryunit,canROM,itcanbeRAMtoo,andbyvisitingtheordersimilarly.ThiskindofmemorystructureiscalledthestructureofPrinceton.8051memoriesaredividedintoprocedurememoryspaceanddatamemoryspaceonthephysicsstructure,therearefourmemoryspacesinall:Theprocedurestoresinoneanddatamemoryspaceoutsidedatamemoryandoneinprocedurememoryspaceandoneoutsideone,thestructureformsofthiskindofproceduredeviceanddatamemoryseparatedformdatamemory,calledHarvardstructure.Butusetheanglefromusers,8051memoryaddressspaceisdividedintothreekinds:(1)Intheslice,arrangeblocksofFFFFH,0000Hoflocation,inunisonoutsidetheslice(use16addresses).(2)Thedatamemoryaddressspaceoutsideoneof64KB,theaddressisarrangedfrom0000H64KBFFFFH(with16addresses)tootothelocation.(3)Datamemoryaddressspaceof256B(use8addresses).Threeabove-mentionedmemoryspaceaddressesoverlap,fordistinguishinganddesigningtheordersymbolofdifferentdatatransmissionintheinstructionsystemof8051:CPUvisitslice,ROMorderspendMOVC,visitblockRAMorderusesMOVXoutsidetheslice,RAMorderusesMOVtovisitinslice.8051one-chipcomputerhavefour8walkabreastI/Oport,callP0,P1,P2andP3.Eachportis8accuratetwo-waymouths,accountsfor32pinsaltogether.EveryoneI/Olinecanbeusedasintroductionandexportedindependently.Eachportincludesalatch(namelyspecialfunctionregister),oneexportsthedriverandaintroductionbuffer.Makedatacanlatchwhenoutputting,datacanbufferwhenmakingintroduction,butfourfunctionofpasswaytheseself-same.Expandamongthesystemofmemoryoutsidehavingslice,fourportthesemayserveasaccuratetwo-waymouthofI/Oincommonuse.Expandamongthesystemofmemoryoutsidehavingslice,P2mouthseehigh8addressoff;P0mouthisatwo-waybus,sendtheintroductionof8lowaddressesanddata/exportintimesharingThecircuitof8051one-chipcomputersandfourI/Oportsisveryingeniousindesign.FamiliarwithI/Oportlogicalcircuit,notonlyhelptouseportscorrectlyandrationally,andwillinspiretodesigningtheperipherallogicalcircuitofone-chipcomputertosomeextent.Loadabilityandinterfaceofporthavecertainrequirement,becauseoutputgrade,P0ofmouthandP1endoutput,P3ofmouthgradedifferentatstructure,so,theloadabilityandinterfaceofitsdoordemandtohavenothingincommonwitheachother.P0mouthisdifferentfromothermouths,itsoutputgradedrawstheresistancesupremly.Whenusingitasthemouthincommonusetouse,outputgradeisitleakcircuittoturnon,isitisiturgeNMOSdrawtheresistanceontakingtobeouterwithitwhileinputtingtogoouttofail.Whenbeingusedasintroduction,shouldwrite"1"toalatchfirst.EveryonewithP0mouthcandrive8ModelLSTTLloadtoexport.P1mouthisanaccuratetwo-waymouthtoo,usedasI/Oincommonuse.DifferentfromP0mouthoutputofcircuitits,drawloadresistancelinkwithpoweroninsidehave.Infact,theresistanceisthattwoeffectsareinchargeofFETandtogether:OneFETisinchargeofload,itsresistanceisregular.Anotheronecanisitleadtoworkwithcloseattwostate,makeitsPresidentresistancevaluechangeapproximate0orgroupvalueheavytwosituationvery.Whenitis0thattheresistanceisapproximate,candrawthepintothehighlevelfast;Whenresistancevalueisverylarge,P1mouth,inordertohindertheintroductionstatehigh.OutputasP1mouthhighelectricityatordinarytimes,canisitdrawelectriccurrentloadtoofferoutwards,drawtheresistanceonneedn'tanswerandthenning.Herewhentheportisusedasintroduction,mustwriteinto1tothecorrespondinglatchfirsttoo,makeFETend.Relativelyabout20,000ohmsbecauseoftheloadresistanceinsceneandbecause40,000ohms,willnotexertaninfluenceonthedatathatareinput.ThestructureofP2