自動(dòng)化畢業(yè)論文

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題目 ： 基于 STC的 智能車燈參數(shù)測(cè)試儀的開發(fā)與 設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院（直屬學(xué)部）： 延陵學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 08 自 Y2 學(xué)生姓名： 張楠楠 學(xué)號(hào)： 08121336 指導(dǎo)教師姓名： 蔣渭忠 職稱： 副教授 評(píng)閱教師姓名： 職稱： 2012 年 6 月 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 摘 要 本 檢測(cè)設(shè)備是專為測(cè)試車燈照度 ，電壓， 電流是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為車燈生產(chǎn)線提供檢測(cè)儀器而設(shè)計(jì)的。 硬件設(shè)計(jì)方面，使用傳感器檢測(cè)車燈是否安裝正確，得到的信號(hào)通過(guò) 單片機(jī) 進(jìn)行編程，再由 LCD 屏顯示檢測(cè)的各種參數(shù)并報(bào)告檢測(cè)結(jié)果。在設(shè)計(jì)中加入了 采樣電阻，光敏電阻器 ，分別 測(cè)出 被測(cè)燈的電壓和測(cè)試電流 以及光的照度 。測(cè)試電流 ，電壓，照度。 通過(guò) A/D 模塊轉(zhuǎn)換后載入 單片機(jī) ，編程后與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。 軟件設(shè)計(jì)方面 ，通過(guò) 單片機(jī) 編程實(shí)現(xiàn)了 電流，電壓，照度的檢測(cè) 、新燈號(hào)的自學(xué)習(xí)等功能。 通過(guò) 單片機(jī) 的使用，使測(cè)試儀具有較高的性價(jià)比和柔性，提高了車燈測(cè)試數(shù)字化水平，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量起到了積極地推動(dòng)作用。 關(guān)鍵詞 ：車燈檢測(cè)； 單片機(jī) ； 液晶顯示屏 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(guó)外汽車車燈檢測(cè)技術(shù)發(fā)展概況 . 1 1.1.2 國(guó)內(nèi)汽車車燈檢測(cè)技術(shù)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(lái)源及現(xiàn)狀 . 3 1.3設(shè)計(jì)要求以及目標(biāo) . 4 1.4 本章小結(jié) . 4 第 2章 設(shè)計(jì)方案 . 5 2.1 總體方案設(shè)計(jì) . 5 2.2 方案論證 . 6 2.2.1主控單片機(jī)的選擇 . 6 2.2.2光感應(yīng)器的選用 . 9 2.2.3顯示屏的選用 . 12 2.3本章小結(jié) . 17 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 18 3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 18 3.1.1單片機(jī)最小系 統(tǒng)設(shè)計(jì) . 19 3.1.2 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) . 21 3.1.3電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì) . 21 3.1.4 液晶顯示電路設(shè)計(jì) . 22 3.1.5調(diào)理電路的設(shè)計(jì) . 23 3.1.6 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) . 23 3.1.7 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) . 24 3.1.8 按鍵電路的設(shè)計(jì) . 24 3.2 焊接電路板 . 25 3.3本章小結(jié) . 25 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 26 4.1主程序設(shè)計(jì) . 26 4.2 按鍵子程序設(shè)計(jì) . 27 4.3報(bào)警子程序的設(shè)計(jì) . 28 4.4獲取 AD 值子程序設(shè)計(jì) . 29 4.5轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) . 30 4.6顯示子程 序的設(shè)計(jì) . 30 4.7本章小結(jié) . 31 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試 . 32 5.1 軟件調(diào)試 . 32 5.2 硬件調(diào)試 . 33 5.2本章小結(jié) . 34 結(jié)束語(yǔ) . 35 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 II 1 主要工作 . 35 2 設(shè)計(jì)體會(huì) . 35 參考文獻(xiàn) . 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(jīng)一個(gè)多世紀(jì)了。