畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的電動(dòng)車行車儀表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目論文題目：基于單片機(jī)的電動(dòng)車行車儀表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程（嵌入式系統(tǒng)工程方向） 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱： 講師 完成日期： 2014年 5月 2日 大連東軟信息學(xué)院Dalian 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 IV基于單片機(jī)的電動(dòng)車行車儀表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要隨著節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的理念深入人心，新型能源逐漸發(fā)展起來，各種各樣的新型交通工具也普及開來，電動(dòng)自行車便是其中之一。電動(dòng)自行車不僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。人們希望電動(dòng)自行車的功用更強(qiáng)大，給人帶來

2、很多的方便。電動(dòng)車行車儀表作為電動(dòng)車的主要顯示工具，也在迅速發(fā)展，其功能有里程顯示，速度顯示，檔位顯示，更好的給駕駛員提供行駛信息。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的行車儀表，設(shè)計(jì)一個(gè)測速器對(duì)電動(dòng)車速度進(jìn)行采集、測量、計(jì)算、顯示在顯示屏上。一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)速度可調(diào)電路模擬電動(dòng)車輪；采用霍爾傳感器對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣；用單片機(jī)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算；即時(shí)速度和里程顯示在LCD1602顯示屏上。本論文主要描述電動(dòng)車行車儀表的原理和開發(fā)過程，有相應(yīng)的軟件和硬件的設(shè)計(jì)。硬件部分主要講解了系統(tǒng)使用的控制芯片STC89C52，對(duì)其進(jìn)行性能和參數(shù)上的分析。軟件部分主要講解了所采用的各個(gè)模塊不同的實(shí)現(xiàn)方法和功能。很清晰的

3、分析了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：里程/速度，霍爾元件，單片機(jī)，LCD1602大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractDesign and Implementation of Electric Bicycle Driving MeterAbstractWith energy conservation,environmental protection concept deeply rooted,gradually developed a new energy,a variety of new means of transport are also gaining in popular

4、ity,electric bike is one of them.Not just an ordinary electric bicycle transportation means of the tool,but become entertain, leisure, exercise of choice. People want to function more powerful bike, brings a lot of convenience. Driving the electric car as the main instrument display tool electric ve

5、hicles is growing rapidy, its function has mileage display, speed display, gear display, provide better travel information to the driver.The design is based microcontroller driving instrumentation, the design of a gun on the electric vehicle speed acquisition, measurement, calculation, shown on the

6、display. A DC motor speed adjustable circuit simulation electric wheel, using Hall sensors DC motor speed sampling, MCU sampling signal analysis and calculation, instant speed and mileage displayed on the LCD1602 display.This paper describes the principles of the electric car driving instrumentation

7、 and development process, have the appropriate hardware and software design. The hardware mainly on the control chip STC89C52 system used, its analysis on the performance and parameters and functions of different implementation methods used. Very clear analysis of the features and benefits pf the sy

8、stem.Key words: Mileage/speed, Hall element, Single chip microcomputer, LCD1602大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc350856362 h IAbstract PAGEREF _Toc350856363 h II第1章緒 論 PAGEREF _Toc350856364 h 11.1 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc350856365 h 11.2 課題研究內(nèi)容與方法21.3 課題研究現(xiàn)狀2第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc3508

9、56371 h 22.1 單片機(jī)介紹32.2 霍爾傳感器介紹32.3 直流電動(dòng)機(jī)介紹42.4 A/D轉(zhuǎn)換接口介紹4第3章系統(tǒng)需求分析63.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)63.2 系統(tǒng)功能需求63.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹63.2.2直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)83.2.3液晶顯示屏83.2.4按鍵73.3 系統(tǒng)非功能需求83.4 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境83.5 系統(tǒng)可行性分析93.5.1 技術(shù)可行性93.5.2 經(jīng)濟(jì)可行性9第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)104.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則104.2 硬件設(shè)計(jì)104.2.1 單片機(jī)和基本功能介紹114.2.2 單片機(jī)引腳的功能和接法114.3 硬件電路組成134.3.1 復(fù)位電路134.3.2 時(shí)鐘電路1

10、34.3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路134.3.4 LCD1602顯示電路144.4 軟件設(shè)計(jì)154.4.1 控制流程設(shè)計(jì)164.4.2 中斷子程序流程圖16第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)175.1環(huán)境配置175.2功能模塊實(shí)現(xiàn)18第6章系統(tǒng)測試226.1 測試方案226.2 測試結(jié)果22第7章結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致 謝26大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 第1章緒 論隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的發(fā)展，環(huán)境污染、交通擁堵的現(xiàn)象日益嚴(yán)重起來，新型能源，新型交通工具就顯得格外重要。電動(dòng)車滿足了人們的日常需求，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，是現(xiàn)代社會(huì)非常重要的交通工具。電動(dòng)車行車儀表則是電動(dòng)車最為重要的顯示工具。電動(dòng)自行車是以蓄電池、鋰電池等作

11、為動(dòng)力能源，具有兩個(gè)車輪，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)助力的自行車。其主要是安裝了電機(jī)、控制器、電池、操作部件和顯示儀表系統(tǒng)的現(xiàn)代化交通工具?，F(xiàn)代電動(dòng)車融合了電子、電力、材料力學(xué)、機(jī)械控制以及化工技術(shù)等高新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品，其經(jīng)濟(jì)性能、使用性能取決于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能和電池的使用長久性。本論文提出的電動(dòng)車行車儀表設(shè)計(jì)，是基于STC89C52單片機(jī)開發(fā)的。霍爾傳感器對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣，用單片機(jī)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，將速度和里程顯示在液晶屏上。論述了系統(tǒng)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)行車儀表進(jìn)行詳解。改設(shè)計(jì)操作簡單，安裝調(diào)試方便，很好的實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車儀表顯示數(shù)據(jù)，對(duì)交通工具的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。1.1 課題研究背景與意

