以智能速度里程表為主的多功能任務(wù)

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)課題：以智能速度里程表為主的多功能任務(wù) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院一、設(shè)計(jì)目的1、總體要求(1 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)(2 繪制系統(tǒng)硬件總框圖(3 繪制系統(tǒng)原理電路圖(4 制定編寫設(shè)計(jì)方案，編制軟件框圖，完成詳細(xì)完整的程序清單和注釋；(5 制定編寫調(diào)試方案，編寫用戶操作使用說明書(6 寫出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)在完成以上文件過程所進(jìn)行的有關(guān)步驟如設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)收獲和今后研修方向。2 、具體要求本次工程實(shí)踐的校內(nèi)部分主要以單片機(jī)為

2、基礎(chǔ)，進(jìn)行單片機(jī)軟件編程，目的是為了提高學(xué)生的軟件編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，硬件及軟件部分，硬件部分已經(jīng)制作成功，學(xué)生只需要掌握其原理和焊接相應(yīng)的元器件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應(yīng)用場(chǎng)所即可，另外對(duì)所焊接的電路還需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，判斷是否有焊接錯(cuò)誤的地方或者短路的地方，對(duì)出現(xiàn)的異常情況要能夠根據(jù)現(xiàn)象判別原因，并具備解決問題的能力，從而切實(shí)提高學(xué)生的硬件電子電路的分析、判斷能力。軟件編程是本次工程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。在為期兩周的工程實(shí)踐中，將占據(jù)主要時(shí)間，學(xué)生要完成的軟件編程任務(wù)主要包括以下幾點(diǎn)：1）、熟悉Keil C51編程平臺(tái)及Proteus軟件仿真；2）、編寫、

3、調(diào)試蜂鳴器、繼電器動(dòng)作、方波程序并進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)；3）、編寫、調(diào)試LED流水燈（循環(huán)顯示）程序并進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)；4）、編寫、調(diào)試鍵盤掃描子程序并進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)；5）、編寫、調(diào)試數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描程序并進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)；3、以智能速度里程表為主的多功能任務(wù)設(shè)計(jì)1）切實(shí)完成第2部分的具體要求，熟悉單片機(jī)語言子程序，編寫子程序代碼，實(shí)現(xiàn)課題要求。2）本次課程設(shè)計(jì)要求速度里程表最終能顯示所測(cè)速度，能夠顯示累計(jì)的總里程數(shù)，并且能夠?qū)λ俣冗M(jìn)行修改和顯示。編寫、調(diào)試對(duì)應(yīng)的鍵盤掃描子程序，實(shí)現(xiàn)：A） 當(dāng)按下A按鍵，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器或繼電器動(dòng)作。B） 當(dāng)按下B按鍵，實(shí)現(xiàn)LED流水燈（循環(huán)顯示）。C） 當(dāng)按下C按鍵，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼

4、管動(dòng)態(tài)掃描顯示（顯示內(nèi)容可以自己確定）。D） 當(dāng)按下D按鍵，實(shí)現(xiàn)速度里程表上顯示所測(cè)的速度和總里程數(shù)。二 、總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)組成電子鐘是由AT89C52單片機(jī)、速度里程表、LED流水燈電路、報(bào)警電路時(shí)鐘電路、動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路所組成，各部分完成功能各異。其中，單片機(jī)2.2各部分電路控制該設(shè)計(jì)運(yùn)用匯編語言來控制單片機(jī)AT89C52來實(shí)現(xiàn)LED流水燈、報(bào)警器、動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示、速度里程表功能。其中速度里程表設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測(cè)的速度顯示出來，同時(shí)也能夠累計(jì)顯示總里程數(shù)。該速度里程表能將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的寬度（傳感器將車速轉(zhuǎn)變成相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào)）實(shí)時(shí)地測(cè)量出來，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度和

5、里程，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由串口液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出所測(cè)速度。2.2 設(shè)計(jì)原理圖圖2 速度里程表電路原理圖四、硬件單元設(shè)計(jì)4.1 LED燈顯示本次課程設(shè)計(jì)中，“程序語言”通過“翻譯”軟件“翻譯”成單片機(jī)所需的二進(jìn)制代碼，單片機(jī)可工作。要用外加電源和分壓電阻來控制低電平驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮，因?yàn)閱纹瑱C(jī)不能直接高電平驅(qū)動(dòng)LED燈。如圖D1-D8和R1、R2以及R6-R11連接到單片機(jī)IO口，當(dāng)P1口某腳變低時(shí)相應(yīng)LED發(fā)光。實(shí)現(xiàn)LED燈的閃爍，只需利用編程方法依次從低位到高位逐個(gè)變?yōu)榈碗娖?，等待少許時(shí)刻再變高即可。圖6 LED燈顯示電路圖4.2 時(shí)鐘控制石英晶體振蕩器它的基本構(gòu)成大致是：從