在現(xiàn)代社會(huì)，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?cè)旄５耐瑫r(shí)，也帶來(lái)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(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，隨著行駛里程的增加和使用時(shí)間的延續(xù)，其技術(shù)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(hù)和修理，恢復(fù)其技術(shù)狀況。汽車檢測(cè)技術(shù)是伴隨著汽車技術(shù)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(guò)有經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并作有針對(duì)性的修理。即過(guò)去人們常講的“望（眼看）”、“聞（耳聽）”、“切（手摸）”方式。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測(cè)技術(shù)也飛速發(fā)展。目前人們能依靠各種先進(jìn)的儀器設(shè)備，對(duì)汽車進(jìn)行不解體檢測(cè)，而且安全、迅速、可靠。汽車綜合性能檢測(cè)就是在汽車使用、維護(hù)和修理中對(duì)汽車的技術(shù)狀況進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)的一門技術(shù)。 1.1.1 國(guó)外汽車車燈檢測(cè)技術(shù)發(fā)展概況 任何一個(gè)國(guó)家的汽車檢測(cè)技術(shù)都是從無(wú)到有發(fā)展起來(lái)的，尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展較早也較快。據(jù)了解早 在 50 年代在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家就形成了以故障診斷和性能調(diào)試為主的單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)和單項(xiàng)檢測(cè)設(shè)備。 在 60 年代后期，西方發(fā)達(dá)國(guó)家汽車檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展很快，并且大量應(yīng)用電子、光學(xué)、理化與機(jī)械相結(jié)合的光機(jī)電、理化機(jī)電一體化檢測(cè)技術(shù)。如：非接觸式車速儀、前照燈檢測(cè)儀、車輪定位儀、排氣分析儀等都是光機(jī)電、理化機(jī)電一體化的檢測(cè)設(shè)備。 之后進(jìn)入 70 年代，這時(shí)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在此帶動(dòng)下汽車檢測(cè)設(shè)備向智能化方面發(fā)展，出現(xiàn)了汽車檢測(cè)診斷、控制自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果直接打印等功能的現(xiàn)代綜合性能檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，它們能對(duì) 設(shè)備本身和汽車技術(shù)狀況進(jìn)行檢測(cè)。例如：國(guó)外生產(chǎn)的汽車制動(dòng)檢測(cè)儀、全自動(dòng)前照燈檢測(cè)儀、發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀、發(fā)動(dòng)機(jī)診斷儀、計(jì)算機(jī)四輪定位儀等檢測(cè)設(shè)備，都具有較先進(jìn)的全自動(dòng)功能。與此同時(shí)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家為了加強(qiáng)汽車管理，相繼建立汽車檢測(cè)站和檢測(cè)線，定期或不定期地對(duì)汽車實(shí)施檢測(cè)，實(shí)行嚴(yán)格的車輛檢測(cè)制度，規(guī)定新生產(chǎn)車在批量生產(chǎn)前須由企業(yè)將新車的技術(shù)性能參數(shù)和國(guó)家認(rèn)可授權(quán)的新車檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)報(bào)告送到交通部主管部門進(jìn)行審查，并由主管部門組織有關(guān)官員和技術(shù)專家進(jìn)行評(píng)審，審查、評(píng)審合格后才會(huì)允許生產(chǎn)和投入市場(chǎng)。對(duì)于其在用車，則 規(guī)定須到國(guó)家認(rèn)可的在用車檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行定期檢測(cè)。從而使汽車檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了制度化。 同時(shí)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車檢測(cè)也逐漸產(chǎn)生了一整套的標(biāo)準(zhǔn)。判斷受檢汽車技術(shù)狀況是否良好，是以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)則，檢查結(jié)果是以數(shù)字顯示，有量化指標(biāo)，以避免主觀上的誤差。