12、義單片機(jī)現(xiàn)在滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的使用。汽車的儀表顯示，飛機(jī)上各種儀表的控制，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，電氣自動(dòng)化過程的數(shù)控和數(shù)據(jù)處理，家電上的各種應(yīng)用，銀行卡磁卡，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等等，這些都離不開單片機(jī)。還有大型的航空設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，現(xiàn)在已進(jìn)入到電氣智能化時(shí)代了。電動(dòng)車被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類在不斷的嘗試與研發(fā)過程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)電動(dòng)自行車，電動(dòng)自行車發(fā)展的目的也從最早的交通代步工具轉(zhuǎn)換成娛樂休閑運(yùn)動(dòng)的用途。隨著居民生活水平的不斷提高，電動(dòng)自行車不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是

13、成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望電動(dòng)車的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來更多的方便。電動(dòng)車行車儀表作為電動(dòng)車的一大輔助工具也正是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時(shí)間、顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。1.2 課題研究內(nèi)容與方法本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機(jī)等部件設(shè)計(jì)一個(gè)可用LCD1602實(shí)時(shí)顯示里程和速度的電動(dòng)車行車儀表。本文主要介紹了電動(dòng)車的速度里程表的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。電動(dòng)車行車儀表，其主要功能是能線性調(diào)節(jié)車速、記錄和顯示行駛里程。本設(shè)計(jì)采用以單

14、片機(jī)為中心的控制元件的調(diào)速系統(tǒng)。利用霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的車把調(diào)速，把電壓信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)IO口，控制占空比，再經(jīng)過信號(hào)放大控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。速度顯示利用開關(guān)型霍爾傳感器采集兩高點(diǎn)間的時(shí)間計(jì)算速度，通過串行口輸出顯示。本文對(duì)該課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，包括硬件和軟件方案的設(shè)計(jì)；具體介紹了電動(dòng)車的行車儀表硬件設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)的選擇、傳感器的選擇、顯示電路的設(shè)計(jì)；然后描述了電動(dòng)車行車儀表的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理程序的設(shè)計(jì)、顯示程序的設(shè)計(jì)；最后針對(duì)仿真過程遇到的問題進(jìn)行了具體說明與分析，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。硬件電路包括：STC89C52單片機(jī)的外圍電路以及LCD1602顯示電路等。軟件設(shè)

15、計(jì)包括：芯片的初始化程序、定時(shí)中斷采樣子程序、顯示子程序。1.3 課題研究現(xiàn)狀隨著電動(dòng)車行業(yè)不斷發(fā)展，僅僅顯示里程、車速、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電池電量的傳統(tǒng)儀表已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代車主的需求，電動(dòng)車儀表通過不斷升級(jí)逐漸向集成化、智能化等方面發(fā)展。新一代數(shù)字化電動(dòng)車儀表集成了更多的控制和駕駛輔助信息，能夠更好的滿足消費(fèi)者對(duì)精度、靈敏度等性能的要求，顯示也更為直觀，收到越來越多用戶的追捧。目前我國電動(dòng)車儀表占據(jù)了電子總市場的10%，快速發(fā)展的同時(shí)電動(dòng)車儀表企業(yè)在發(fā)展中面臨著眾多挑戰(zhàn)，智能化儀表曲高和寡等不勝枚舉。我國的電動(dòng)車行車儀表與國外發(fā)達(dá)國家相比，技術(shù)水平有相當(dāng)大的差距。當(dāng)今國外發(fā)達(dá)國家普遍使用全數(shù)字式行

16、車儀表，而且絕大部分是基于CAN總線的步進(jìn)電動(dòng)式行車儀表，并且正積極準(zhǔn)備向更高方向發(fā)展。而國內(nèi)真正民族儀表廠，還沒有批量生產(chǎn)出該類型的儀表，只有德國VDO公司和美國德科公司在我國設(shè)廠生產(chǎn)。雖然國內(nèi)儀表界一致看好全數(shù)字式行車儀表，特別是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式儀表。但我國民族儀表生產(chǎn)廠家從事儀表設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，絕大部分還不具備這方面的知識(shí)能力，自主開發(fā)還不具備技術(shù)條件，儀表機(jī)芯技術(shù)便是其中一例?，F(xiàn)在可以肯定地說，帶ECU的全數(shù)字式儀表，特別是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式儀表，是當(dāng)今和未來一段時(shí)間儀表的主導(dǎo)技術(shù)。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1 單片機(jī)介紹MCS-51系列單片機(jī)由于其具有集成度高、

17、處理功能強(qiáng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、易于使用等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制、智能儀器儀表、辦公室自動(dòng)化、家用電器等諸多領(lǐng)域得到廣泛的普及和應(yīng)用。STC89C52是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，STC89C52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。STC89C52單片機(jī)與STC89C51單片機(jī)從外形看是完全一樣的，其指令系統(tǒng)、引腳信號(hào)、總線等完全一致（完全兼容），也就是說在STC89C52下開發(fā)的軟件完全可以在STC89C51上應(yīng)用，反過來，在STC89C51下開發(fā)的軟件也可以在S

