基于單片機(jī)控制的紅外測(cè)速裝置設(shè)計(jì)報(bào)告

1、基于單片機(jī)控制的紅外測(cè)速裝置設(shè)計(jì)報(bào)告 姓名學(xué)號(hào)學(xué)院班級(jí)組長(zhǎng)李慶鵬11221097機(jī)電學(xué)院機(jī)械1104組員郭鑫鵬11221065機(jī)電學(xué)院機(jī)械1103 指導(dǎo)教師：鄧湘聯(lián)系方式：xdeng 完成日期： 2013.7.10內(nèi)容摘要：90c51單片機(jī) led動(dòng)態(tài)顯示 紅外傳感 測(cè)速（計(jì)時(shí)）通過(guò)利用分布在車(chē)輛運(yùn)行線路上的兩個(gè)紅外傳感裝置a和b，使得其在車(chē)輛通過(guò)時(shí)因?yàn)楸卉?chē)體遮擋而產(chǎn)生低電位，進(jìn)而控制單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)始（停止）計(jì)時(shí)，達(dá)到計(jì)時(shí)效果；同時(shí)，利用led動(dòng)態(tài)顯示方法將得到的時(shí)間顯示出來(lái)。利用得到的時(shí)間t和預(yù)先設(shè)定的檢測(cè)口a、b距離s(s被認(rèn)為是足夠小的一段距離),則可以近似得出列車(chē)通過(guò)a、b時(shí)的瞬時(shí)速率v

2、, v=s/t。若利用通信設(shè)備將此速率傳輸?shù)秸{(diào)度中心，可以建立一個(gè)獨(dú)立于列車(chē)以外的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣可以防止因列車(chē)通信系統(tǒng)意外故障而產(chǎn)生的運(yùn)行監(jiān)測(cè)失效，為列車(chē)安全運(yùn)行提供了另一把安全鎖。目錄1.背景和意義11.1設(shè)計(jì)背景及意義11.2設(shè)計(jì)內(nèi)容11.3設(shè)計(jì)要求12.仿真設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)思路32.2硬件設(shè)計(jì)32.3軟件設(shè)計(jì)32.4proteus軟件仿真結(jié)果33.實(shí)物設(shè)計(jì)33.1工作原理33.2硬件設(shè)計(jì)33.3軟件設(shè)計(jì)34.實(shí)物電路調(diào)試35.參考文獻(xiàn)36.結(jié)題感想37. 附錄（源程序）.7.1實(shí)物燒錄程序.7.2實(shí)物燒錄程序.1.背景和意義 1.1設(shè)計(jì)背景及意義 測(cè)速系統(tǒng)是生活中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)系

3、統(tǒng)，無(wú)論在機(jī)械工程中還是交通運(yùn)輸中都離不開(kāi)對(duì)速度的測(cè)量。在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，對(duì)車(chē)輛的調(diào)度基于對(duì)車(chē)輛運(yùn)行速度和位置的監(jiān)測(cè)。我組同學(xué)想設(shè)計(jì)出一種獨(dú)立于車(chē)站信息傳遞途徑之外一種新的監(jiān)控系統(tǒng)，其作用是防止因列車(chē)通信系統(tǒng)意外故障而產(chǎn)生的運(yùn)行監(jiān)測(cè)失效。而在這個(gè)系統(tǒng)中，最基本的就是對(duì)列車(chē)在線路上的某一點(diǎn)進(jìn)行速度測(cè)量。對(duì)此，我們制定了本次研究性學(xué)習(xí)的計(jì)劃方案。初步方案如下圖所示：調(diào)度中心測(cè)得時(shí)間b檢測(cè)口a檢測(cè)口本次設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用了紅外傳感裝置和led動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，鍛煉了我們自主研究完成項(xiàng)目的能力。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容紅外傳感器為單片機(jī)p1.0和p1.1提供外部脈沖信號(hào)，當(dāng)有物體通過(guò)傳感器中間對(duì)其光路進(jìn)行