somemouthissimilartoP0mouth,thereareMUXswitches.Isitsimilartomouthpartlytourge,butmouthlargeaconversioncontrolssomethanP1.P3mouthonemulti-functionalport,mouthgettingmanythanP1ithave"and"3doorand4buffer".Twopartthese,makeherbesidesaccuratetwo-wayfunctionwithP1mouthjust,canalsousethesecondfunctionofeverypin,"and"door3functiononeswitchinfact,itdeterminestobetooutputdataoflatchtooutputsecondsignaloffunction.ActasW=At1o'clock,outputQendsignal;ActasQ=At1o'clock,canoutputWlinesignal.Atthetimeofprogramming,itisthatthefirstfunctionisstillthesecondfunctionbutneedn'thavesoftwarethatsetupP3mouthinadvance.IthardwarenotinsideistheautomatictohavetwofunctionoutputtedwhenCPUcarriesonSFRandseeksthelocation(thelocationorthebyte)tovisittoP3mouth/atnotlastinglining,thereareinsidehardwarelatchQs=1.TheoperationprincipleofP3mouthissimilartoP1mouth.Outputgrade,P3ofmouth,P1ofP1,connectwithinsidehaveloadresistanceofdrawing,everyoneoftheycandrive4ModelLSTTLloadtooutput.Aswhileinputtingthemouth,anyTTLorNMOScircuitcandriveP1of8051one-chipcomputersasP3mouthinanormalway.Becausedrawresistanceonoutputgradeofthemhave,canopenawaycollectortooordrain-sourceresistanceisiturgetoopenaway,donotneedtohavetheresistanceofdrawingouterly.Mouthsareallaccuratetwo-waymouthstoo.Whentheconductisinput,mustwritethecorrespondingportlatchwith1first.Asto80C51one-chipcomputer,portcanonlyoffermilliampereofoutputelectriccurrents,isitoutputmouthgowhenurgingoneordinarybasingoftransistortoregardas,shouldcontactaresistanceamongtheportandtransistorbase,inordertotheelectricitywhilerestrainingthehighlevelfromexportingP1~P3Beingrestoredtothethroneistheoperationofinitializingofanone-chipcomputer.ItsmainfunctionistoturnPCinto0000Hinitially,maketheone-chipcomputerbegintoholdtheconductprocedurefromunit0000H.Exceptthattheonesthatenterthesystemareinitializednormally,asbecauseprocedureoperateitmakemistakesoroperatetherearen'tmistake,inordertoextricateoneselffromapredicament,needtobepressedandrestoredtothethronethekeyrestartingtoo.Itisaninputendwhichisrestoredtothethronethesignalin8051ChinaRSTpin.Restoretothethronesignalhighleveleffective,shouldsustain24shakecycle(namely2machinecycles)theaboveitseffectivetimes.If6offrequencyofutilizationbrillianttoshake,restoretothethronesignaldurationshouldexceed4delicatetofinishrestoringtothethroneandoperating.Producethelogicpictureofcircuitwhichisrestoredtothethronethesignal:Restoretothethronethecircuitandincludetwopartsoutsideinthechipentirely.Outsidethatcircuitproducetorestoretothethronesignal(RST)handovertoSchmitt'strigger,restoretothethronecircuitsampletooutput,SchmittoftriggerconstantlyineachS5P2,machineofcycleinhavingonemore,thenjustgotandrestoredtothethroneandoperatedthenecessarysignalinsidly.Restoretothethroneresistanceofcircuitgenerally,electriccapacityparametersuitablefor6brillianttoshake,canisitrestoretothethronesignalhighleveldurationgreaterthan2machinecyclestoguarantee.Beingrestoredtothethroneinthecircuitissimple,itsfunctionisveryimportant.Piecesofone-chipcomputersystemcouldnormalrunning,shouldfirstcheckitcanrestoretothethronenotsucceeding.Checkingandcanpopone'sheadandmonitorthepinwiththeoscillographtentatively,pushandisrestoredtothethronethekey,thewaveformthatobservesandhasenoughrangeisexported(instantaneous),canalsothroughisitrestoretothethronecircuitgroupholdingvaluecarryontheexperimenttochange.结构和功能的MCS-51系列