除對(duì)檢測(cè)結(jié)果有嚴(yán)格完整的標(biāo)準(zhǔn)以外，國(guó)外對(duì)檢測(cè)設(shè)備也有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)性能、具體結(jié)構(gòu)、檢測(cè)精度等都有響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)檢測(cè)設(shè)備的使用周期、技術(shù)更新等也有具體要求。由于檢測(cè)制度、技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅提高了檢測(cè)效率，也保證了檢測(cè)的質(zhì)量。 進(jìn)入 80 年代后，計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車檢測(cè)技術(shù) 領(lǐng)域的應(yīng)用得到進(jìn)一步深化，出現(xiàn)集檢測(cè)工藝、操作、數(shù)據(jù)采集和打印、存儲(chǔ)、顯示等功能于一體的系統(tǒng)軟件，自此西方國(guó)家汽車檢測(cè)線實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，這樣避免了人為的判斷錯(cuò)誤，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性；同時(shí)也可把受檢汽車的技術(shù)狀況儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里，這樣可為下次檢驗(yàn)提供參考或作為處理交通事故的參考數(shù)據(jù)。 目前，美國(guó)凱迪拉克轎車系列，日本豐田、本田轎車系列等均已出現(xiàn)了車載自診斷系統(tǒng)和汽車故障診斷專家系統(tǒng)。車載自診斷系統(tǒng)是汽車結(jié)構(gòu)的組成部分，傳感器分布在汽車內(nèi)各個(gè)部位。傳感器將汽車的主要技術(shù)狀況經(jīng)常地、自動(dòng)地向駕駛員顯示。我們相信 隨著車載自診斷系統(tǒng)和汽車故障診斷專家系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)有更多的汽車性能參數(shù)在這些系統(tǒng)中被檢測(cè)出來(lái)。 1.1.2 國(guó)內(nèi)汽車車燈檢測(cè)技術(shù)發(fā)展概況 我國(guó)從 60 年代開始研究汽車檢測(cè)技術(shù)。 70 年代，我國(guó)大力發(fā)展了汽車檢測(cè)技術(shù)，汽車不解體檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備被列為國(guó)家科委的開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目。由交通部主持研制開發(fā)了反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；慣性式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；發(fā)動(dòng)機(jī)綜合檢測(cè)儀；汽車性能綜合檢驗(yàn)臺(tái)（具有制動(dòng)性檢測(cè)、底盤測(cè)功、速度測(cè)試等功能）。 80 年代，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都有了較快的發(fā)展，汽車檢測(cè)及診斷技術(shù) 也隨之得到快速發(fā)展。如何保證車輛快速、經(jīng)濟(jì)、靈活，并盡可能不造成社會(huì)公害等問題，已逐漸被提到政府有關(guān)部門的議事曰程，因而促進(jìn)了汽車診斷和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。 在單臺(tái)檢測(cè)設(shè)備研制成功的基礎(chǔ)上，為了保證汽車技術(shù)狀況良好，加強(qiáng)在用汽車的技術(shù)管理，充分發(fā)揮汽車檢測(cè)設(shè)備的使用，交通部 1980 年開始有計(jì)劃的在全國(guó)公路運(yùn)輸和車輛管理系統(tǒng)（交通部當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)汽車監(jiān)理）籌建汽車檢測(cè)站，檢測(cè)內(nèi)容以汽車安全性檢測(cè)為主。 80 年代初，交通部在大連市建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)汽車檢測(cè)站。從工藝上提出將各種單臺(tái)檢測(cè)設(shè)備安裝聯(lián)線，構(gòu)成功能齊全的汽車檢 測(cè)線，其檢測(cè)綱領(lǐng)為 30000 輛次 /年。 為了配合汽車檢測(cè)工作，國(guó)內(nèi)已發(fā)布實(shí)施了有關(guān)汽車檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量檢定規(guī)程等 100 多項(xiàng)。從汽車綜合性能檢測(cè)站建站到汽車檢測(cè)的具體檢測(cè)項(xiàng)目，都基本作到了有法可依。 車燈的發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)度過(guò)強(qiáng)或照射方向過(guò)高，會(huì)使迎面駛來(lái)的汽車?yán)锏鸟{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(dǎo)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(diào)整正確。