18、TC89C52上應(yīng)用。這兩種單片機(jī)外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)都一樣，它們之間的主要差別在于芯片的制造工藝上。STC89C51的制造工藝是在STC89C52基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。STC89C51系列單片機(jī)采用的是HMOS工藝：高速度、高密度；STC89C51系列單片機(jī)采用的是CHMOS工藝：高速度、高密度、低功耗；也就是說STC89C51單片機(jī)是一種低功耗單片機(jī)。STC89C52系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在（P1.7-P1.0），有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做單個(gè)按鍵檢測、多個(gè)按鍵檢測等。供給工作電壓后進(jìn)行復(fù)位，然后P1的I/O口為弱

19、上拉，使用者可以通過編程設(shè)置把8路通道中的每一個(gè)設(shè)定為A/D轉(zhuǎn)換模式，不用作A/D轉(zhuǎn)換使用的I/O口可以仍舊作普通I/O口工作。2.2 霍爾傳感器介紹霍爾式傳感器為載流半導(dǎo)體在磁場中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電動(dòng)勢形式的傳感器。1897年，霍爾效應(yīng)是被美國物理學(xué)家霍爾在金屬材料中發(fā)現(xiàn)，沒有廣泛應(yīng)用的原因是霍爾效應(yīng)太弱。半導(dǎo)體技術(shù)開始飛速發(fā)展，霍爾元件使用半導(dǎo)體材料而制成的，其得到非常廣泛的應(yīng)用和發(fā)展是因?yàn)榛魻栃?yīng)顯著。用途是用于傳感器測量電流、磁場、抗壓力、重力加速度、震動(dòng)等反面的測量?；魻栃?yīng)是置于磁場中靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個(gè)

20、面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象成為霍爾效應(yīng)，該電勢成為霍爾電勢，半導(dǎo)體薄片成為霍爾元件。如圖2.1所示，在垂直于外磁場B的方向上放置一個(gè)導(dǎo)電板，導(dǎo)電板通以電流I。導(dǎo)電板中的電流是金屬中自由電子在電場作用下的定向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，每個(gè)電子受洛侖磁力的作用。圖2.1 霍爾效應(yīng)的原理圖一般金屬材料載流子遷移率很高，但電阻很小；二絕緣材料電阻率極高，但載流子遷移率很低。故只有半導(dǎo)體材料適于制造霍爾片。目前常用的霍爾元件材料有鍺、硅等半導(dǎo)體材料。其中N型鍺容易加工制造，其霍爾系數(shù)、溫度性能和線性度都較好。N型硅的線性度最好，其霍爾系數(shù)、溫度性能通N型鍺相近。當(dāng)霍爾元件自身溫度升高10度時(shí)，所流過的激勵(lì)電流成為額定

21、電流。以元件允許最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流成為最大允許激勵(lì)電流。因霍爾電勢隨激勵(lì)電流增加而增加，所以，使用中希望選用盡可能大的激勵(lì)電流，因而需要知道元件的激勵(lì)電流被最大允許?；魻栐纳岱绞奖桓倪M(jìn)，可以增加激勵(lì)電流。他的電阻值激勵(lì)電極成為輸入電阻，電壓源是霍爾電機(jī)對(duì)外電路的輸出，輸出電阻是它電源內(nèi)部的阻值。當(dāng)霍爾式的元件激勵(lì)電力為I時(shí)，若元件所處位置感應(yīng)的磁強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。在外加磁場為零，霍爾元件用交流激勵(lì)是，輸出的電極除了交流不等位電勢外，還有一直流電勢，成為寄生直流電勢。在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流下，溫度每變化1度時(shí)，霍爾電勢變化的百分率成為霍爾電勢溫

22、度系數(shù)。2.2 直流電動(dòng)機(jī)介紹直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)類，其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部分由電鐵芯、電樞、換向器等裝置組成。電樞鐵芯部分：其作用是嵌放電樞繞組和顛末磁通，為了下降電機(jī)工作時(shí)電樞鐵芯中發(fā)作的渦流損耗和磁滯損耗。電樞部分：作用是發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電勢，而進(jìn)行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強(qiáng)度漆包線。換向器又稱整流子，在直流電想法中，它的作用是將電刷上的直流電源變換成電樞繞組內(nèi)的溝通電流，是電磁轉(zhuǎn)矩的傾向穩(wěn)定不變，在直流發(fā)電機(jī)中，它將電樞繞

23、組溝通電動(dòng)勢變換為電刷端上輸出地直流電動(dòng)勢。2.3 A/D轉(zhuǎn)換接口介紹在單片機(jī)測控應(yīng)用系統(tǒng)中，被采集的實(shí)時(shí)信號(hào)有許多是連續(xù)變化的物理量。由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，因此需要將連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，即A/D轉(zhuǎn)換。單片機(jī)接口和轉(zhuǎn)換器接口具有硬、軟件間的相互依賴。通常說，單片機(jī)的接口和轉(zhuǎn)換器的接口是數(shù)字量輸出線間的連接方式，結(jié)束信號(hào)的轉(zhuǎn)換和時(shí)鐘不同方式的連接。單片機(jī)的連接方式是和轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出線的內(nèi)部不同的結(jié)構(gòu)有關(guān)。輸出緩沖器內(nèi)部有不同的三態(tài)，單片機(jī)能與其直接相連。內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沒有鎖存器的ADC，是單片機(jī)與鎖存器相連。在一定的情況下，控制功能的增強(qiáng)，相連的有三臺(tái)鎖存數(shù)據(jù)輸出緩沖器。還有，隨著位

