微機(jī)檢測(cè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)交通與汽車(chē)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課 程 名 稱(chēng): 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 8416671 題 目: 油門(mén)踏板位置檢測(cè)系統(tǒng) 年級(jí)/專(zhuān)業(yè)/班: 09級(jí)/車(chē)輛工程/汽電2班 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 開(kāi) 始 時(shí) 間: 2013 年 月 日完 成 時(shí) 間: 2013 年 月 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)： 學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績(jī)（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說(shuō)明書(shū)（計(jì)算書(shū)、圖紙、分析報(bào)告）撰寫(xiě)質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄摘要 21 引言 31.1 問(wèn)題提出 31.2 任務(wù)與分析 32 方案設(shè)計(jì) 42.1 方案論證 42.

2、2 最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框圖 43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1 80C51單片機(jī) 53.2 人機(jī)交互設(shè)備 73.3 AD采樣電路 84 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 94.1 設(shè)計(jì)思路、過(guò)程 94.2 主程序流程圖 94.3 濾波子程序框圖 104.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序框圖 104.5 延時(shí)子程序框圖 115 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 115.1原理圖的繪制和檢查 125.2 Keil程序調(diào)試 135.3 Proteus仿真軟件介紹 135.4 Proteus仿真圖建立 135.5 Proteus仿真調(diào)試結(jié)果 15結(jié)論16致謝 17參考文獻(xiàn) 18附錄A 程序源代碼19摘 要 單片機(jī)因其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。油

3、門(mén)踏板在現(xiàn)代汽車(chē)上都有廣泛的應(yīng)用，檢測(cè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度可以更好的控制進(jìn)油量。本文介紹用51單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的檢測(cè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，由51單片機(jī)、AD0804芯片、液晶屏lcd1602和一些常用元器件組成，用滑動(dòng)變阻器的滑頭端輸出電壓來(lái)模擬傳感器檢測(cè)到的油門(mén)踏板的位置，經(jīng)過(guò)AD采樣，將電壓值通過(guò)lcd1602顯示，通過(guò)ECU計(jì)算節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，同時(shí)也查閱資料了解到節(jié)氣門(mén)開(kāi)度范圍為0-5。關(guān)鍵詞：節(jié)氣門(mén)開(kāi)度；LCD1602；51單片機(jī)；proteus仿真 1 引 言 1.1 問(wèn)題的提出 目前汽車(chē)上用于節(jié)氣門(mén)開(kāi)度顯示的設(shè)備過(guò)于復(fù)雜，能否利用現(xiàn)在所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)及常見(jiàn)元器件搭建出能夠檢測(cè)并顯示的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，將會(huì)影響自

4、己的實(shí)踐能力。1.2 任務(wù)與分析 本文是應(yīng)用51單片機(jī)原理和微機(jī)控制與接口技術(shù)設(shè)計(jì)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度檢測(cè)系統(tǒng)控制器的硬件電路，并采用c語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過(guò)控制外部AD0804芯片來(lái)檢測(cè)滑動(dòng)變阻器模擬輸出的電壓。本系統(tǒng)的難點(diǎn)在于AD芯片的應(yīng)用以及如何在LCD602上顯示提示信息。由于課程設(shè)計(jì)需要Proteus軟件進(jìn)行仿真，而軟件自帶的LCD1602是無(wú)字符液晶顯示器，所以程序中還要編寫(xiě)顯示字符的程序。2 方案設(shè)計(jì) 2.1方案論證 方案一 系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為主控芯片，AD0804芯片作為電壓檢測(cè)的AD轉(zhuǎn)換模塊。在LCD1602上顯示。方案二與方案一相比，方案二采用數(shù)碼管顯示。進(jìn)行方案比較，

5、由于之前課程設(shè)計(jì)已經(jīng)用數(shù)碼管顯示過(guò)了，了解了數(shù)碼管的基本原理，所以這次想嘗試一下液晶顯示。2.2 最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框圖滑動(dòng)變阻器AD0804主控芯片AT89C51LCD1602圖2-1 系統(tǒng)總體框圖 在設(shè)計(jì)里面，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，以滑動(dòng)變阻器模擬傳感器檢測(cè)到的油門(mén)踏板的位置，用AD芯片進(jìn)行采樣，最后通過(guò)LCD602液晶顯示器進(jìn)行顯示，由于使用軟硬件結(jié)合的方式代替了數(shù)字電路的復(fù)雜性，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試也相對(duì)方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 80C51單片機(jī)3.1.1 80C51單片機(jī)介紹80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CH

