自動化畢業(yè)論文

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 ： 基于 STC的 智能車燈參數測試儀的開發(fā)與 設計 二級學院（直屬學部）： 延陵學院 專業(yè)： 自動化 班級： 08 自 Y2 學生姓名： 張楠楠 學號： 08121336 指導教師姓名： 蔣渭忠 職稱： 副教授 評閱教師姓名： 職稱： 2012 年 6 月 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 摘 要 本 檢測設備是專為測試車燈照度 ，電壓， 電流是否符合設計標準，為車燈生產線提供檢測儀器而設計的。 硬件設計方面，使用傳感器檢測車燈是否安裝正確，得到的信號通過 單片機 進行編程，再由 LCD 屏顯示檢測的各種參數并報告檢測結果。在設計中加入了 采樣電阻，光敏電阻器 ，分別 測出 被測燈的電壓和測試電流 以及光的照度 。測試電流 ，電壓，照度。 通過 A/D 模塊轉換后載入 單片機 ，編程后與設計標準進行比較。 軟件設計方面 ，通過 單片機 編程實現了 電流，電壓，照度的檢測 、新燈號的自學習等功能。 通過 單片機 的使用，使測試儀具有較高的性價比和柔性，提高了車燈測試數字化水平，對提高產品質量起到了積極地推動作用。 關鍵詞 ：車燈檢測； 單片機 ； 液晶顯示屏 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 ABSTRACT The sting equipment is designed to test the lights and lighting the lamp illumination whether the current design standards, provide testing equipment for the production line for the lights. In hardware design, the use of sensors to detect the lamp is installed correctly, the signals are obtained by computer programming, and then the LCD screen display detection of various parameters and the reporting of test results. Join in the design of sampling resistor, Photosensitive resistor, respectively measured the lamp voltage and the test current and light intensity. TEST current, voltage, illuminance. Through the A/D module conversion after loading the SCM, programming and design criteria are compared. Software esign, through the MCU programming current, voltage, illuminance testing, new lights on the seft learning, testing data preservation. SCM through the use, so that the tester has high performance price ratio and flexible, improve the lamp test digital level, to improve the quality of products has played a positive role in promoting. Key words: Lighting detection ； SCM； Liquid crystal display 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 I 目錄 摘 要 . 1 ABSTRACT . 1 目錄 . I 第 1章 課題概述 . 1 1.1 引言 . 1 1.1.1 國外汽車車燈檢測技術發(fā)展概況 . 1 1.1.2 國內汽車車燈檢測技術發(fā)展概況 . 2 1.1.3存在的不足與發(fā)展方向 . 3 1.2 課題來源及現狀 . 3 1.3設計要求以及目標 . 4 1.4 本章小結 . 4 第 2章 設計方案 . 5 2.1 總體方案設計 . 5 2.2 方案論證 . 6 2.2.1主控單片機的選擇 . 6 2.2.2光感應器的選用 . 9 2.2.3顯示屏的選用 . 12 2.3本章小結 . 17 第 3章 系統硬件設計 . 18 3.1系統硬件設計 . 18 3.1.1單片機最小系 統設計 . 19 3.1.2 電流檢測電路設計 . 21 3.1.3電壓檢測電路設計 . 21 3.1.4 液晶顯示電路設計 . 22 3.1.5調理電路的設計 . 23 3.1.6 A/D轉換電路的設計 . 23 3.1.7 報警電路的設計 . 24 3.1.8 按鍵電路的設計 . 24 3.2 焊接電路板 . 25 3.3本章小結 . 25 第 4章 系統軟件設計 . 26 4.1主程序設計 . 26 4.2 按鍵子程序設計 . 27 4.3報警子程序的設計 . 28 4.4獲取 AD 值子程序設計 . 29 4.5轉換子程序設計 . 30 4.6顯示子程 序的設計 . 30 4.7本章小結 . 31 第 5章 系統調試 . 32 5.1 軟件調試 . 32 5.2 硬件調試 . 33 5.2本章小結 . 34 結束語 . 35 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 II 1 主要工作 . 35 2 設計體會 . 35 參考文獻 . 37 致 謝 . 39 附錄 A . 40 附錄 B . 41 附錄 C . 42 第 1 章 課題概述 1 第 1 章 課題概述 1.1 引言 汽車從發(fā)明到今天已經一個多世紀了。在現代社會，汽車已成為人們工 作 生活中不可缺少的一種交通工具。汽車在為人們造福的同時，也帶來大氣污染、噪聲和交通安全等一系列問題。汽車本身又是一個復雜的系統，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，其技術狀況將不斷惡化。因此，一方面要不斷研制性能優(yōu)良的汽車；另一方面要借助維護和修理，恢復其技術狀況。汽車檢測技術是伴隨著汽車技術的發(fā)展而發(fā)展的。在汽車發(fā)展的 早期，人們主要是通過有經驗的維修人員發(fā)現汽車的故障并作有針對性的修理。即過去人們常講的“望（眼看）”、“聞（耳聽）”、“切（手摸）”方式。隨著現代科學技術的進步，特別是計算機技術的進步，汽車檢測技術也飛速發(fā)展。目前人們能依靠各種先進的儀器設備，對汽車進行不解體檢測，而且安全、迅速、可靠。汽車綜合性能檢測就是在汽車使用、維護和修理中對汽車的技術狀況進行測試和檢驗的一門技術。 1.1.1 國外汽車車燈檢測技術發(fā)展概況 任何一個國家的汽車檢測技術都是從無到有發(fā)展起來的，尤其是西方發(fā)達國家發(fā)展較早也較快。