24、數(shù)的不同，單片機(jī)連接ADC的方法也不同。對(duì)于8位ADC，其數(shù)字輸出線可與8位單片機(jī)數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)相接。對(duì)于8位以上的ADC，與8位單片機(jī)相接就不那么簡單了。第3章系統(tǒng)需求分析3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)電動(dòng)車行車儀表，其主要的功能是能線性調(diào)節(jié)車速，最終還是直流電機(jī)調(diào)速問題，本設(shè)計(jì)采用脈寬調(diào)制以單片機(jī)為中心控制元件的調(diào)速系統(tǒng)。利用霍爾線性傳感器實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的車把調(diào)速，把電壓信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)IO口，控制占空比，再經(jīng)過信號(hào)放大控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。速度顯示利用開關(guān)型霍爾傳感器采集兩高點(diǎn)評(píng)的時(shí)間計(jì)算速度，通過串行口輸出顯示。電動(dòng)車行車儀表框架圖如圖3.1所示圖3.1 總體設(shè)計(jì)方框圖3.2 系統(tǒng)功能需求3.2.1單

25、片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)中最基本的一個(gè)模塊，它被叫做單片機(jī)最小系統(tǒng)，最可以體現(xiàn)出它的每一部分對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的重要性。單片機(jī)是單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心。單片機(jī)的ROM中燒寫核心的控制程序，整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)都是靠著單片機(jī)的核心程序控制才能實(shí)現(xiàn)。硬件固然重要，沒有軟件控制也是無法實(shí)現(xiàn)功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)中還包含這晶振電路，如果說單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，那么晶振就是系統(tǒng)的心臟，它源源不斷的向系統(tǒng)輸送著“血液”脈沖。它是系統(tǒng)運(yùn)行、通信的介質(zhì)和載體。有了它有了他以后，系統(tǒng)才能夠正常的運(yùn)行。1.中央處理器（CPU）中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運(yùn)算和控制功能。2.內(nèi)部存

26、儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是由大量的寄存器所組成，其中每一個(gè)寄存器就稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元。3.定時(shí)/計(jì)數(shù)器單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事件，由單片機(jī)的外部電路提供計(jì)數(shù)信號(hào)；而定時(shí)器是由單片機(jī)內(nèi)部提供一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)信號(hào)。4.中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用的一種實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而大大提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。5.串行I/O接口串行I/O口的數(shù)據(jù)各位按順序傳輸，其特點(diǎn)是需要一對(duì)傳輸線，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。6.并行I/O接口并行I/O接口

27、的數(shù)據(jù)所有位同時(shí)傳送。其特點(diǎn)是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動(dòng)態(tài)顯示。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.2。圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.2直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作的主要部分，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車行車儀表各項(xiàng)功能的關(guān)鍵。它的作用直接影響到系統(tǒng)的功能。直流電動(dòng)機(jī)通過單片機(jī)進(jìn)行控制，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由于單片機(jī)的工作電壓和電流較小，為了保證系統(tǒng)的安全，采用驅(qū)動(dòng)電路的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)。3.2.3液晶顯示屏顯示模塊主要是顯示電動(dòng)車車輪的行駛速度，行駛里程，行駛檔位。由顯示屏上的數(shù)據(jù)了解到電動(dòng)車處于一個(gè)什么樣的行駛狀態(tài)，簡單明了。顯

28、示模塊采用LCD1602液晶顯示屏，設(shè)置參數(shù)過程中，較為復(fù)雜，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的市場化和大眾化，采用LCD1602可以充分提示使用者完成設(shè)置過程。3.2.4按鍵按鍵模塊的功能是調(diào)節(jié)電動(dòng)車行車檔位，電動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，模擬了電動(dòng)車上按鈕的設(shè)置，駕駛者能更好更靈活地操控電動(dòng)車。3.3 系統(tǒng)非功能需求1. 性能本系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車行駛過程中的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，能更簡潔明了地了解到行駛狀態(tài)。電動(dòng)車儀表在電動(dòng)車行駛過程中要具備可靠性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等因素?？煽啃泽w現(xiàn)在電動(dòng)車行駛過程中儀表能正常工作；準(zhǔn)確性體現(xiàn)在儀表能準(zhǔn)確無誤的把電動(dòng)車的行駛信息、狀態(tài)體現(xiàn)到儀表上；穩(wěn)定性體現(xiàn)在儀表能長期工作，耐久，不易損壞。本系統(tǒng)有

29、著優(yōu)良的性能，能滿足人們的日常使用。2. 成本電動(dòng)車行車儀表的組成元件價(jià)格適中，沒有特別精細(xì)，精貴的元件，組裝調(diào)試成品后售價(jià)不會(huì)太高，相信大眾是會(huì)選擇這款產(chǎn)品。3.4 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件環(huán)境：450*2MHZ/40G/1024MB/40G/軟件環(huán)境：windows xp/windows 73.5 系統(tǒng)可行性分析3.5.1 技術(shù)可行性本系統(tǒng)選用的單片機(jī)是目前流行的51內(nèi)核的8位單片機(jī)，使用的89單片機(jī)是以8051單片機(jī)是兼容系列。其芯片引腳和51單片機(jī)是一樣的，所以，當(dāng)用89系列單片機(jī)替代51系列單片機(jī)時(shí)，可直接進(jìn)行代換，不管采用40引腳或44引腳的產(chǎn)品，只要用相同引腳的89單片機(jī)取代51單片機(jī)