6、MOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 80C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。 此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。80C51有PDIP(4

7、0pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。其引腳圖如圖3-1所示：P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.03

8、9VCC4080C51 圖3-1 80C51單片機(jī)引腳圖80C51系列單片機(jī)都是以8031為核心發(fā)展起來(lái)的，具有和51系列單片機(jī)及基本結(jié)構(gòu)和軟件特征，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：振蕩器及定時(shí)電路80C51CPU4K字節(jié)ROM128字節(jié)RAM2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器64K總線(xiàn)擴(kuò)展控制可編程I/O可編程串行口 圖3-2 80C51單片機(jī)框圖80C51單片機(jī)的引腳功能：1、主電源引腳Vss和Vcc。 Vss接地。 Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2。 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電

9、路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp。 RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ALE/ 正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，AL

10、E 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 /Vpp /Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp 為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。4、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 -

11、P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。 P1口（P1.0 - P1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P2口（P2.0 - P2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P3口（P3.0 - P3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)四個(gè)LSTTL負(fù)載。且具有第二功能。3.1.

12、2 選用80C51單片機(jī)原因在課程設(shè)計(jì)里蓄電池電壓信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換后，只需要通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及軟件濾波，顯示電路采用分時(shí)復(fù)用P2口，在設(shè)計(jì)里面使用的引腳較少，占用的資源也比較少。而且該芯片是以8031為核心，性能價(jià)格比高，應(yīng)用成熟，且對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為熟悉，芯片功能夠用而且適用，從而選用80C51單片機(jī)作為主控芯片。3.2 人機(jī)交互設(shè)備為了進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，本次設(shè)計(jì)選用LCD1602作為顯示設(shè)備，1602內(nèi)置128個(gè)字符的ASCII字符集字庫(kù)。LCD1602液晶顯示模塊是5×7點(diǎn)陣的液晶顯示模塊，總共兩行，每行16個(gè)字符，能顯示字母和數(shù)字。 圖3-3 LCD1602實(shí)物圖3.3

13、 AD采樣電路圖3-4 AD電路系統(tǒng)采用ADC0804AD轉(zhuǎn)換芯片采樣滑動(dòng)變阻器上的電壓，其他外部電路采用芯片資料上的典型應(yīng)用電路。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路、過(guò)程系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，程序首先對(duì)AD進(jìn)行初始化，滑動(dòng)變阻器滑片的不同位置將對(duì)應(yīng)不同的電壓值，AD采集到的數(shù)值也不相同。通過(guò)調(diào)用轉(zhuǎn)換程序?qū)ζ溥M(jìn)行標(biāo)度變換，最終顯示在LCD602上。4.2程序流程圖開(kāi)始液晶初始化讀取AD采樣數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的值顯示節(jié)氣門(mén)開(kāi)度濾波程序圖4-1 主程序框圖4.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序j= (kd*5)/255i=(kd*5%255)*20/51開(kāi)始提取每一位數(shù)字用于顯示結(jié)束圖4-2

14、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序框圖4.3 濾波子程序流程圖4.4延時(shí)子程序框圖開(kāi)始將實(shí)參賦給XX>0?X自減1給Y賦初值110Y自減1Y>0?結(jié)束 圖4-3 延時(shí)子程序框圖說(shuō)明：該程序主要是實(shí)現(xiàn)軟件可變延時(shí)的功能，該延時(shí)子程序主要實(shí)現(xiàn)1ms延時(shí) (程序由雙重循環(huán)嵌套實(shí)現(xiàn)，外循環(huán)執(zhí)行減1操作1次，內(nèi)循環(huán)執(zhí)行加1操作110次。調(diào)用延時(shí)函數(shù)的實(shí)參值不同，其延時(shí)的時(shí)間不同，延時(shí)時(shí)間=實(shí)參*1ms。5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 通過(guò)上面的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。對(duì)Keil進(jìn)行相應(yīng)的檢查和調(diào)試，并用Proteus對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真用以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及可行性。5.1 原理圖的繪制和檢查打開(kāi)protel，繪制系統(tǒng)的原理