據了解早 在 50 年代在一些西方發(fā)達國家就形成了以故障診斷和性能調試為主的單項檢測技術和單項檢測設備。 在 60 年代后期，西方發(fā)達國家汽車檢測診斷技術發(fā)展很快，并且大量應用電子、光學、理化與機械相結合的光機電、理化機電一體化檢測技術。如：非接觸式車速儀、前照燈檢測儀、車輪定位儀、排氣分析儀等都是光機電、理化機電一體化的檢測設備。 之后進入 70 年代，這時電子計算機技術發(fā)展迅速，在此帶動下汽車檢測設備向智能化方面發(fā)展，出現了汽車檢測診斷、控制自動化、數據采集自動化、檢測結果直接打印等功能的現代綜合性能檢測技術和設備，它們能對 設備本身和汽車技術狀況進行檢測。例如：國外生產的汽車制動檢測儀、全自動前照燈檢測儀、發(fā)動機分析儀、發(fā)動機診斷儀、計算機四輪定位儀等檢測設備，都具有較先進的全自動功能。與此同時，各工業(yè)發(fā)達國家為了加強汽車管理，相繼建立汽車檢測站和檢測線，定期或不定期地對汽車實施檢測，實行嚴格的車輛檢測制度，規(guī)定新生產車在批量生產前須由企業(yè)將新車的技術性能參數和國家認可授權的新車檢測機構出具的檢測報告送到交通部主管部門進行審查，并由主管部門組織有關官員和技術專家進行評審，審查、評審合格后才會允許生產和投入市場。對于其在用車，則 規(guī)定須到國家認可的在用車檢測機構進行定期檢測。從而使汽車檢測實現了制度化。 同時發(fā)達國家的汽車檢測也逐漸產生了一整套的標準。判斷受檢汽車技術狀況是否良好，是以標準中規(guī)定的數據為準則，檢查結果是以數字顯示，有量化指標，以避免主觀上的誤差。除對檢測結果有嚴格完整的標準以外，國外對檢測設備也有標準規(guī)定，如常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 2 檢測設備的檢測性能、具體結構、檢測精度等都有響應標準。對檢測設備的使用周期、技術更新等也有具體要求。由于檢測制度、技術的標準化，不僅提高了檢測效率，也保證了檢測的質量。 進入 80 年代后，計算機技術在汽車檢測技術 領域的應用得到進一步深化，出現集檢測工藝、操作、數據采集和打印、存儲、顯示等功能于一體的系統軟件，自此西方國家汽車檢測線實現了全自動化，這樣避免了人為的判斷錯誤，大大提高了檢測的準確性；同時也可把受檢汽車的技術狀況儲存在計算機里，這樣可為下次檢驗提供參考或作為處理交通事故的參考數據。 目前，美國凱迪拉克轎車系列，日本豐田、本田轎車系列等均已出現了車載自診斷系統和汽車故障診斷專家系統。車載自診斷系統是汽車結構的組成部分，傳感器分布在汽車內各個部位。傳感器將汽車的主要技術狀況經常地、自動地向駕駛員顯示。我們相信 隨著車載自診斷系統和汽車故障診斷專家系統的進一步發(fā)展，會有更多的汽車性能參數在這些系統中被檢測出來。 1.1.2 國內汽車車燈檢測技術發(fā)展概況 我國從 60 年代開始研究汽車檢測技術。 70 年代，我國大力發(fā)展了汽車檢測技術，汽車不解體檢測技術及設備被列為國家科委的開發(fā)應用項目。由交通部主持研制開發(fā)了反力式汽車制動試驗臺；慣性式汽車制動試驗臺；發(fā)動機綜合檢測儀；汽車性能綜合檢驗臺（具有制動性檢測、底盤測功、速度測試等功能）。 80 年代，隨著國民經濟的發(fā)展，科學技術的各個領域都有了較快的發(fā)展，汽車檢測及診斷技術 也隨之得到快速發(fā)展。如何保證車輛快速、經濟、靈活，并盡可能不造成社會公害等問題，已逐漸被提到政府有關部門的議事曰程，因而促進了汽車診斷和檢測技術的發(fā)展。 在單臺檢測設備研制成功的基礎上，為了保證汽車技術狀況良好，加強在用汽車的技術管理，充分發(fā)揮汽車檢測設備的使用，交通部 1980 年開始有計劃的在全國公路運輸和車輛管理系統（交通部當時負責汽車監(jiān)理）籌建汽車檢測站，檢測內容以汽車安全性檢測為主。 80 年代初，交通部在大連市建立了國內第一個汽車檢測站。從工藝上提出將各種單臺檢測設備安裝聯線，構成功能齊全的汽車檢 測線，其檢測綱領為 30000 輛次 /年。 為了配合汽車檢測工作，國內已發(fā)布實施了有關汽車檢測的國家標準、行業(yè)標準、計量檢定規(guī)程等 100 多項。從汽車綜合性能檢測站建站到汽車檢測的具體檢測項目，都基本作到了有法可依。 車燈的發(fā)光強度不足或照射方向不合適，汽車前方的情況就不能清晰易見。而發(fā)光強度過強或照射方向過高，會使迎面駛來的汽車里的駕駛員造成眩目，妨礙駕駛員做出第 1 章 課題概述 3 正確的判斷，這些都是導致交通事故的重要原因。為了降低行車事故，確保行車安全，汽車在出廠前其車燈必須調整正確。車燈的檢驗必須經?；椭贫然?。為此，國家 公布了機動車前照燈使用和光束調整技術規(guī)劃（ GB7454-87）和汽車前照燈配光性能（ GB4599-84），對機動車的遠光照明和近光照明的發(fā)光強度和照射方向提出了明確的要求。特別是在進 WTO 后，這一要求會逐漸強化，以便和國際接軌。 目前國家對前照燈的檢查日益嚴格，并且將由原先以遠光為重點的檢測要求向近光過渡，各個車輛檢測站和汽車生產廠家急切需要裝備能夠進行遠近光檢測的儀器。由于國家法規(guī)的逐步完善，前照燈檢測儀經過了一個從遠光測量到遠近光測量的過程。在早期的單遠光測量儀中，普遍利用遠光的對稱性，采用了對 稱光電池排布，測量遠光的光軸中心。隨著國家標準開始強調近光檢測的重要性，目前出現了很多具有近光檢測功能的儀器。 1.1.3 存在的不足與發(fā)展方向 隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，人們對車型和汽車裝飾多樣化的要求發(fā)生了日新月異的變化。尤其汽車照明因功能的提升，款式和品種出現了多樣化的趨勢，特別是前車燈在結構和外型由原來規(guī)格統一，光源不可更換，向著具有個性化、品種多樣和光源可更換的方向發(fā)展，使得汽車燈具與車身更加協調統一。由于車型的變化較快，使得汽車燈具的質量跟不上汽車發(fā)展的要求，特別是中小型企業(yè)生產檢測設備落 后，生產的燈具合格率較低，具 2004 年 6 月 14 日國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局最新公布的抽查結果顯示，汽車燈具產品的抽樣合格率僅為 78 1。質檢總局近期對汽車燈具產品質量進行了國家監(jiān)督抽查，抽查了上海、江蘇、浙江等地 32 家企業(yè)的 32 種產品，合格的只有 25種，其中汽車前照燈的抽樣合格率為 72 2，汽車后霧燈的抽樣合 格率為 71 4。據質檢總局有關負責人介紹，汽車燈具產品是關系到車輛行駛安全的重要零部件，在我國目前的汽車產品強制性檢驗項目中，關于汽車燈具的檢驗項目約占四分之一。在這次抽查中， 7 種不合格產品全部是配 光性能檢驗項目不符合要求，而配光性能是國家強制性標準中非常重要的項目，其作用在于能夠照亮路面狀況且不影響對面開來車輛司機的眼睛，同時也起到提示其他行駛車輛的作用。 鑒于江、浙兩省生產汽車燈具的中小企業(yè)較多，設計了一種即能檢測車燈光性能，又能檢測車燈電性能的智能型車燈測試儀，并在江蘇常州某車燈生產企業(yè)試用，達到了設計要求。 我國汽車檢測技術要趕超世界先進水平，應該在汽車檢測技術基礎、汽車檢測設備智能化和汽車檢測管理網絡化等方面進行研究和發(fā)展。 1.2 課題來源及現狀 車燈測試裝置是車燈生產廠家生產過程必備的測試 設備。