在MCS-51系列单片机的结构和功能是一块英特尔公司生产的单片机系列的名称。本公司引进8高档的MCS-51系列单片机在1980年在1976年引入MCS-48系列8位单片机后，它属于很多种此行单片机的芯片有如8051，8031，8751，80C51BH，80C31BH等，其基本组成，基本性能和指令系统都是一样的。

8051每天representatives-

51系列单片机。

一个单片机系统由以下几部分组成：（1）8（CPU）的一个微处理器。

（2）在片数据存储器RAM（128B

/

256B），它使用的不是depositting不能够读取/数据写入，如运算的结果不是中间，最后的结果和数据想展示等。（3）程序存储器ROM

/

EPROM（4KB

/

8KB），用来保存的程序，一些初始数据，并形成于片。但是，不采取ROM

/一些单片机内的EPROM，如8031，8032，80℃等。（4）并排四我跑8侧/

O接口P0

4

P3，每个口可以作为引进使用，可用作出口了。

（5）两个定时器/计数器，每个定时器/计数器可以建立和计数的方式，用于计算到外部事件，可以设置成一个定时方式太，并且可以根据计数或计时的结果实现控制计算机。

（6）五切断切断源的控制系统。

（7）一个全双工的串行I

/

UART的O-口（通用异步接收器/发送器（UART）），它是实现单芯片的计算机或单片机与计算机的串行通信使用。

（8）拉伸振荡器和时钟产生电路，石英晶体微调电容需要外。现在最多允许振荡频率为12

megahertas。每个上述部分是通过内部数据总线。其中接合，CPU是单片机的核心，它是计算机和指挥中心的控制下，由作为运算装置和控制装置的上述部分，等运算单元可以进行运算和单位逻辑运算的ALU的8人，而其中之一，8

1存储设备temporarilies，存储设备2暂时，8的累积装置ACC，寄存器B和程序状态寄存器PSW，等人谁2输入积累ACC计数输入端等检查暂时经常为一体的运作，来自谁储存1的操作是它使操作去上暂时算人，经营成果和环回ACC与另一个。此外，ACC往往被视为数据传输的8051里面的中转站。同一般的微处理器，它是最繁忙的寄存器。不禁想起以A同意的顺序表示。控制器包括程序计数器，顺序是depositted，顺序译码，振荡器和定时电路等的程序计数器是由8个计数器的2台，相当于16是该过程的一个字节地址计数器实际上，内容是将在个人计算机中进行的下一个执行机构。从而改变它可以改变程序执行的方向内容。摇电路8051单片机，只需要外部石英晶体和频率微调电容，其频率范围为1.2MHZ它的12MHZ。该脉冲信号，作为工作的8051基本节拍，即时间的最小单元。

8051是一样的其他计算机，基本节拍的控制下，在和谐的工作，就像一个管弦乐队根据该被指令的节拍发挥。

有ROM（程序存储器，只能读取）和RAM

8051片（数据存储器，可就是它可以写​​入）二读，它们有各自独立的内存地址空间，配置方式与计算机的通用存储器一样。

8051程序内存和8751片程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，用于存放程序和形式不变。数据8051-存储器数据存储器128B的8751

8031​​，解决虚假00FH，用于中间结果以沉积操作中，数据被暂时存储和数据被缓冲等。在此128B的RAM，有32个字节单元，其能被任命为工作寄存器，这和一般的微处理器不同的是，8051片RAM和工作寄存器级编队，安排的位置是一样的。不是很该MCS-51系列的单片机和一般的计算机的存储器中处置另外的方式是相同的。为第一地址空间，ROM和RAM的一般的计算机可以在该地址随意，ROM和RAM的即地址范围内的不同空间排列，与地层中的分配不同的地址空间。在访问存储器，对应和仅一个地址存储器单位，可ROM中，也可以是RAM的太，并通过访问顺序类似。这种存储器结构的被称作普林斯顿的结构。

8051存储器分为程序内存空间和数据存储器空间上的物理结构中，有四个存储空间中的所有：在一个与数据存储器之外的数据存储空间，一个在程序存储器空间和一个外之一，结构的程序存储这种过程设备和数据存储器分离表单数据存储器，被称为哈佛结构形式。但是，使用用户的角度来看，8051的内存地址空间分为三种：片外（1）在切片，安排FFFFH，地点0000H块，齐声（使用16个地址）。