4、遮擋時(shí)，p1.0和p1.1引腳上的信號(hào)由高電位變?yōu)榈忘c(diǎn)位，利用相應(yīng)程序，使單片機(jī)開(kāi)始或停止計(jì)時(shí)，最后，利用led數(shù)碼管將測(cè)得的時(shí)間顯示出來(lái)。注意此處我們沒(méi)有直接將速率顯示出來(lái)，原因主要有三點(diǎn)，其一，對(duì)于安裝距離不同的情況，速率顯示需要進(jìn)行不同程序設(shè)計(jì)，這樣做使得編程簡(jiǎn)單化；其二，列車(chē)通過(guò)時(shí)間是最基本的測(cè)量量，對(duì)于時(shí)間的處理無(wú)需在處理數(shù)據(jù)信息復(fù)雜的單片機(jī)中進(jìn)行，而最好是傳輸?shù)叫畔⒔K端（調(diào)度中心）統(tǒng)一進(jìn)行處理，這樣做使得信息處理規(guī)?；?、統(tǒng)一化；其三，對(duì)于列車(chē)的檢測(cè)，有時(shí)我們更希望得到其通過(guò)一段較長(zhǎng)距離的時(shí)間，用上述方法求出的速度對(duì)于這用情況無(wú)利用價(jià)值。1.3設(shè)計(jì)要求 1) 當(dāng)一個(gè)物體通過(guò)a口時(shí)，開(kāi)

5、始計(jì)時(shí)，其最大計(jì)時(shí)時(shí)間為99.99s，最小計(jì)時(shí)時(shí)間為0.01s；2) 當(dāng)該物體繼續(xù)通過(guò)b口時(shí)，停止計(jì)時(shí)，并將時(shí)間通過(guò)led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示；3) 當(dāng)再有物體通過(guò)a口時(shí)，無(wú)需任何操作即可重復(fù)1)過(guò)程。2.仿真設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路2.1.1設(shè)計(jì)思路框圖 2.1.2設(shè)計(jì)思路測(cè)量系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。檢測(cè)p1.0低電平開(kāi)始計(jì)時(shí)，檢測(cè)p1.1低電平停止計(jì)時(shí)。輸出結(jié)果為十六進(jìn)制設(shè)計(jì)電路上參考了所學(xué)教材上p195頁(yè)的知識(shí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了利用89c51通過(guò)8155及74ls138擴(kuò)展4只共陰極led數(shù)碼管的接口電路，并結(jié)合了所查的資料進(jìn)行了光敏二極管的理論研究（開(kāi)關(guān)中以開(kāi)關(guān)替代）。圖中8155的b扣和所有l(wèi)ed的

6、ah引線相連，故b口為字形扣；各led的位選線和8155的c口相連，故c口為字位口。8155的端口地址如下：2100h _命令/狀態(tài)口，2101h_a口，2102h_b口，2103h_ c口。2.2硬件件設(shè)計(jì)2.2.1所需元器件器件型號(hào)及數(shù)量元器件型號(hào)數(shù)量at89c5118155h174ls13817407174041按鍵25v電源7seg-mpxa-cc1排阻respack-812.2.2電路連接：2.3軟件設(shè)計(jì)利用keil uvision4軟件編寫(xiě)程序并編譯，再將編寫(xiě)好的程序?qū)雙roteus7.8軟件中進(jìn)行仿真。參考單片機(jī)原理與接口技術(shù)p195的動(dòng)態(tài)顯示程序，部分程序如下org0000h

7、ajmpmainamaina:movsp,#60hmovr4,#00hmovr5,#00hjudge0:orlp1,#01h；將p1.0置為高電平，準(zhǔn)備檢測(cè)movc,p1.0；將p1.0信號(hào)傳給cjcjudge0；若c為低電平，繼續(xù)；否則重新檢測(cè)in:acalldlincr4cjner4,#0ffh,judge1 ；大于255進(jìn)位incr5 ；選下一位movr4,#00hjudge1:orlp1,#02h ；p1.1置一movc,p1.1 ；檢測(cè)p1.1，jcin ；若為高電平，跳到inret2.4proteus軟件仿真結(jié)果3.實(shí)物設(shè)計(jì)3.1工作原理光電開(kāi)關(guān)在正常工作情況下，發(fā)射端與接收端信號(hào)