6、一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。HMOS型MCS-51外部時(shí)鐘源的接發(fā)：在XTLA1和XTLA2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入片內(nèi)定時(shí)控制部件，其中C電容對(duì)頻率有微調(diào)作用。 4.3 數(shù)碼管顯示為了能使電路簡(jiǎn)單我們采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。數(shù)碼管不同位顯示的時(shí)間間隔可以通過調(diào)整延時(shí)程序的延時(shí)長短來完成。數(shù)碼管顯示的時(shí)間間隔也能夠確定數(shù)碼管顯示時(shí)的亮度，若顯示的時(shí)間間隔長，顯示

7、時(shí)數(shù)碼管的亮度將亮些，若顯示的時(shí)間間隔短，顯示時(shí)數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時(shí)間間隔過長的話，數(shù)碼管顯示時(shí)將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。圖3 數(shù)碼管顯示圖4.4 AT89C52AT89C52是此次課程設(shè)計(jì)的核心部分。其管腳圖如下：圖8 AT89C52管腳圖AT89C52各管腳功能如下：VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。；P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流；P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部

8、上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流；P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能： P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（串行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）；P3.3是/INT1（外部中斷1）；P3.4是T0（記時(shí)器0外部輸入）；P3.5是T1（記時(shí)器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；P3.7是/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振

9、蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。4.5 揚(yáng)聲器圖5 揚(yáng)聲器原理圖蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)

10、膜發(fā)聲的。因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO口輸出的電流較小，其TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。程序中通過改變單片機(jī)對(duì)應(yīng)IO口輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小?？梢杂袃煞N驅(qū)動(dòng)方式，即用PNP或NPN三極管電流放大電路驅(qū)動(dòng)。本電路通過一個(gè)PNP三極管9012來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)輸出高電平時(shí)，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制IO口輸出的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉，從而實(shí)

11、現(xiàn)各種可能音響的產(chǎn)生。4.6 鍵盤在MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)中設(shè)有散轉(zhuǎn)指令JMP A+DPTR，可看成是專門配合鍵入程序是整個(gè)應(yīng)用程序的核心部分。圖7 鍵盤電路鍵盤的操作，無論是按鍵或鍵盤都是利用機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。一個(gè)電壓信號(hào)通過機(jī)械觸點(diǎn)的閉合、斷開過程。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合及斷開瞬間均有抖動(dòng)過程，會(huì)出現(xiàn)一系列負(fù)脈沖。抖動(dòng)時(shí)間的長短，與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。三、參考程序ORG 0000H;程序執(zhí)行開始地址LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)start執(zhí)行ORG 0003H ;外部中斷0入口地址LJMP EXINT0ORG 001BH ;定時(shí)器T1中斷程序入口

12、LJMP INTT1 ;跳至INTT1執(zhí)行ORG 0100HMAIN:MOV SP,#10HSETB IT0SETB EASETB ET1MOV TMOD,#10HMOV TL1,#0B0H ;設(shè)置定時(shí)時(shí)間0.008sMOV TH1,#3CHMOV R0,#14HAJMP STARTSTART: LCALL KEY ;調(diào)用按鍵子程序 AJMP START KEY: MOV P1,#0F0H ; 單片機(jī)按鍵口置位MOV A,P1MOV B,AACALL DELAY2MOV A,P1CJNE A,B,K4 ; 判斷是否有鍵按下,沒有則轉(zhuǎn)移CJNE A,#0E0H,K1 ; 判斷KEYA鍵是否按下,

13、沒有則轉(zhuǎn)移AJMP KEYA ; KEYA鍵按下,執(zhí)行揚(yáng)聲器子程序K1: CJNE A,#0D0H,K2 ; 判斷KEYB鍵是否按下,沒有則轉(zhuǎn)移AJMP KEYB ; KEYB鍵按下,執(zhí)行流水燈子程序K2: CJNE A,#0B0H,K3 ; 判斷KEYC鍵是否按下,沒有則轉(zhuǎn)移AJMP KEYC ; KEYC鍵按下,執(zhí)行數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示子程序K3: CJNE A,#070H,K4 ; 判斷KEYD鍵是否按下,沒有則轉(zhuǎn)移AJMP KEYD ; KEYD鍵按下,執(zhí)行速度里程表子程序K4: RET;*揚(yáng)聲器*KEYA:MOV R7,0AHLP:MOV R6,#0FFHSETB P3.7DJNZ R6,