本課題是常州某車燈生產廠為提高產品質量和提升測試手段提出來的，要求該裝置能夠存儲所測車燈的型號，以及相關各參數，如各燈的電流 ，電壓 值，照度情況等；并要求具有自學習的功能，即可常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 4 對新型號的車燈進行檢測，所測參數可修改，作為今后的測試標準。課題涉及控制、檢測、顯示等技術。車燈測試儀就是專為測試車燈照度和車燈燈泡電流 ，電壓 是否符合設計標準，為汽車燈具生產線提供檢測儀器而設計的 。 1.3 設計要求以及目標 （ 1）選擇合適的傳感器檢測車燈各燈的電流值，對所測數值與該型號車燈的標準值進行比較，不在誤差范圍內的給 予明確顯示。（最大電流為 5A） （ 2）選擇合適的傳感器檢測車燈各燈的電壓值，對所測數值與該型號車燈的標準值進行比較，不在誤差范圍內的給予明確顯示。（最大電壓為 24V） （ 3）選擇合適的傳感器檢測車燈各燈的照度，對達不到要求的給予明確顯示。 （ 4）具有參數設定功能。 （ 5）具有燈光報警提示功能。 1.4 本章小結 到此為止，本章主要介紹了本課題的選題背景，國內外現狀和論文的內容。 車燈參數測試儀 在現代測量中的工作現狀，人們提出了智能化 車燈參數測試儀 。智能 車燈參數測試儀 出現開創(chuàng)了測量儀器的新時代，使得測量儀器與 計算機之間的界限消失。智能化車燈參數測試儀 將高速發(fā)展的電子技術、測試技術、計算機技術和通信技術結合起來，開創(chuàng)了個人計算機儀器時代，是測試儀器工業(yè)發(fā)展的里程碑。 第 2 章 設計方案 5 第 2 章 設計方案 2.1 總體方案設計 車燈主要由三部分組成，配光鏡、反光鏡、汽車燈泡，而配光鏡、反光鏡的設計及兩者和燈泡燈絲位置配合的合理性，以及燈泡的好壞是直接影響車燈產品質量的關鍵因素。本車燈測試儀就是為測試車燈照度 ， 電流 ，電壓 是否符合設計標準，為汽車燈具生產線提供檢測儀器而設計的。根據生產要求，測 試儀應具有以下功能： 能夠 設定電流，電壓，照度 參數；并在超出范圍時， 燈光 提示；具有電流 ，照度， 電壓顯示 。 車燈測試儀就是專為測試車燈照度 ， 電流 ，電壓 是否符合設計標準，為汽車燈具生產線提供檢測儀器而設計的。 圖 2-1 系統 框圖 本設計主要采用單片機控制 ，單片機主要涉及前項通道，后項通道以及軟件設計。單片機要實現小電流控制大電壓和小電壓控制大電壓還必須考慮過電路的設計，比如功率放大器的設計等等。 本課題選擇 單片機 控制方案。原因如下： 1、 單片機 體積小，集成度高。 2、 單片機性能穩(wěn)定，可靠性高，抗干擾性強。 3、單片機有較高的性價比 。 4、品種多樣，型號繁多。品種型號逐年擴充以適應各種需要。使系統開發(fā)者有很大的選擇自由。 CPU 從 4、 8、 16、 32 到 64 位，有些還采用 RISC 技術； 5、提高性能，擴大容量。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 6 6、增加控制功能，向外部接口延伸。把原屬外圍芯片的功能集成到本芯片內?，F今的單片機已發(fā)展到在一塊含有 CPU 的芯片上，除嵌入 RAM、 ROM 存儲器和 I O 接口外，還有 A D、 PWM、 U ART、 Timer Counter、 DMA、 Watchdog、 Serial Port、 Sensor、driver、還有顯示驅動、鍵盤控制、函數發(fā)生器、比較器等，構成一個完整的功能強的計算機應用系統； 7、低功耗。供電電壓從 5V 降到 3V、 2V 甚至 1V 左右。工作電流從 mA 級降到 A級。在生產工藝上以 CMOS 代替 NMOS，并向 HCMOS 過渡； 8、系統擴展與配置。有供擴展外部電路用的三總線結構 DB、 AB、 CB，以方便構成各種應用系統。根據單片機網絡系統、多機系統的特點專門開發(fā) 出單片機串行總線。此外，還特別配置有傳感器，人機對話 、網絡多通道等 接口，以便構成網絡和多機系統。 綜上所 述，此次畢業(yè)設計采用單片機控制方式。 2.2 方案論證 本系統中為什么要采用 光敏電阻 器、 STC89C52RC 系列單片機和 1602 液晶顯示屏呢？以下我將詳細介紹 。 2.2.1 主控單片機的選擇 整個 測量 系統都以主控單片機為控制核心，因此主控芯片的選擇和應用非常重要。 本系統選用 STC89C52RC 單片機。 本設計采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片是根據方案論證的結果。本系統的監(jiān)控參數較少，計算不是特別復雜，選擇宏晶科技公司的 STC89C52RC 單片機完全可以滿足系統的要求，并且 STC89C 系 列的單片機價格便宜，開發(fā)簡單，從開發(fā)周期和研發(fā)費用上來說是合理的選擇。 主要特性如下 ： 1.增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統 8051. 2.工作電壓： 5.5V 3.3V（ 5V 單片機） /3.8V 2.0V（ 3V 單片機） 3.工作頻率范圍： 0 40MHz，相當于普通 8051 的 0 80MHz，實際工作頻率可達48MHz 4.用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) 5.片上集成 512 字節(jié) RAM 6.通用 I/O 口（ 32 個），復位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱 上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 7.ISP（在系統可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數秒即可完成一片 。第 2 章 設計方案 7 8.具有 EEPROM 功能 9.具有看門狗功能 10.共 3 個 16 位定時器 /計數器。即定時器 T0、 T1、 T2 11.外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12.通用異步串行口（ UART） ，還可用定時器軟件實現多個 UART 13.工作溫度范圍： -40 +85（工業(yè)級） /0 75（商業(yè)級） STC89C52RC 單片機的工作模式 ： 掉電模式：典型功耗 0.1 A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 。 空閑模式：典型功耗 2mA 正常工作模式：典型功耗 4Ma 7mA 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統及便攜設備 。 圖 2-2 STC89C52RC引腳圖 STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 VSS（ 20 引腳）：接地 P0 端口（ P0.0 P0.7， 39 32 引腳）： P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個引腳能驅動 8 個 TTL 負載，對端口 P0 寫入“ 1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數據存儲器時， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數據的復用總第 2 章 設計方案 8 線。