30、即可。89單片機(jī)內(nèi)含F(xiàn)LASH，程序修改可以在開發(fā)過程中非常容易地進(jìn)行，試驗(yàn)的反復(fù)進(jìn)行，開發(fā)周期就被縮短，同時(shí)可以保證用戶的體統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，而且可以隨用戶的需要而發(fā)展，能使系統(tǒng)不斷追隨用戶的最新要求。STC89C52具有豐富的資源，而且性價(jià)比很高，對(duì)于一個(gè)有市場意義的項(xiàng)目來說成本的控制是非常重要的。系統(tǒng)由霍爾傳感器脈沖檢測電路、LCD1602液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、主控單片機(jī)系統(tǒng)組成，霍爾傳感器把車輪的每周期信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖傳送給單片機(jī)，單片機(jī)通過判斷脈沖周期計(jì)算出轉(zhuǎn)速及路程，通過數(shù)據(jù)穩(wěn)定處理等程序，得出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定近似值，通過LCD1602液晶屏顯示，并記錄總路程于內(nèi)部掉電存儲(chǔ)，能保證掉電數(shù)據(jù)不

31、丟失。里程、速度等都是由霍爾元器件測量。通過頻率計(jì)輸出脈沖，代表車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，已知自行車輪胎的半徑為50cm，輪子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，安裝在車輪輻條上的磁鋼接近霍爾傳感器一次，傳感器送一個(gè)脈沖信號(hào)給單片機(jī)的外部中斷計(jì)數(shù)器T0，產(chǎn)生一次中斷，圈數(shù)加一。圈數(shù)*2*0.5即為車前進(jìn)距離，而通過單片機(jī)T0定時(shí)器記錄時(shí)間，間隔1秒，1秒內(nèi)的前進(jìn)距離除以時(shí)間1秒，得到1秒內(nèi)的當(dāng)前速度。而總里程L除以總時(shí)間t得到平均速度10。3.5.2 經(jīng)濟(jì)可行性本系統(tǒng)有著非常良好的經(jīng)濟(jì)性，定位、定價(jià)都不會(huì)太高。系統(tǒng)各組成元件都是經(jīng)過細(xì)心挑選的，元件都有著非常可靠地性能。我們的工藝優(yōu)良，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到日常使用標(biāo)準(zhǔn)。我們的電動(dòng)車

32、行車儀表是一款性價(jià)比非常高的產(chǎn)品。第4章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則對(duì)基于單片機(jī)的電動(dòng)車行車儀表進(jìn)行系統(tǒng)的分析與整理后，功能模塊化，減少重復(fù)的軟件和硬件程序，提高系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)效率。本系統(tǒng)基于STC89C52的電動(dòng)車行車儀表首要目標(biāo)是能夠滿足電動(dòng)車日常行駛數(shù)據(jù)的顯示，保證整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤的運(yùn)行，并且長時(shí)間處于工作狀態(tài)中。系統(tǒng)有優(yōu)良的性能，軟硬件完好地結(jié)合，并有一定的拓展性。系統(tǒng)采用先進(jìn)的運(yùn)行方式，運(yùn)行單片機(jī)自身的命令系統(tǒng)，便于日后的維護(hù)工作。4.2硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件部分由核心控制模塊、按鍵輸入模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊組成。核心控制模塊有STC89C52芯片、復(fù)位電

33、路、時(shí)鐘組成；輸入模塊有2個(gè)獨(dú)立按鍵組成；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由L298N芯片組成，顯示模塊有LCD1602組成，信號(hào)采集有霍爾傳感器完成。硬件系統(tǒng)總電路圖如圖4.1所示。圖4.1 硬件系統(tǒng)總電路圖4.2.1單片機(jī)和基本功能介紹STC89C52系列單片機(jī)的ADC模式是逐級(jí)比較型ADC。逐級(jí)比較型ADC由一個(gè)比較器模塊和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，經(jīng)過逐級(jí)比較方式，由最高位（MSB）開始，依次地將每一個(gè)輸入模擬電壓與內(nèi)部的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較計(jì)算，經(jīng)過幾次比較后，轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)逐次貼近輸入的模擬量對(duì)應(yīng)值。逐級(jí)比較型A/D轉(zhuǎn)換器不但速度迅速，而且功耗超低，性能卓越。52子系列的基本產(chǎn)品是8032、8052

34、和8752三種機(jī)型。51子系列和52子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256B；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器增至8KB；3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源。其他性能與51子系列相同。8051派生產(chǎn)品是各個(gè)廠家一8051為基本內(nèi)核而推出的單片機(jī)產(chǎn)品。這些派生產(chǎn)品在8051內(nèi)核基礎(chǔ)上增加了存儲(chǔ)器、通信接口和實(shí)時(shí)控制部件的數(shù)量與種類，增強(qiáng)了8051單片機(jī)的調(diào)試與應(yīng)用能力。這些增強(qiáng)型的8051單片機(jī)產(chǎn)品都是基于CMOS工藝的，通常稱為80C51系列單片機(jī)。雖然這些單片機(jī)產(chǎn)品在某些方面存在差異，但它們的基本結(jié)構(gòu)和功能是相同的。51單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)并行I/O、串行口、定時(shí)器/計(jì)

35、數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件4.2.2單片機(jī)引腳的功能和接法STC89C52有兩種時(shí)鐘方式，片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩是其中一種方式，有需要接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容取值是10p-30p。外部時(shí)鐘方式是另一種，XTAL1接地，從XTAL2腳輸入的是外部時(shí)鐘的信號(hào)。復(fù)位的信號(hào)的副用腳功能，設(shè)計(jì)中僅用到復(fù)位功能，有效的是高電平。當(dāng)8051通電，開始工作的時(shí)鐘電路，在其出現(xiàn)在24個(gè)時(shí)鐘周期的高電平的引腳，系統(tǒng)即將開始進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位完成后，進(jìn)行指向的程序計(jì)數(shù)器，輸出高電平的引腳是P0-P3，寫入07H的堆棧指針開始寫入，沒有被用到的專用寄存器被清零。高電平變?yōu)榈碗娖胶?，系統(tǒng)會(huì)開始執(zhí)行程序，是從地址0000