8、連通，輸出高電平，當(dāng)有物體擋住時(shí)輸出低電平。把輸出端接到p1.0，1.1分別控制計(jì)時(shí)開(kāi)始與停止?？梢杂眠@種方法得到物體在兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間移動(dòng)的時(shí)間。由于硬件部分采用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的led顯示部分，因此軟件也需要改變。我們采用的是p1.0 p1.1外接紅外開(kāi)關(guān)的輸出端，當(dāng)紅外開(kāi)關(guān)1被擋住時(shí)就會(huì)給p1.0口出輸入低電平，開(kāi)始計(jì)時(shí)，開(kāi)關(guān)2被擋住，p1.1輸入低電平停止計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)部分采用動(dòng)態(tài)顯示，每1ms最低位加一，滿(mǎn)十進(jìn)一，同時(shí)譯碼器選擇下一位led作為輸出，由于1ms太短人眼捕捉不到因此人眼看到的是連續(xù)的數(shù)字。當(dāng)有p1.1低電平信號(hào)時(shí)計(jì)時(shí)停止加一，停在某一個(gè)數(shù)字，循環(huán)動(dòng)態(tài)顯示。3.2硬件設(shè)計(jì)3.2.1元

9、器件清單 單片機(jī)仿真儀1紅外開(kāi)關(guān)gk1052led顯示器874573譯碼器1面包板1排阻1k8排阻1k8杜邦線數(shù)根3.2.2單片機(jī)電路（實(shí)物電路）3.3軟件設(shè)計(jì)其中一位字型碼的輸出程序：mov a , firstanl a,#0fh ;屏蔽累加器的高4位mov dptr,#tab;將數(shù)據(jù)表格的首地址 0100h存入16位的數(shù)據(jù)地址指針dptr中movc a,a+dptr;查表mov 60h,a其中一位10ms加一程序，滿(mǎn)十進(jìn)一 mov a , first add a , #01hmov first , acjne a , #0ah , done ;若a等于10 向下執(zhí)行 否則跳轉(zhuǎn)mov fir

10、st , #00h選擇譯碼器并輸出的程序code138: clr alab1: mov r5 , a add a , #60h mov r0 , a mov p0 , r0 ;60h地址開(kāi)始的數(shù)據(jù)送到p0口 mov a , r5 ;將累加器的數(shù)據(jù)暫存在r5中 準(zhǔn)備移位 mov dptr ,#tab1 ;將數(shù)據(jù)表格的首地址 0120h存入16位的數(shù)據(jù)地址指針dptr中 movc a , a+dptr ;查表 (譯碼器的三個(gè)控制腳 p2.3 p2.4 p2.5) mov p2 , a ;將其移位結(jié)果送到p2口 mov a , r5 call del1ms ;調(diào)用延時(shí)子程序 inc a djnz c

11、2 ,lab1 ;如果為0 向下執(zhí)行 否則跳轉(zhuǎn)到 code138 ret檢測(cè)p1.0開(kāi)始計(jì)時(shí)程序pan1: orl p1,#03h ;p1.0 ,p1.1同時(shí)置一 mov c,p1.0 ;讀取p1.0 jc pan1 ;若為高電平原地循環(huán)，不開(kāi)始計(jì)時(shí)檢測(cè)p1.1停止計(jì)時(shí)程序 mov c,p1.1 jnc lab2 ;若p1.1為低電平，循環(huán)執(zhí)行該點(diǎn)顯示子程序4.電路調(diào)試如圖右邊為開(kāi)關(guān)1控制計(jì)時(shí)開(kāi)始，左邊為開(kāi)關(guān)2控制計(jì)時(shí)停止搭建好硬件物體進(jìn)入開(kāi)關(guān)1,開(kāi)始計(jì)時(shí)，從左往右移動(dòng)物體物體進(jìn)入開(kāi)關(guān)2，停止計(jì)時(shí)，可以看到此次移動(dòng)時(shí)間為4.72s5.參考文獻(xiàn)1李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社

12、,20042蔣萬(wàn)君.再論循環(huán)時(shí)序電路的接口技術(shù)j.機(jī)電一體化,2005第5期3趙嘉尉,張家棟,霍凱 肖燕彩.單片機(jī)原理與接口技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社,20104胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第二版)m.北京:清華大學(xué)出版社,20046. 結(jié)題感想 我們先用了一天時(shí)間把教室人數(shù)系統(tǒng)仿真成功，然后就開(kāi)始更改程序，用動(dòng)態(tài)顯示計(jì)時(shí)，但是發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示需要譯碼器，以及不需要8155等諸多問(wèn)題，我們需要改的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是把加一減一程序改成計(jì)時(shí)那么簡(jiǎn)單，于是我們自己買(mǎi)了單片機(jī)開(kāi)發(fā)板重新設(shè)計(jì)。自主設(shè)計(jì)的道路真是遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)已經(jīng)有模板的情況困難得多，我們需要自己想辦法如何控制計(jì)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)停止，如何用動(dòng)態(tài)顯示控制顯示，