車燈的檢驗(yàn)必須經(jīng)?；椭贫然榇?，國(guó)家 公布了機(jī)動(dòng)車前照燈使用和光束調(diào)整技術(shù)規(guī)劃（ GB7454-87）和汽車前照燈配光性能（ GB4599-84），對(duì)機(jī)動(dòng)車的遠(yuǎn)光照明和近光照明的發(fā)光強(qiáng)度和照射方向提出了明確的要求。特別是在進(jìn) WTO 后，這一要求會(huì)逐漸強(qiáng)化，以便和國(guó)際接軌。 目前國(guó)家對(duì)前照燈的檢查日益嚴(yán)格，并且將由原先以遠(yuǎn)光為重點(diǎn)的檢測(cè)要求向近光過(guò)渡，各個(gè)車輛檢測(cè)站和汽車生產(chǎn)廠家急切需要裝備能夠進(jìn)行遠(yuǎn)近光檢測(cè)的儀器。由于國(guó)家法規(guī)的逐步完善，前照燈檢測(cè)儀經(jīng)過(guò)了一個(gè)從遠(yuǎn)光測(cè)量到遠(yuǎn)近光測(cè)量的過(guò)程。在早期的單遠(yuǎn)光測(cè)量?jī)x中，普遍利用遠(yuǎn)光的對(duì)稱性，采用了對(duì) 稱光電池排布，測(cè)量遠(yuǎn)光的光軸中心。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開始強(qiáng)調(diào)近光檢測(cè)的重要性，目前出現(xiàn)了很多具有近光檢測(cè)功能的儀器。 1.1.3 存在的不足與發(fā)展方向 隨著我國(guó)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，人們對(duì)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(xiàn)了多樣化的趨勢(shì)，特別是前車燈在結(jié)構(gòu)和外型由原來(lái)規(guī)格統(tǒng)一，光源不可更換，向著具有個(gè)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(xié)調(diào)統(tǒng)一。由于車型的變化較快，使得汽車燈具的質(zhì)量跟不上汽車發(fā)展的要求，特別是中小型企業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備落 后，生產(chǎn)的燈具合格率較低，具 2004 年 6 月 14 日國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局最新公布的抽查結(jié)果顯示，汽車燈具產(chǎn)品的抽樣合格率僅為 78 1。質(zhì)檢總局近期對(duì)汽車燈具產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了國(guó)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(chǎn)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(jù)質(zhì)檢總局有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，汽車燈具產(chǎn)品是關(guān)系到車輛行駛安全的重要零部件，在我國(guó)目前的汽車產(chǎn)品強(qiáng)制性檢驗(yàn)項(xiàng)目中，關(guān)于汽車燈具的檢驗(yàn)項(xiàng)目約占四分之一。在這次抽查中， 7 種不合格產(chǎn)品全部是配 光性能檢驗(yàn)項(xiàng)目不符合要求，而配光性能是國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中非常重要的項(xiàng)目，其作用在于能夠照亮路面狀況且不影響對(duì)面開來(lái)車輛司機(jī)的眼睛，同時(shí)也起到提示其他行駛車輛的作用。 鑒于江、浙兩省生產(chǎn)汽車燈具的中小企業(yè)較多，設(shè)計(jì)了一種即能檢測(cè)車燈光性能，又能檢測(cè)車燈電性能的智能型車燈測(cè)試儀，并在江蘇常州某車燈生產(chǎn)企業(yè)試用，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 我國(guó)汽車檢測(cè)技術(shù)要趕超世界先進(jìn)水平，應(yīng)該在汽車檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)、汽車檢測(cè)設(shè)備智能化和汽車檢測(cè)管理網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)行研究和發(fā)展。 1.2 課題來(lái)源及現(xiàn)狀 車燈測(cè)試裝置是車燈生產(chǎn)廠家生產(chǎn)過(guò)程必備的測(cè)試 設(shè)備。本課題是常州某車燈生產(chǎn)廠為提高產(chǎn)品質(zhì)量和提升測(cè)試手段提出來(lái)的，要求該裝置能夠存儲(chǔ)所測(cè)車燈的型號(hào)，以及相關(guān)各參數(shù)，如各燈的電流 ，電壓 值，照度情況等；并要求具有自學(xué)習(xí)的功能，即可常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 對(duì)新型號(hào)的車燈進(jìn)行檢測(cè)，所測(cè)參數(shù)可修改，作為今后的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。課題涉及控制、檢測(cè)、顯示等技術(shù)。