此時， P0 口內部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編程時， P0 端口接收指令字節(jié)；而 在常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 9 校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 P1 端口（ P1.0 P1.7， 1 8 引腳）： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩 沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時，因為有內部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（）。 此外， P1.0 和 P1.1 還可以作為定時器 /計數器 2 的外部技術輸入（ P1.0/T2）和定時器/計數器 2 的觸發(fā)輸入（ P1.1/T2EX） P2 端口（ P2.0 P2.7， 21 28 引腳）： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可以驅動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（）。 在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DPTR”指令）時， P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行“ MOVX R1”指令）時， P2 口引腳上的內容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不會改變。 在對 Flash ROM 編程和程序校驗期間， P2 也接收高位地址和一些控制信號。 P3 端口（ P3.0 P3.7， 10 17 引腳）： P3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3 做輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流（）。 在對 Flash ROM 編程或程序校驗時， P3 還接收一些控制信號。 2.2.2 光感應器的選用 選擇光傳感器時，最重要的一點是理解哪項規(guī)格參數是最為關鍵的。一般來說，在選擇一個光傳感器時，需要著重考慮的因素包括光譜響應 /IR 抑制、最大勒克斯數、光敏度、集成的信號調節(jié)功能、功耗以及封裝大小等 6 個重要規(guī)格。這 6 個規(guī)格的具體描述如下： 1、光譜響應 /IR 抑制：環(huán)境光傳感器應該僅對 400nm 至 700nm 光譜的范圍有感應。 2、最大勒克斯數：大多數應用為 1 萬勒克斯。 3、光敏度：根據光傳感器的鏡片類別，光線通過鏡片后，光衰減可以在 25%-50%之間。低光敏度非常關鍵 (1 萬勒克斯 )的光傳感器來說，最好采用非線性模擬第 2 章 設計方案 10 輸出或數字輸出。 6、封裝大?。簩τ诖蠖鄶祽脕碚f，封裝都是越小越好?，F在可提供的較小封裝尺寸約為 2.0mm2.1mm。而尺寸為 1.3mm1.5mm 的 4 引腳封裝則是下一代封裝 。 采用小型封裝的光傳感器多種多樣，而且價格合理。數十年來，無源器件一直活躍市場，隨著光敏電阻、光電二極管及光電晶體管等變 得越來越普通和便宜，它們被從夜間照明燈到數碼相機的眾多消費產品廣泛采用。而登場不久的集成器件把一個光電晶體管或光電二極管與電流放大器集成起來，以實現片上校準、過濾和更高的分辨率。當分辨率較高時，低光能力、電源抑制等功能發(fā)揮作用，這類器件正在擴大環(huán)境光傳感器的應用范圍和有效性。 最簡單的光傳感器是光敏電阻，可以通過兩個終端之間的通道來對其鑒別。低端版本使用 CdS(硫化鎘 )制造，而比較昂貴的類型則使用 GaAs 制造。 GaAs 的能帶隙較小，使其能夠吸收紅外光中的低能光子，使電子躍遷到傳導帶。參考元件的數據顯示， 其照度范圍是 1100lux，但具有各種阻值。 綜合考慮，這里選用光敏電阻測照度，它具有靈敏度高，工作電流大，光譜響應范圍寬與所測光強范圍寬，無極性使用方便的優(yōu)點。 下面介紹以硫化鎘制成的光敏電阻器： 光敏電阻 CDS 符號如圖 2-3 所示 圖 2-3 光敏電阻 CDS 之符號 光敏電阻器以硫化隔制成，所以簡稱為 CDS，通常使用熱壓結晶體之光電傳導零件，其特性有： 1.光傳導零件之特性 : CDS 之相對靈敏度與照射光線之靈敏度有關，波長從 5500 至 6500A(1A=1 10-8cm)之間有最大的靈敏度。 2.照度特性：常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 11 在同樣之電壓下，照度愈強，光電流愈大，亦即是電阻愈小，適當的添加雜質，便能使照度在小 11000 lux 范圍內保持與光電時間的直線關系。 3.時間響應特性 : 光照射到度件，光電流達到正常值之 63%的時間，稱為 上升時間 ，反之一，將光遮斷，而光電流減少為原來的 63%之時間，則叫做 衰弱時間 。一般其值為 10 毫秒至數秒，若置于黑暗的時 間較短而 有照度愈強，向應時間就有愈短之傾向，此外，負載電阻增大，則上升時 間就變短而衰弱時間就變長。 4.溫度特性 : CDS 之禁帶寬度高達 2.4eV(eV 為電子伏特 )，故可以在 -20 70 之范圍內工作，當溫度上升，光靈敏度減少，在低照度時特別顯著。 幾種不同材料光敏電阻的光譜圖，如圖 2-4 所示 圖 2-4 光敏電阻光譜圖 照度與光敏電阻阻值的特性曲線如圖 2-5 所示 圖 2-5 光敏電阻特性曲線 第 2 章 設計方案 12 表 2-6 幾種 CdS 光敏電阻的參數 型號 參數 光譜響 應范圍 m 峰值 波長 m 允許 功耗 mW 最高工 作電壓 V 響應時間 光電特性 電阻溫度系數 /%/ （ -2060 ） T/mS tf/mS 暗電阻值 M 亮電阻值 K（ 100IX） UR-74A 0.4 0.8 0.54 50 100 40 30 1 0.7 1.2 - 0.2 UR-74B 0.4 0.8 0.54 30 50 20 15 10 1.2 4 - 0.2 UR-74C 0.5 0.9 0.57 50 100 6 4 100 0.5 2 - 0.5 本次設計選用 UR-74A 完全能符合設計要求，所以選用 UR-74A。 2.2.3 顯示屏的選 用 方案一：采用 8 端數碼管，這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此共陰極接地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。同樣，共陽極 LED 顯示器的工作原理也一樣。