13、硬件的問(wèn)題浪費(fèi)了一些時(shí)間，自己一開(kāi)始買(mǎi)硬件總是買(mǎi)不對(duì)，不會(huì)用，最后跑了中關(guān)村兩次才買(mǎi)到了合適的硬件。軟件上的問(wèn)題就更嚴(yán)重了，雖然我們以單片機(jī)開(kāi)發(fā)板提供的源程序作為參考，但是畢竟是設(shè)計(jì)一個(gè)功能全新的系統(tǒng)，在沒(méi)有任何類(lèi)似參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)下我們走了不少?gòu)澛?，有些軟件上小小的?wèn)題找不到就遲遲不能解決問(wèn)題，每晚上我們倆人都會(huì)調(diào)試程序到很晚，終于在最后日期前兩天攻克了開(kāi)關(guān)2停止計(jì)時(shí)時(shí)間的問(wèn)題。我們?cè)脒^(guò)選擇已有題目，照著模板做，但是我們又知道那樣學(xué)不了什么東西，所以我們堅(jiān)持把自己想的自主題目做下去，最后終于成功了，感到受益匪淺。7. 附錄（源程序）. 仿真程序org0000hajmpmainamaina:m

14、ovsp,#60hmovr4,#00hmovr5,#00hjudge0:orlp1,#01hmovc,p1.0jcjudge0acallinmov5ch,#00hmov5bh,r4mov5ah,r5ajmpmainborg0100hin:acalldlincr4cjner4,#0ffh,judge1incr5movr4,#00hjudge1:orlp1,#02hmovc,p1.1jcinretmainb:movdptr,#2100hmova,#00001110bmovxdptr,a acallfbloop:acalldirajmploopfb:movr0,#5chmovr1,#79hmovr3

15、,#03hlp2:mova,r0movr2,aswapaanla,#0fhmovr1,aincr1mova,r2anla,#0fhmovr1,aincr1decr0djnzr3,lp2retdir:movr0,#79hmovr2,#01hmova,r2ld0:movdptr,#2103hmovxdptr,amovdptr,#2102hmova,r0adda,#0fhmovca,a+pcdir1:movxdptr,amovr7,#02hacalldlincr0mova,r2jbacc.5,ld1rlamovr2,aajmpld0ld1:retdseg0:db 3fh,06h,5bh,4fh,66

16、h,6dhdseg1:db 7dh,07h,7fh,6fh,77h,7chdseg2:db 39h,5eh,79h,71h,73h,21hdseg3:db 31h,6eh,40h,3eh,00h,00hdl:movr6,#0ffhdl6:djnzr6,dl6djnzr7,dlretend.實(shí)物燒錄程序c2 data 20h first data 50h two data 51h threedata 52h four data 53h five data 54h six data 55h seven data 56h eight data 57horg 0000hpan1:orl p1,#03h

17、mov c,p1.0jc pan1start:clrcljmp inti org 0030hinti:mov 20h,#00h mov a,20hmov c2 , #08hmov first , #00hmov two , #00hmov three , #00hmov four , #00hmain:call num_handle call display call code138 mov c2 , #08hajmpmaindisplay:mov a , firstanl a,#0fh mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov 60h,a mov a , twoanl a,

18、#0fh mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov 61h,a mov a , threeanl a,#0fh mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov 62h,a mov a , fouranl a,#0fh mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov 63h,amov 64h,60hmov 65h,61hmov 66h,62hmov 67h,63h retnum_handle: mov a , first add a , #01hmov first , acjne a , #0ah , done mov first , #00hmov a ,twoadd a , #01h mov two , acjne a , #0ah, donemov two , #00hmov a , threeadd a , #01hmov three , acjne a , #0ah , donemov three , #00hmov a , fouradd a , #01hmov four , acjne a , #0ah , donemov four , #00hdone: retcode138:clr alab1: mov r5 ,