（2）外64KB之一所述的数据存储器地址空间，该地址从0000H

64KB

FFFFH设置（具有16个地址）太向的位置。

（3）256B（使用8个地址）的数据存储器地址空间。上述三个内存空间地址重叠，区分和设计在8051的指令系统中不同的数据传输顺序标志：CPU的访问片，ROM为了花MOVC，访问RAM块顺序使用MOVX片之外，RAM的顺序使用MOV片内参观。

8051单片机有4个8并行I

/

O端口，通话P0，P1，P2和P3。每个端口是8准确双向口，占32引脚完全。每一个I

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O线可作为引进和自主出口。每个端口包括一锁存器（即特殊功能寄存器），一个出口和司机介绍缓冲器。使数据可以锁存输出时，数据可以做介绍时，缓冲区，但四个功能通道的这些自我相同。的存储器具有切片外部的系统中扩大，四端口这些可以用作在共同使用的I

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O准确双向口。内存有片外系统之间展开，P2口看到高8个地址脱落;

P0口是一个双向总线，发送引进的分时低8位地址和数据/导出

8051单片机和四个I

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O端口的电路在设计上非常巧妙。熟悉的I

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O端口逻辑电路，不仅有利于正确，合理使用的端口，并且会激发一个单片机外围电路的逻辑设计在一定程度上。负载能力和端口的接口有一定的要求，因为输出级，嘴和P1最终输出的P0，口年级的结构不同，因此，负载能力和门的需求接口P3有什么共同之处对方。

P0口是从其他口不同，它的输出级supremly绘制的阻力。当使用它作为常用的口使用，输出级是泄漏电路开启，它是是敦促NMOS借鉴服用输入时出门不被外部与它的阻力。当被用作介绍，应该先写“1”到一个锁存器。每个人都用P0口可驱动8型号LS

TTL负载出口。

P1口是一个准确的双向口也用作通用的I

/

O。从电路其P0口输出不同的，画里面有电源负载电阻链接。实际上，电阻是两个效果是在充电FET和一起：一个场效应晶体管是在电荷负载的，其电阻是有规律的。另外一个可以是导致两个国家密切合作，使其总统电阻值变化近似0或群体价值重两形势十分。当它是0，该阻力是近似的，可以得出销到高电平快;当电阻值是非常大的，P1口，以妨碍国家引进高。输出口P1高电平时，可以是失败中汲取的电流负载向外提供，借鉴不必接听和thenning的阻力。在这里，当端口用作介绍，必须写入1到相应的锁存第一也使FET结束。相对约20,000，因为在现场负载电阻的和，因为40000欧姆欧姆，不会对所输入的数据产生影响。

P2的结构有些口类似于P0口，有MUX开关。它是类似口部分督促，但口大转换控制一些比P1。

P3口一体的多功能港口，嘴里得到很多比P1它有“和”3门和4个缓冲。“两个部分，这些，让她除了与P1口准确的双向功能而已，也可以用每第二个函数销，“与”门3的功能实际上一个开关，它决定是向闩锁到的函数输出的第二信号输出数据法为W

=

1时，输出Q端信号;法为Q

=在1点，可以输出W线性电压信号。在编程的时候，它是第一个函数仍是第二个功能，但不必有设置P3口提前软件，IT硬件里面没有是自动有当CPU进行SFR和寻求位置（位置或字节）来访问到P3口/在不持久内衬，里面有硬件P3口锁存QS

=

1，工作​​原理输出的两个功能类似于P1口。

输出级，口P3，P1的P1，连接，里面有绘画的负载电阻，它们中的每一个可以驱动4型号LS

TTL负载输出。如在输入口，所有TTL或NMOS电路可以驱动8051单片机为P3口P1以正常方式。因为它们的输出级吸阻都有，可以打开一个双向集热过或漏源电阻是督促开路，不需要有在外地拉的阻力。嘴巴都是准确的双向口了。当行为是输入，必须编写相应的端口1锁存第一。作为80C51单片机，端口只能提供输出电流的毫安，是它的输出口施力晶体管视为，一个普通筑底时应该联络的端口和晶体管基极之间的电阻，以电去而从出口P1〜P3被恢复了王位抑制高层次是单片机初始化的的操作。它的主要功能是将PC变成0000H最初，使单片机开始举办单位从0000H行为过程。除对进入系统的那些通常被初始化，如因为程序操作它犯错误或操作有不误，为了从困境中脱身，需要按下并恢复到王位键重新启动了。这是恢复王位信号在8051中国RST引脚的输入端。恢复王位信号高电平有效，应维持24摇周期（即2个机器周期）以上的有效时间。如果利用率辉煌撼动的频率6，恢复王位信号持续时间不得超过4微妙完成恢复王位和经营。产生被恢复王位信号电路的逻辑图：