36、H開始。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于0.5V的低電平。STC89C52的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，本文中將單片機(jī)設(shè)計(jì)為自動(dòng)復(fù)位。Pin30:，ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。不訪問外部鎖存器時(shí)，ALE端由正脈沖信號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率的1/6。本設(shè)計(jì)中單片機(jī)所采用的時(shí)鐘頻率為12MHz，則ALE腳的輸出頻率為500kHz,輸入輸出(I/O)引腳：Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin8為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pi

37、n17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，其中P30-P3.7的可以作為第二功能使用。其第二功能定義如下：P3.0：RXD（串行輸入口）P3.1：TXD（串行輸出口）P3.2：（外部中斷0輸入）P3.3：（外部中斷1輸入）P3.4：T0（定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入）P3.5：T1（定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入）P3.6：（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出）P3.7：（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出）對(duì)于有單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有EPROM的(例如87C51)，脈沖和電源是專門為寫程序提供的。它們也由第二功能的引腳不同形式提供，如圖表4.2。表4.2 P3口引腳與第二功能引腳第二功能信號(hào)名稱P3.0RXD數(shù)據(jù)接收的串行形式P3.

38、1TXD數(shù)據(jù)接收的串行形式P3.2申請(qǐng)的外部中斷0P3.3申請(qǐng)的外部中斷1P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6外部RAM寫選通P3.7外部RAM讀選通4.3硬件電路組成4.3.1復(fù)位電路STC89C52單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳RET為STC89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲(chǔ)器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在STC89C52的時(shí)鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RET保持高電平，則STC89C52循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RET由高電平變成低電平以后，STC89C

39、52才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路。單片機(jī)復(fù)位通過按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動(dòng)復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容C相當(dāng)于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使STC89C52全機(jī)自動(dòng)復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕即可。按下按鈕，則直接把+5V加到了RET/VPD端從而復(fù)位稱為手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。上電復(fù)位：STC89C52系列單片機(jī)為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電

40、回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。4.3.2時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是為系統(tǒng)提供時(shí)鐘脈沖的，是系統(tǒng)電路中必不可少的一部分。時(shí)序是電路控制的一部分，數(shù)據(jù)的傳輸是以時(shí)鐘脈沖為基礎(chǔ)的。本系統(tǒng)中使用了22.1184MHz 的晶振為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。在CAN通信網(wǎng)絡(luò)中，22.1184MHz是典型的波特率選型，所有節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)都采用22.1184MHz晶振。因?yàn)镃AN

41、通信中節(jié)點(diǎn)波特率必須相同。4.3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路脈寬調(diào)制（PWM）。控制方式就是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到會(huì)有相等脈沖的一些幅值，所需要的波形和正弦波都會(huì)用這些脈沖來代替的，相應(yīng)的輸出就會(huì)變的平滑一些。調(diào)制脈沖寬度是會(huì)按一定的規(guī)則，可以改變其輸出頻率，也可以變換可變電路輸出電壓的大小。PWM是單片機(jī)上常用的模擬量輸出方法，通過外接的轉(zhuǎn)換電路，可以將占空比不同德爾脈沖變成不同的電壓，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而得到不同的轉(zhuǎn)速。程序中通過調(diào)整輸出脈沖占空比來調(diào)節(jié)輸出模擬電壓。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖4.3所示。圖4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4.3.4LCD1602顯示電路LCD1602是內(nèi)置控制器的

42、12832點(diǎn)陣式液晶顯示屏，通過對(duì)控制器的編程可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏的各種顯示應(yīng)用。LCD1602特點(diǎn)如下?？梢燥@示數(shù)字、字母、特殊字符、圖形和漢字等；具有七種指令。顯示內(nèi)容為128列32行，全屏幕點(diǎn)陣。IC內(nèi)部自帶了8 139個(gè)1616點(diǎn)陣中文字庫和126個(gè)168字母符號(hào)，并提供4個(gè)1616點(diǎn)陣的自定義字功能，與CPU接口采用8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8條控制線。功耗低，最大工作功耗為15 mW。工作溫度：-10+55，存儲(chǔ)溫度：-20+60。LCD和單片機(jī)組合是現(xiàn)在市場上非常流行的一種組合。本系統(tǒng)選用C8051F040主要是因?yàn)樗褂玫母咚?、流水線結(jié)構(gòu)CIP-51 內(nèi)核（兼容8051）。C80

43、51F040為C8051F系列比較典型的一款芯片，也是基于8051類單片機(jī)開發(fā)的比較高端的芯片。所以這個(gè)系統(tǒng)代碼及設(shè)計(jì)兼容性極好。而且C8051F040作為比較高端的芯片有很大的開發(fā)潛能。LCD是一款擁有強(qiáng)大顯示能力的顯示屏，在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。LCD顯示屏模塊自有操作指令，而且外部接口簡單，對(duì)于設(shè)計(jì)非常簡單。12832是一款可以顯示漢字的比較基礎(chǔ)的顯示屏，性價(jià)比在同理商品中最高的。本系列液晶顯示模塊向用戶提供了11 條指令，晶模塊內(nèi)部中的控制器一共有11條控制指令，指令表如圖4.4：表:4.4 LCD1602控制指令表另外，在每次訪問模塊之前，MPU應(yīng)首先檢測忙標(biāo)志BF，確認(rèn)BF=

44、0后，訪問過程才能進(jìn)行。序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示，DDRAM存入20H，光標(biāo)至左上角，AC清零00000000012光標(biāo)返回，DDRAM內(nèi)容保持，AC清零000000001*3輸入的模式形式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5字符的位置和光標(biāo)000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器尋址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器尋址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容4.4 軟件設(shè)計(jì)程