顯示方式可分靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 靜態(tài)顯示方 式：在這種方式下，各位 LED 顯示器的共陽極連接在一起并接地， 每位的短選線分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連，各個 LED 的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另外字符為止，正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度較高。若用I/O 口，這需要占用 N8 位 I/O 口。這樣的話，如果顯示器的個數較多，那么用的 I/O 接口就更多，因此顯示位數較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。 動態(tài)顯示方式：當多位 LED 顯示時，通常將所有位的段選線相應的并聯在一起，由一個8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復用。而各位的共陽極或共陰極分別有 相應的 I/O 口線控制，實現各位分時選通。其中段選線占用一個 8 位 I/O 口，而位選線占用 N 個 I/O 口。由于各位的段選線并聯，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話，那 LED 顯示器將顯示相同的字符。若要各位 LED 能顯示出與本位相應的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關閉狀態(tài)，同時，段選線上輸出相應位要顯示字符的段碼。這種顯示方式占用的 I/O 口個數為 8 N，相對靜態(tài)顯示少了很多，但需占用大量的 CPU 資源，當 CPU 處理別的事情時，顯示可能出現閃爍或者不顯示的情況。在本設計中， CPU 需要測溫，同時也需要 PWM 調制，根本上不可能實現。 方案二 :采用 1602 模塊液晶，模塊內部集成顯示屏（ LCD panel ）、控制器（ controller）、列驅動器（ segment driver）和偏壓產生電路。使用時只要將數據總線和控制總線與單片機 IO 口相連，即可實現顯示。內部集成 192 個字符，使用時只需指明地址調用，無需自建字庫。內部集成顯示緩沖區(qū)，顯示時無需掃描，暫用 CPU 資源較小。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 13 綜合考慮數碼管和液晶顯示器，從它們的分辨率、視角 、可視面積、亮度與對比度、反應速度和色彩等多方面看，液晶屏都比數碼管要好很多，只是在價格上液晶屏要比數碼管貴點。所以我選擇 LCD。 以下是對 1602LCD 的功能、特點、管腳和如何使用的介紹 ： 主要特性 在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有 顯示質量高、數字式接口、體積小、質量輕、功耗低等 優(yōu)點 。 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用 在便攜式電腦、數字攝像機、PDA 移動通信工具等眾多領域。 1602LCD 的基本參數及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別 。 1、 1602LCD 主要技術參數： 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :4.55.5V 工作電流 :2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓 :5.0V 字符尺寸 :2.954.35(WH)mm 2、 引腳功能說明 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說 明如表 2-7 所示 : 表 2-7 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 第 2 章 設計方案 14 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 四、 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，如表 2-8 所示： 表 2-8 控制命令 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數據存貯器地址 0 0 1 顯示數據存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數器地址 10 寫數到 CGRAM或DDRAM） 1 0 要寫的數據內容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數 1 1 讀出的數據內容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1 為高電平、 0 為低電平） 與 HD44780 相兼容的芯片時序表如下： 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 15 表 2-9 基本操作時序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0 D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0 D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數據 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0 D7=數據 寫數據 輸入 RS=H， R/W=L， D0 D7=數據， E=高脈沖 輸出 無 讀寫操作時序如圖 2-10 和 2-11 所示： 圖 2-10 讀操作時序 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 16 圖 2-11寫操作時序第 2 章 設計方案 17 五、 1602LCD 的 ARM 地址映射及標準字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一 定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 2-12 是 1602 的內部顯示地址。 圖 2-121602LCD 內部顯示地址 在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判 斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，如圖 2-8 所示，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 A的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 A。 六、 1602LCD 的一般初始化（復位）過程 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫 指令 38H（不檢測忙信號） 以后每次寫指令、讀 /寫數據操作均需要檢測忙信號 寫指令 38H：顯示模式設置 寫指令 08H：顯示關閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標移動設置 寫指令 0CH：顯示開及光標設置 2.3 本章小結 本章講述的是系統總體的方案設計，首先用一個系統的總體框圖來說明本系統的總體方案。