15、圖。原理圖包括能輸出+5V電源電路、AD電路、時(shí)鐘電路、顯示電路以及復(fù)位電路。繪制完成的原理圖如圖5-1圖5-1 系統(tǒng)原理圖5.2 Keil程序調(diào)試程序調(diào)試結(jié)果如圖5-2：Creating hex file from “12864”表明 .hex文件創(chuàng)建成功?！?2864”- 0 Error(s),1 Warning(s)表明文件編譯結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)誤只有一個(gè)警告，因?yàn)閗eil用的是未注冊(cè)版本。圖5-2 程序編譯結(jié)果5.3 Proteus仿真軟件介紹系統(tǒng)采用Proteus軟件來(lái)進(jìn)行程序的仿真。Proteus是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA

16、工具軟件的仿真功能。還能仿真單片機(jī)及其外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及其外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。5.4 仿真圖建立系統(tǒng)采用Proteus軟件進(jìn)行仿真，利用軟件自帶的仿真模塊建立系統(tǒng)的仿真圖。圖5.1為蓄電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)的最小系統(tǒng)圖。圖5.1主控芯片仿真系統(tǒng)采用滑動(dòng)變阻器作為傳感器檢測(cè)到油門(mén)踏板位置的信號(hào)，通過(guò)改變滑片的位置將輸出不同的電壓。圖5.2 系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)采用LCD12864液晶屏作為顯示器件，其具體的仿真連接圖如下。圖5.3 系統(tǒng)的顯示器件圖當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理將節(jié)氣門(mén)

17、開(kāi)度顯示出來(lái)。5.5 Proteus仿真調(diào)試結(jié)果圖5.4，圖5.5分別表示在不同的電壓輸入值中。對(duì)應(yīng)的顯示情況。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變AD輸入值，此時(shí)觀察到此時(shí)通過(guò)模擬信號(hào)輸出的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度為3.80，單片機(jī)通過(guò)采集進(jìn)行程序處理，在顯示器上面對(duì)應(yīng)的顯示當(dāng)前值。圖5-4 Proteus仿真圖 結(jié) 論此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了一些相關(guān)資料，使得我更深入的了解51系列單片機(jī)芯片的應(yīng)用以及相關(guān)軟件、硬件的使用方法。在這段時(shí)間里，我不僅完成設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容，也掌握了一些AT89C52芯片的具體功能。此外，設(shè)計(jì)中所涉及到的元器件還有：電容、電阻、液晶顯示器、AD0804等，我通過(guò)查閱相關(guān)元器件的作用及工作原理。

18、在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不僅能將書(shū)本上學(xué)到的關(guān)于單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，而且還培養(yǎng)了查找相關(guān)資料和自學(xué)能力。這將對(duì)我們今后的實(shí)踐提供很大的幫助。設(shè)計(jì)中還讓我意識(shí)到：理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性。雖然電路看上去比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際行動(dòng)起來(lái)將會(huì)遇到許多困難。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中要保持一種持之以恒、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，這樣才會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。致 謝在唐嵐老師的指導(dǎo)下，我完成了本次課程設(shè)計(jì)。唐嵐老師是一個(gè)擁有專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，精益求精作風(fēng)的老師，她的嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。在課程設(shè)計(jì)里面，她讓我重新認(rèn)識(shí)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性，還使我明白

19、了許多為人處世的道理。本課程設(shè)計(jì)從選題到完成，都是老師指導(dǎo)下完成。另外，本次設(shè)計(jì)的完成也離不開(kāi)各位同學(xué)給我的建議和幫助。在此，我謹(jǐn)向唐嵐老師和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，表示崇高的敬意和衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1張毅剛. 新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.20042倪志蓮,張怡典. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京:北京理工大學(xué)出版社.20073張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的protues設(shè)計(jì)與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社.20074Anolog Device Corp,ADC0809 Databok,2005.附錄A 程序源代碼#include<reg52.h> #inclu

20、de<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table="0123456789."sbit lcden=P32;sbit lcdrs=P30;sbit ad_WR=P34;sbit ad_RD=P35;void addelay(unsigned int i) ;void write_com(uchar com);void write_data(uchar date);void delay(uint z);void init();uint get,kd,get1;uint j;uint m;uchar num;void addelay(unsigned int i) while(i-);void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)lcdrs=0;P2=com;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P2=date;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;void