14、$MOV R6,#0FFHCLR P3.7DJNZ R6,$DJNZ R7,LPLCALL DELAY1RET;*流水燈*KEYB:MOV P2,#11111110BLCALL DELAY1MOV P2,#11111101BLCALL DELAY1MOV P2,#11111011BLCALL DELAY1MOV P2,#11110111BLCALL DELAY1MOV P2,#11101111BLCALL DELAY1MOV P2,#11011111BLCALL DELAY1MOV P2,#10111111BLCALL DELAY1MOV P2,#01111111BLCALL DELAY1SE

15、TB P2.7RET ;數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示KEYC: CLR P1.0MOV P0,#99HSETB P1.3 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.3MOV P0,#0B0HSETB P1.2ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.2MOV P0,#0A4HSETB P1.1ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.1MOV P0,#0F9HSETB P1.0ACALL DELAY2RET;速度里程表 KEYD:SETB EX0SETB TR1MOV DPTR,#TABLEDISPALY: MOV A,P3ANL A,#08HJN

16、Z S2;MOV 20H,31H;MOV 21H,32H;MOV 22H,33H;MOV 23H,34HMOV P0,#0FFHCLR P1.0MOV A,20HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.3 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.3MOV A,21HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.2ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.2MOV A,22HMOVC A,A+DPTRS3: MOV P0,ASETB P1.1 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.1MOV A,23H

17、MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.0ACALL DELAY2RETS2:MOV P0,#0FFHCLR P1.0MOV A,31HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.3 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.3MOV A,32HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.2ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.2MOV A,33HMOVC A,A+DPTRCLR ACC.7MOV P0,ASETB P1.1 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.1MOV A,34

18、HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P1.0ACALL DELAY2RETDELAY1: MOV R5,#25 ; 延時(shí)0.5sDL1: MOV R4,#100 DL2: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R4,DL2 DJNZ R5,DL1 RETDELAY2: MOV R4,#10 ; 延時(shí)2msDL3: MOV R3,#100DJNZ R3,$DJNZ R4,DL3RETEXINT0:PUSH PSWPUSH ACCINC 30HMOV A,30HCJNE A,#0AH,LOOP1MOV 30H,#00HINC 31HMOV A,31HCJNE A,

19、#0AH,LOOP1MOV 31H,#00HINC 32HMOV A,32HCJNE A,#0AH,LOOP1MOV 32H,#00HINC 33HMOV A,33HCJNE A,#0AH,LOOP1MOV 33H,#00HINC 34HLOOP1: INC 40HMOV A,40HCJNE A,#0AH,LOOP2MOV 40H,#00HINC 41HMOV A,41HCJNE A,#0AH,LOOP2MOV 41H,#00HINC 42HMOV A,42HCJNE A,#0AH,LOOP2MOV 42H,#00HINC 43HLOOP2: POP ACCPOP PSWRETITABLE:

20、DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H;速度計(jì)算INTT1: ;計(jì)數(shù)時(shí)間減1MOV TL1,#0B0H ;設(shè)置定時(shí)時(shí)間0.008sMOV TH1,#3CHDJNZ R0,KK1 ;計(jì)數(shù)時(shí)間是否到1S，沒到跳轉(zhuǎn)MOV 20H,40HMOV 21H,41HMOV 22H,42HMOV 23H,43HMOV 40H,#0HMOV 41H,#0HMOV 42H,#0HMOV 43H,#0HMOV R0,#14HKK1:RETI;；END五、軟件調(diào)試與硬件調(diào)試5.1 硬件調(diào)試1、從桌面或【開始】菜單選擇【程序】Keil Uvision命令，打開此軟件，進(jìn)入Keil Uvision界面。打開軟件后,在Project菜單中選擇New Project命令，打開一個(gè)新項(xiàng)目。保存此項(xiàng)目，輸入工程文件名后，并保存工程文件的目錄。2、為項(xiàng)目文件選擇一個(gè)目標(biāo)器件，即選擇8051的類型。在Data base 列表框中選擇“ATML 89C52”，確定。用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)項(xiàng)目工作區(qū)的目標(biāo)1，點(diǎn)擊右鍵在彈出的菜單中選擇“為目標(biāo)目標(biāo)1設(shè)置選項(xiàng)”。在為“為目標(biāo)目標(biāo)1設(shè)置選項(xiàng)”中，點(diǎn)擊“調(diào)試”菜單，在此菜單中可選擇使用硬件仿真或軟件仿真，若連接實(shí)驗(yàn)箱時(shí)則選擇硬件仿真，點(diǎn)擊硬件仿真選項(xiàng)后面的調(diào)試選項(xiàng)，在此對(duì)話框中選擇串口波特率，波特率為38