然后各個介紹分析各主控芯片的選型，其中包括溫濕度傳感器的選擇，控制器的選擇和顯示屏的選擇。通過本章，我們可以很清晰的了解本次設計的目的，設計 目標。第 3 章 系統硬件設計 18 第 3 章 系統硬件設計 3.1 系統 硬件設計 啟動 開關閉合，電路導通， 開始 測量 車燈。測車燈電流， 單片機只能認識用二進制數表示的電壓信號 ， 采樣電流也要轉換成電壓。 基于如此思路，在需要測量的回路中串接一分流器將采樣到的信號調理放大適當幅度。送入 ADC 芯片的輸入腳或者是單片機的 ADC 輸入腳通過內部的比較器等將電壓值轉換為二進制數。這樣單片機就測到電流了 。 還有一個是電壓信號，電壓信號通過 A/D 轉換送入單片機讀取， 不過一般只有 5V 的量程，要想擴大量程，就要用電阻分壓，然后根據倍數來計算，不過，倍數越大，精度就越小，畢竟 A/D 的位數有限！ 還有一個照度信號，經光傳感器將 檢測到的照度送入 A/D 轉換送入單片機讀取。 根據上述功能可知測試儀應由主控制器、顯示屏、電源、按鈕等組成。硬件設計要解決的有以下 三 個主要問題： 1.主控制器采用的形式； 2.參數如何顯示； 3.信號的讀取。 本次選用的 單片機 ，根據設計過程中用到的輸入輸出點決定；選用其他的各硬件設備時分別從經濟、方便、耐用、安全問題等方面考慮。 （ 1） 主控制器選擇，主控制器可采用以單片機為控制核心控制板 ， 這里選用 STC 系列 單片機控制 。 （ 2） 在主控制器確定后，需要選擇的就是顯示屏，考慮到要顯示電流參數、照度信號，這里選用 1602LCD 液晶顯示屏 。 （ 3） 測試儀讀入的信號有 三 個，一個是照度信號， 照度信號由受光器將反映照度的光信號經 A/D 轉換為電信號（數字信號）送入單片機，一個是車燈燈 泡的電流信號，由于 單片機只能認識用二進制數表示的電壓信號。采樣電流也要轉換成電壓?；谌绱怂悸罚谛枰獪y量的回路中串接一分流器將采樣到的信號調理放大適當幅度。送入 ADC 芯片的輸入腳或者是單片機的 ADC 輸入腳通過內部的比較器等將電壓值轉換為二進制數。這樣單片機就測到電流了。 還有一個是電壓信號，電壓信號通過 A/D 轉換送入單片機讀取 。 電氣控制系統的核心原件主要 是 STC 系列 單片機。 光敏電阻 的測量信號經轉換電路變?yōu)楣I(yè)標準信號后輸入 單片機 ，經過 單片機 處理 后供 液晶 屏顯示。同時 單片機 根據實測電流 ，電壓 判斷安裝是否正確和 車燈電流 ，電壓 是否正確。 在這一過程中， 我 充分利用 了 PROTUES 7 所提供的各種 仿真 圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現目的，即得到一張正確、精美的 仿真圖 。 用 protues 軟件畫系統的硬件電路原理圖如下圖 3-1 所示。常州工學院電子信 息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 19 圖 3-1仿真圖 3.1.1 單片機最小系統設計 圖 3-2單片機最小系統圖第 3 章 系統硬件設計 20 單片機的最小系統是由組成單片機系統必需的一些元件構成的，除了單片機之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復位電路。單片機最小系統電路（單片機電源和地沒有標出）如圖 3-2 所示 。 一 復位電路 圖 3-3復位電路圖 無論是在單片機剛開始接上電源時，還是運行過程中發(fā)生故障都需要復位。復位電路用于將單片機內 部各電路的狀態(tài)恢復到一個確定的初始值，并從這個狀態(tài)開始工作。 單片機的復位條件：必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現兩個（或以上）機器周期的高電平。 單片機的復位形式：上電復位、按鍵復位。 二 晶振電路 圖 3-4晶振電路圖 在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡，電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯諧振，較高的頻率是并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個 頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，也就是晶振電路。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 21 3.1.2 電流檢測電路設計 圖 3-5電流檢測電路圖 在電流檢測的過程中，電流檢測器件與負載串聯。因為單片機不能讀取電流，所以需要將電流轉換為電壓，然后送入單片機。所以我在電路中串接了一個 0.1 歐姆的采樣電阻，由于是對電流采樣，所以電阻的阻值較小。這里采樣電阻阻值越小，精度越高。 3.1.3 電壓檢 測電路設計 圖 3-6電壓檢測電路圖 在電壓檢測的過程中，電壓檢測器件與負載并聯，將檢測到的電壓模擬量送入 A/D轉換成數字量，送入單片機讀取。第 3 章 系統硬件設計 22 3.1.4 液晶顯示電路設計 圖 3-7顯示電路圖 顯示電路采用 1602LCD 顯示 ， 第 1 腳 VSS 為地電源。第 2 腳 VDD 接 5V 正電源。第 3 腳 接地 ，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 鬼影 ，使用時可以 串聯一個 3K 的電阻 。第 4 腳 RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第 5 腳 R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低 電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據。第 6 腳E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7 14 腳 D0D7 為 8 位雙向數據線。第 15 腳背光源正極。第 16 腳背光源負極。同時為保證顯示質量，各口采用灌電流帶阻，加入上拉電阻低電平有效。保證 LCD 顯示器的亮度。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 23 3.1.5 調理電路的設計 圖 3-8調理電路 圖 本設計要測試車燈燈的電流，由于單片機不能測電流，所以在電路中串聯了一個 0.1歐姆的采樣電阻，經采樣電阻將電流轉換成電壓，由于單片機測得是采樣電阻上的電壓，采集到的到的電壓大約是車燈亮兩端電壓的 1/10,所以要將采集到的電壓經調理電路調理放大 10 倍，而后經 A/D 轉換器送入單片機，這時的電流約為 I=Vcc/(R1+0.1)。 3.1.6 A/D 轉換電路的設計 圖 3-9A/D轉換電路圖第 3 章 系統硬件設計 24 A/D 轉換電路由 ADC0808 支持。 ADC0808 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 /數轉換的器件。