45、序設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來，也就是編制計(jì)算機(jī)的程序，在設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)。軟件的質(zhì)量直接影響整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)因系統(tǒng)而異，但程序設(shè)計(jì)總是有共同特點(diǎn)及其規(guī)律的。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過程。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進(jìn)行程序編寫的過程。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，從而更快地解決問題。所以說，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件

46、設(shè)計(jì)緊密地結(jié)合在一起。 基于霍爾傳感器自行車的速度里程表的軟件設(shè)計(jì)包括上電初始化程序、中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、LED顯示子程序、延時(shí)子程序等幾大部分。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)。4.4.1 控制流程設(shè)計(jì) 圖4.5 系統(tǒng)的總體框架流程圖4.4.2中斷子程序流程圖 圖4.6 中斷子程序流程圖大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1環(huán)境配置在Keil軟件中設(shè)置產(chǎn)生HEX文件，并將晶振頻率設(shè)為12MHZ，如圖5.1所示。圖5.1 Keil軟件設(shè)置設(shè)置好Keil軟件后，打開程序進(jìn)行編譯，編譯情況如圖5.2所示。圖5.2 Keil軟件編譯打開STC_ISP_V4

47、88軟件，選擇單片機(jī)類型為STC89C52RC，選擇串行口為COM1，設(shè)置波特率為115200B，單擊下載按鈕，之后重啟系統(tǒng)。測試自動(dòng)澆花器能否達(dá)到預(yù)期效果，若能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)則調(diào)試結(jié)束，否則修改相應(yīng)程序后重復(fù)步驟1和步驟2，直到能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。TC_ISP_V488軟件操作界面如圖5.3所示。圖5.3 調(diào)試軟件界面5.2功能模塊實(shí)現(xiàn)主函數(shù)的實(shí)現(xiàn)void main(void) uchar sp=1,fx=0;Delay400Ms(); /啟動(dòng)等待，等LCM講入工作狀態(tài) LCMInit(); /LCM初始化 Delay5Ms(); /延時(shí)片刻(可不要)TMOD=0 x12; /* 設(shè)定T0的工作模

48、式為2，T1為工作方式1，T1用來計(jì)時(shí)1s，T0用來產(chǎn)生PWM信號(hào) */ TH0=0 x9c; /* 裝入定時(shí)器的初值，用來產(chǎn)生PWM信號(hào) */ TL0=0 x9c; TH1=(65536-50000)/256; /裝入定時(shí)器初值，用來計(jì)時(shí)1sTL1=(65536-50000)%256;EA=1; /* 開中斷 */ ET0=1; /* 定時(shí)器0允許中斷 */ ET1=1; /定時(shí)器1允許中斷TR0=1; /* 啟動(dòng)定時(shí)器0 */ TR1=1; /啟動(dòng)定時(shí)器1EX0=1;/開外部中斷0IT0=1;/下降沿觸發(fā)方式key=1; while(1) DisplayListChar(0,0,DISTA

49、NCE:);DisplayOneChar(9,0,distance/10000+0 x30);DisplayOneChar(10,0,distance/1000%10+0 x30);DisplayOneChar(11,0,distance/100%10+0 x30);DisplayOneChar(12,0,distance/10%10+0 x30);DisplayOneChar(13,0,distance%10+0 x30);DisplayOneChar(14,0,M);DisplayListChar(0,1,SPEED:);DisplayOneChar(6,1,speed/1000+0 x3

50、0);DisplayOneChar(7,1,speed/100%10+0 x30);DisplayOneChar(8,1,speed/10%10+0 x30);DisplayOneChar(9,1,speed%10+0 x30);DisplayListChar(10,1,M/S);if (key=0) /按鍵2按下，值+1 Delay5Ms(); if(key=0) sp+; /按鍵按下后，速度檔位+1if(sp=5) /速度檔位=5時(shí)，速度檔位歸1sp=1; while(key=0);if (key2=0) /按鍵2按下 Delay5Ms(); if(key2=0) fx=!fx; /方向取

51、反，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng) while(key2=0);if(fx=0) /當(dāng)方向正向時(shí)if(sp=1) /當(dāng)速度檔位為1時(shí)motor(1,40); /控制電機(jī)用占空比20%正轉(zhuǎn)DisplayOneChar(14,1,F);DisplayOneChar(15,1,1);if(sp=2) /當(dāng)速度檔位為2時(shí)motor(1,60); /控制電機(jī)用占空比40%正轉(zhuǎn)DisplayOneChar(14,1,F);DisplayOneChar(15,1,2);if(sp=3) /當(dāng)速度檔位為3時(shí)motor(1,80); /控制電機(jī)用占空比60%正轉(zhuǎn)DisplayOneChar(14,1,F);DisplayOneC

52、har(15,1,3);if(sp=4) /當(dāng)速度檔位為4時(shí)motor(1,100); /控制電機(jī)用占空比80%正轉(zhuǎn)DisplayOneChar(14,1,F);DisplayOneChar(15,1,4);if(fx=1) /當(dāng)方向?yàn)榉聪驎r(shí)，與正向同理，速度值為負(fù)數(shù)if(sp=1)motor(1,-40);DisplayOneChar(14,1,B);DisplayOneChar(15,1,1); if(sp=2)motor(1,-60);DisplayOneChar(14,1,B);DisplayOneChar(15,1,2);if(sp=3)motor(1,-80);DisplayOne