恢复王位的电路，包括在整个芯片外两部分。以外的电路产生恢复王位信号（RST）交给施密特触发器，恢复王位电路采样输出，触发施密特不断在每个S5P2，循环机有一个，然后就得到了，并恢复到王位和insidly操作所需的信号。恢复电路的宝座电阻一般，适合6辉煌撼动电容参数，可以是将其恢复王位信号高电平持续时间大于2个机器周期，以保证。正在恢复到电路的宝座很简单，它的功能是非常重要的。单片机系统饮​​片能正常运行，应先检查它可以恢复王位没有成功。检查并可以弹出一个人的头，监视与示波器初步针，推，恢复的关键，即观察并有足够的范围波形出口的宝座（瞬间），也可通过是恢复王位电路在实验组保持值携带改变。附录B#include<reg52.h> //调用单片机头文件#defineucharunsignedchar//无符号字符型宏定义 变量范围0~255#defineuintunsignedint //无符号整型宏定义 变量范围0~65535#include"eeprom52.h"/****************** ds1302内部RAMRAM01100000R/W1读0写 RAM11100001R/W RAM301111110R/W********************/sbitclk=P1^3; //ds1302时钟线定义sbitio=P1^4; //数据线sbitrst=P1^5; //复位线 //秒分时日月年星期 ucharcodewrite_add[]={0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8c,0x8a};//写地址ucharcoderead_add[]={0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8d,0x8b};//读地址ucharcodeinit_ds[]={0x55,0x17,0x15,0x01,0x01,0x13,0x13};ucharmiao,fen,shi,ri,yue,week,nian;uchari;uchart1_num,t2_num; //计时间中断的次数unsignedlongspeed1,juli,time2;floatf_hz ,speed_km,speed_m;//dlaouttime1 ,speed_km,speed_m;ucharTH11,TL11;ucharflag_en;//开始计算速度使能ucharflag_stop_en;//要确定车子是否停下了uintjuli_s; //每秒走的距离uintjuli_z;//总路程floatzhijing=0.55;//直径0.55Mbitflag_1s=1; //1sucharmenu_1;//菜单设置变量ucharmenu_2;//菜单设置变量longzong_lc;//总量程ucharflag_200ms;uintshudu;//定义速度的变量uintbj_shudu=80; //报警速度//这三个引脚参考资料sbitrs=P1^0; //寄存器选择信号H:数据寄存器 L:指令寄存器sbitrw=P1^1; //寄存器选择信号H:数据寄存器 L:指令寄存器sbite=P1^2; //片选信号下降沿触发ucharcodetable_num[]="0123456789abcdefg";uchari;sbitbeep=P3^7;//蜂鸣器IO口定义/******************1ms延时函数*******************/voiddelay_1ms(uintq){ uinti,j; for(i=0;i<q;i++) for(j=0;j<120;j++);}/******************把数据保存到单片机内部eepom中******************/voidwrite_eeprom(){ SectorErase(0x2000); byte_write(0x2000,bj_shudu%256); byte_write(0x2001,bj_shudu/256); byte_write(0x2002,zong_lc%256); byte_write(0x2003,zong_lc/256%256); byte_write(0x2004,zong_lc/256/256%256); byte_write(0x2055,a_a); }/******************把数据从单片机内部eepom中读出来*****************/voidread_eeprom(){ uintvalue; bj_shudu=byte_read(0x2001); bj_shudu<<=8; bj_shudu|=byte_read(0x2000); zong_lc=byte_read(0x2004); zong_lc<<=16; value=byte_read(0x2003); zong_lc|=(value<<8); zong_lc|=byte_read(0x2002); a_a=byte_read(0x2055);}/**************开机初始化保存的数据*****************/voidinit_eeprom() //开机初始化保存的数据*{ read_eeprom(); //先读 if(a_a!=1) //新的单片机初始单片机内问eeprom { bj_shudu=50; a_a=1; write_eeprom(); //保存数据 } }/*********************************************************************名称:delay_uint()*功能:小延时。*输入:无*输出:无***