其內部有一 個 8 通道多路開關，它可以根據地址碼鎖存譯碼后信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用 ADC0808 進行 A/D 轉換，實際使用時采用ADC0809 進行 A/D 轉換。 因為電流，電壓，照度是模擬量，單片機是模擬量，所以要送入 A/D 轉換器進行轉換，轉換成數字量，送入單片機讀取。 26,27,28 端口，電流電壓照度模擬信號輸入， 23,24,24數字信號輸出。 3.1.7 報警電路的設計 圖 3-10報警電路圖 本設計采 用 軟件 處理報警，利用有 LED燈 進行報警輸出，采用直流供電。當所測 電流，電壓，照度值 超過 或 低于所預設的 參數 時，數據口相應拉高電平，報警輸出。報警電路如圖 3-4所示。 3.1.8 按鍵電路的設計 圖 3-11按鍵電路圖 車等參數測試儀參數設置包括四個按鍵： （ 1）模式切換鍵：進行模式之間的切換，模式包括設置電流，電壓，照度參數模式，每次按下該鍵就在這三種模式間切換。 （ 2）測試鍵：規(guī)定車燈測試與否。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 25 （ 3）加減鍵：增加減少設定車燈電流電壓照度的值。 3.2 焊接電路板 本次焊接當然是純手工焊接， 手工焊接握電烙鐵 的方法 ,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。 手工焊接一般分四步驟進行。 準備焊接 :清潔被焊元件處的積塵及油污 ,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰 ,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處 ,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時 ,應對元器件的引線鍍錫。 加熱焊接 :將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件 ,則待烙鐵頭加熱后 ,用手或鑷子輕輕拉動元器件 ,看是否可以取下。 清理焊接面 :若所焊部位焊錫過多 ,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉 (注意不要燙傷皮膚 ,也不要甩到印刷電路板上 !),用光烙錫頭 沾 些焊錫出來。若焊點焊錫過少、不圓滑時 ,可以用電烙鐵頭 蘸 些焊錫對焊點進行補焊。 檢查焊點 :看焊點是否圓潤、光亮、牢固 ,是否有與周圍元器件連焊的現象。 3.3 本章小結 本章著重講述了系統硬件設計。先是介紹了是系統的原理圖的設計，首先給出了原理圖，然后是分別說明原理圖的布局中各個子系統的設計問題。再后來講的是焊接電路板的問題，讓我們了解到在焊接過程中要做的準備和要注意的問題 以及解決問題的方案。第 4 章 系統軟件設計 26 第 4 章 系統軟件設計 本測試儀的軟件設計主要圍繞實現手動 參數設定 、 報警提示 、檢測數據上傳等功能進行 單片機 的程序設計。 4.1 主程序設計 圖 4-1 系統軟件總流程圖 從上面主程序看出，主程序的組成是通過分別調用各子程序組成總體系統功能，能很直觀的看出主程序所要完成的功能，首先是初始化各模塊， 之后 K4 判別是否測試，如果是的話，直接獲取電流，電壓，照度 AD 值。對于超過測量范圍的給予報警。如果否的話，直接轉入按鍵程序，修改車等參數，對于不合格的報警提示。主程序流程圖如圖4-1 所示。 主程序編程框圖如圖 4-1。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 27 4.2 按鍵子程序設計 N Y N Y ， N N Y N N N N N Y Y Y Y Y Y 圖 4-2 按鍵子程序 流程圖 多功能鍵盤程序的設計是本設計的難點，也是完成本設計的重點 。其中 K1 鍵功能最多，本鍵盤深度為三級，即連續(xù)按鍵 4 次返回原來的界面。當判斷鍵值為 4 時，進入參數設定狀態(tài)，當判斷按鍵為 1 時是電流設定狀態(tài)，當判 斷按鍵為 2 時是電壓設定狀態(tài)，當判斷按鍵為 3 時是照度設定狀態(tài)。設定電流參數時，按下 K2 電流加 0.01，按下 K3 鍵，電流減 0.01。設定電壓參數時，按下 K2 鍵，電壓加 0.3，按下 K3 鍵，電壓減 0.3。設定照度參數時，按下 K2 鍵，照度加 50，按下 K3 鍵，照度減 50。開始 K1 按下 flag+1 flag=4 LCD 清屏 flag=1 K2 按下 電流加 0.01 K3 K2 K3 K2 K3 電流減 0.01 電壓加 0.1 電壓減 0.1 照度加 50 照度減 50 flag=2 flag=3 返回 第 4 章 系統軟件件設計 28 4.3 報警子程序的設計 圖 4-3 報警子程序框圖 按下測試鍵后，當測得的參數超出設定范圍時，報警提示，燈亮，沒超出設定范圍時，不發(fā)生報警，燈滅。開始 超出報警范圍 不發(fā)生報警，燈滅 報警提示，燈亮 返回 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 29 4.4 獲取 AD 值子程序設計 4-4 獲取 AD 值子程序流程圖 判別通道是否為 0，為 0，返回 0 通道，數據處理。通道不為 0，轉到判別通道是否為 1，為 1，返回 1 通道，數據處理。通道不為 1，轉到判別通道是否為 2，為 2，返回 2通道，數據處理，不為 2，直接數據處理，返回。第 4 章 系統軟件設計 30 4.5 轉換子程序設計 4-5 轉換子程序流程圖 轉換子程序涉及到，電壓，電流，照度設置模式間的轉換。模式為 0 時，直接處理電流，電壓，照度值。將電流，電壓送到 LCD 第一行顯示，照度送到第二行顯示。當模式不為時，轉 到判斷是否選擇模式 1，模式為 1 時，設置電流。模式不為 1 時，轉到判別是否選擇模式 2，模式為 2 時，設置電壓。模式不為 2 時，轉到判別是否選擇模式 3，模式為 3 時，設置照度。模式不為 3 時，直接返回。 4.6 顯示子程序的設計 本設計顯示的難點在于將各個需要顯示的信息按坐標顯示在液晶屏相應的位置上，并通過程序循環(huán)不斷刷新數據，顯示流程如 圖 4-6 4-7 所示。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 31 4-6LCD 初始化流程圖 4-7 顯示流程圖 4.7 本章小結 本章是系統的軟件設計部分，開始是系統軟件的總體流程圖，看到這個圖之后我們就會 很容易的弄明白單片機作為一個核心控制部分是怎樣控制系統工作的。然后是溫 /濕度傳感器的軟件設計，講述了驅動傳感器工作的流程及具體程序。最后是液晶屏的驅動程序設計部分，這個驅動程序比較長，分為各個子程序模塊分別編寫各部分的功能。第 5 章 系統調試 32 第 5 章 系統調試 單片機系統經過總體設計，完成了硬件和軟件設計開發(fā)。通過軟件和硬件相結合系統即可運行。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預計的那樣正常工作是常見的事，經常會出現一些硬件、軟件上的錯誤，這是軟件和硬件開發(fā)者經常遇見的，這就需要通過調試來發(fā)現錯誤并加以改正。