53、Char(14,1,B);DisplayOneChar(15,1,3);if(sp=4)motor(1,-100);DisplayOneChar(14,1,B);DisplayOneChar(15,1,4); 大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6章系統(tǒng)測試軟件測試是一項(xiàng)非常重要而且復(fù)雜化的步驟。軟件測試在軟件的整個(gè)生存期中起著重要的作用，能夠驗(yàn)證軟件的存在的不足和問題，對(duì)于軟件的質(zhì)量保證是不可缺少的一部分。本系統(tǒng)測試已下幾個(gè)方面。6.1 測試方案軟件測試：使用Keil軟件分別單步運(yùn)行程序和全速運(yùn)行，都無錯(cuò)誤報(bào)告。程序軟件仿真通過。硬件測試：電路板焊接完成以后，根據(jù)原理圖使用電壓表在電路板上進(jìn)行

54、點(diǎn)測試，檢查導(dǎo)線連接的焊盤是否有短路和短路現(xiàn)象。測試結(jié)果為電路中焊點(diǎn)部分有虛焊現(xiàn)象存在，有點(diǎn)烙鐵進(jìn)行簡單修補(bǔ)后電路板導(dǎo)線全部通過測試。沒有短路和斷路現(xiàn)象存在。硬件仿真測試：使用偉福仿真器對(duì)單片機(jī)進(jìn)行仿真，首先進(jìn)行單步運(yùn)行，可以觀察查看相應(yīng)寄存器中的數(shù)據(jù)變化，根據(jù)觀察寄存器中的數(shù)據(jù)變化與預(yù)想的相同。系統(tǒng)運(yùn)行正常，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能。EDA仿真軟件：仿真軟件使用Proteus，它是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA仿真軟件。它以強(qiáng)大的功能和良好的仿真效果而聞名。Proteus仿真基本步驟：第一步是將電路圖的硬件及連線布置在Proteus中，Proteus的數(shù)據(jù)庫

55、非常豐富?；镜碾娮悠骷及趦?nèi)，所以電路布置簡單。而且電路布置沒有特殊的參數(shù)要求。第二步將代碼和電路連接起來。即將代碼和硬件電路進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)控制。點(diǎn)擊開始，即可仿真。仿真結(jié)果基本完成了顯示系統(tǒng)的基本功能，可以對(duì)通信的數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的顯示。6.2測試結(jié)果下圖6.1為電動(dòng)車行車儀表整體實(shí)物圖，電池盒為整體電路的電源提供，電路主板則為核心控制輸入和輸出，飲料灌上固定直流電動(dòng)機(jī)，CD光盤則模擬電動(dòng)車輪，霍爾傳感器在直流電動(dòng)機(jī)下方進(jìn)行信號(hào)的采集。圖6.1 電動(dòng)車行車儀表整體實(shí)物圖下圖6.2為電動(dòng)車行車儀表主控電路板，電路板上的單片機(jī)則為核心控制系統(tǒng)，LCD1602上顯示行駛的速度、里程、檔位，電路

56、板上的按鍵控制檔位和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 圖6.2 電動(dòng)車行車儀表主控電路板第7章結(jié)論隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，單片機(jī)應(yīng)用的模式、方法也在不斷發(fā)展。一方面，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，其外圍連接了種類繁多的外設(shè)，甚至進(jìn)入了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如很多單片機(jī)的工業(yè)控制系統(tǒng)采用多機(jī)分布系統(tǒng)；另一方面，單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用又使其體積越來越小，器件引腳數(shù)目要求盡量減少。這兩種不同的趨勢，對(duì)單片機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展產(chǎn)生了不同的影響。近年來，串行接口設(shè)備憑借其控制靈活、接口簡單、占用資源少等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)測控、儀器儀表等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，這種發(fā)展趨勢加強(qiáng)了單片機(jī)串行通信功能，使串行通信技術(shù)成為了單片機(jī)應(yīng)用

57、技術(shù)的重要組成部分。單片機(jī)外圍接口器件不斷推陳出新，數(shù)據(jù)通信芯片、串行存儲(chǔ)器、數(shù)字化傳感器、液晶顯示器等的推出，也要求單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)人員進(jìn)一步關(guān)注單片機(jī)的各種新型接口應(yīng)用技術(shù)。該課題的主要任務(wù)是開發(fā)一個(gè)以單片機(jī)為核心的自行車的速度里程表。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件部分和軟件部分，電路的簡潔性是硬件部分主要考慮的，需要做大限度的建華電路，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)是用C語言編寫的，不同模塊分別編寫，有較高的可讀性。系統(tǒng)的可行性是通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證過的，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?速度的計(jì)算功能。本課題對(duì)STC89C52芯片和Altium Designer 9軟件，有深入了解，并以此

58、為前提，對(duì)整體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能，包括軟件和硬件，都有較為深入的思考和探索，進(jìn)行連續(xù)的檢測，終于完成了電動(dòng)車行車儀表軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。對(duì)硬件的設(shè)計(jì)，通過Altium Designer 9，完成了以STC89C52作為中心的核心處理模塊的硬件設(shè)計(jì)，把硬件裝配到電路板上，經(jīng)過調(diào)試和測驗(yàn)所有功能均以實(shí)現(xiàn)并且好用，以達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。在軟件設(shè)計(jì)的過程中，利用了Keil這個(gè)軟件在程序錄入和調(diào)試的時(shí)候的優(yōu)越性，讓我能夠在編寫軟件的時(shí)候很方便的發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤，現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用Keil對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行調(diào)試。對(duì)于PROTEUS這款軟件，也能熟練掌握電路設(shè)計(jì)仿真。參考文獻(xiàn)1 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20042 馬忠梅. 單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M，北京航空航天大學(xué)出版社，20033 李成輝. 傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及應(yīng)用M，國防工