調試可分為硬件 調試和軟件調試。本設計系統的已經在電腦 上用模擬開發(fā)軟件進行了檢測和調試，并運行成功，最后進行實物圖的硬件組裝與調試，這樣就給開發(fā)者在提供了方便。 5.1 軟件調試 本設計是在 Proteus 軟件和 Keil 軟件相結合調試的，完全用仿真軟件在 電腦 上對目標電路原理圖和程序進行檢測和調試。調試過程中單片機相應輸入端由通用鍵盤和鼠標設定，運行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在指定的窗口區(qū)域顯示出來，以確定程序運行有無錯誤。 目標程序糾錯：該階段工作通常在目標程序編輯時就完成。一般來說，仿真軟件能為用戶輸入的程序 指令糾錯，包括書寫格式、標號未定義或多重定義、轉移地址溢出等錯誤。 整體程序調試：即把各子程序整體連起來進入到綜合電路調試，看是否能實現預計的功能顯示。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是否破壞現場，數據緩沖單元是否發(fā)生沖突，標志位的建立和清除在設計上是否失誤，堆棧是否溢出，輸入輸出狀態(tài)是否正常等。 用軟件模擬器調試不需任何在線仿真器，也不需要用戶樣機，直接就可以在 電腦 上開發(fā)和調試。調試和修改完畢后可以直接使用編程器將軟件固化在目標系統 ROM 中，然后投入運行。圖 5-1 為電流超出范圍時的狀態(tài)。常州工學院電 子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 33 圖 5-1 電流超過設定范圍 5.2 硬件調試 單片機應用系統的硬件調試和軟件調試是分不開的，許多硬件故障在軟件調試時才能發(fā)現，但通常要先排除系統中明顯的硬件故障。調試工作可以分為四步： 線路檢查：根據硬件邏輯設計圖，仔細檢查樣機線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，必要時可用萬用表檢測線路通斷情況。 電源調試：樣機的第一次通電測試很重要，若樣機中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。調試的方法有兩種：一種是斷開樣機穩(wěn)壓電源的輸出端，檢查空載 時電源工作情況；另一種是拔下樣機上的主要集成芯片，檢查電源的負載能力（用假負載）。確保電源無故障并性能符合設計要求。 通電檢查：在確保電源良好前提下，接通電源。最好在電源與其余電路之間串接一個電流表。若接通后電流很大，必須立即切斷電源。電源大得超出正常范圍，說明電路中有短路或故障。通電檢查的主要目的是看系統是否存在短路或由元器件損壞、裝配錯誤引起的電流異常。 檢查芯片的邏輯關系是否出錯：加電后檢查各芯片插座上相關引腳的電位，仔細測量相應的輸入輸出電平是否正常單片機系統大都是數字邏輯電路，使用電平檢查法可首先 查出邏輯設計是否正確，選用器件和連接關系是否符合要求等。 本設計特點突出，性價比高，適合于 車燈， 有很高應用價 參數檢測 值。 系統工作在設定參數范圍外的狀況，此時電流，照度超出設定范圍，如圖 5-2 所示第 5 章 系統調試 34 圖 5-2 超出范圍時的工作轉態(tài) 5.2 本章小結 硬件系統關系到所要設計的電子產品好懷，如系統抗干擾性等，所以要合理的安排盡量減少干擾提高性能。單片機是很容易受干擾的控制器，當采用外部晶振時，應盡量讓其靠近單片機減少對其干擾，防止程序亂飛現象。同時還可以采用隔離等方式減少干擾，硬件系統設計的好壞很大部分來源于經驗，所以我們要有動手的好習慣。 軟件設計是核心部分，具有多樣化，靈活性高，易移植等優(yōu)點，要深深理會各指令的含義才能更加熟練應用，中斷的合理利用可以減少 CPU 利用資源，具有執(zhí)行效率高等優(yōu)點，本設計用到定時器中斷以減少對 CPU 的占用，更好的處理其他功能。軟件的設計大部分采用模塊化設計的方法以方便調試，并使其可讀性大大增強，方便更改和移植。 在這次設計中我學到了很多，也發(fā)現了自己的不足，也難免有錯誤之處，敬請?zhí)岢?！結束語 35 結束語 基于 STC 單片機的智能車燈參數檢測儀的開發(fā)與設計 是從 2012 年 4 月 1 日到 2012年 5 月 20 日完成的，基本功能已經實現，當然還有待進一步完善。我在做這次畢業(yè)設計的過程中，遇到了各種各樣的問題，在解決這些問題的過程中，收獲了許多知識，從中也得到了很多體會。 1 主要工作 這次設計是我做過的真正意義上的一次完整的設計，從這次畢業(yè)設計題目的選定到設計的完成，其中完成的主要工作如下： （ 1）根據畢業(yè)設計課題制定系統的總體方案。 （ 2）完成對 1602LCD 和光敏電阻認識 、學習、理解，為設計應用做準備。 （ 3）初步確定系統所需的器材，并認識和學會所選器材的性能和使用方法。 （ 4）結合所選硬件，編寫程序代碼。 （ 5）完成系統硬件的設計，電路的原理圖和電路板的焊接工作。 （ 6）完成系統硬件和軟件的連接、調試和更改完善工作。 2 設計體會 經過半學期的努力，畢業(yè)設計終于完成了。在沒做畢業(yè)設計之前，覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來的知識還比較欠缺，自己要學的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點 眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一種長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己的知識和綜合素質。 在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨立思考的能力，也大大提高了動手能力，體會到了在創(chuàng)作過程中探索的艱難和成功時的喜悅，這些樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活都有著非常重要的影響。雖然這個設計做的還有缺陷，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 但是值強調的是，在設計中必須有嚴謹的工作作風，仔細的分析需求，認真的查詢資料 ，擬定合理的工作計劃?？煽啃詫τ谝粋€成熟穩(wěn)定的系統來說非常重要，在設計過程中考慮的問題越多，那么調試的時候出現問題的概率越小。設計中的調試是一份艱巨而又有意義的工作，它既能檢測系統的錯誤、缺陷，也能引導新方案的提出和驗證。 在畢業(yè)設計完成的過程中，我還深深體會到交談和相互討論的重要性。與老師的交談，可以把握工作的方向。與同學討論，可以獲得新的方法。只有思想和信息的傳通，畢業(yè)設計才可能完成。此外，我還得出一個結論，知識必須通過應用才能實現其價值。常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 36 有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現那其實是兩回事，所以 我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 參考文獻 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