車燈測(cè)試儀就是專為測(cè)試車燈照度和車燈燈泡電流 ，電壓 是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為汽車燈具生產(chǎn)線提供檢測(cè)儀器而設(shè)計(jì)的 。 1.3 設(shè)計(jì)要求以及目標(biāo) （ 1）選擇合適的傳感器檢測(cè)車燈各燈的電流值，對(duì)所測(cè)數(shù)值與該型號(hào)車燈的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，不在誤差范圍內(nèi)的給 予明確顯示。（最大電流為 5A） （ 2）選擇合適的傳感器檢測(cè)車燈各燈的電壓值，對(duì)所測(cè)數(shù)值與該型號(hào)車燈的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，不在誤差范圍內(nèi)的給予明確顯示。（最大電壓為 24V） （ 3）選擇合適的傳感器檢測(cè)車燈各燈的照度，對(duì)達(dá)不到要求的給予明確顯示。 （ 4）具有參數(shù)設(shè)定功能。 （ 5）具有燈光報(bào)警提示功能。 1.4 本章小結(jié) 到此為止，本章主要介紹了本課題的選題背景，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和論文的內(nèi)容。 車燈參數(shù)測(cè)試儀 在現(xiàn)代測(cè)量中的工作現(xiàn)狀，人們提出了智能化 車燈參數(shù)測(cè)試儀 。智能 車燈參數(shù)測(cè)試儀 出現(xiàn)開創(chuàng)了測(cè)量?jī)x器的新時(shí)代，使得測(cè)量?jī)x器與 計(jì)算機(jī)之間的界限消失。智能化車燈參數(shù)測(cè)試儀 將高速發(fā)展的電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合起來(lái)，開創(chuàng)了個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器時(shí)代，是測(cè)試儀器工業(yè)發(fā)展的里程碑。 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 5 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)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(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本車燈測(cè)試儀就是為測(cè)試車燈照度 ， 電流 ，電壓 是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為汽車燈具生產(chǎn)線提供檢測(cè)儀器而設(shè)計(jì)的。根據(jù)生產(chǎn)要求，測(cè) 試儀應(yīng)具有以下功能： 能夠 設(shè)定電流，電壓，照度 參數(shù)；并在超出范圍時(shí)， 燈光 提示；具有電流 ，照度， 電壓顯示 。 車燈測(cè)試儀就是專為測(cè)試車燈照度 ， 電流 ，電壓 是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為汽車燈具生產(chǎn)線提供檢測(cè)儀器而設(shè)計(jì)的。 圖 2-1 系統(tǒng) 框圖 本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)控制 ，單片機(jī)主要涉及前項(xiàng)通道，后項(xiàng)通道以及軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)小電流控制大電壓和小電壓控制大電壓還必須考慮過(guò)電路的設(shè)計(jì)，比如功率放大器的設(shè)計(jì)等等。 本課題選擇 單片機(jī) 控制方案。原因如下： 1、 單片機(jī) 體積小，集成度高。 2、 單片機(jī)性能穩(wěn)定，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)。 3、單片機(jī)有較高的性價(jià)比 。 4、品種多樣，型號(hào)繁多。品種型號(hào)逐年擴(kuò)充以適應(yīng)各種需要。使系統(tǒng)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(shù)； 5、提高性能，擴(kuò)大容量。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(nèi)?，F(xiàn)今的單片機(jī)已發(fā)展到在一塊含有 CPU 的芯片上，除嵌入 RAM、 ROM 存儲(chǔ)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(qū)動(dòng)、鍵盤控制、函數(shù)發(fā)生器、比較器等，構(gòu)成一個(gè)完整的功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)； 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(jí)降到 A級(jí)。在生產(chǎn)工藝上以 CMOS 代替 NMOS，并向 HCMOS 過(guò)渡； 8、系統(tǒng)擴(kuò)展與配置。有供擴(kuò)展外部電路用的三總線結(jié)構(gòu) DB、 AB、 CB，以方便構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)專門開發(fā) 出單片機(jī)串行總線。此外，還特別配置有傳感器，人機(jī)對(duì)話 、網(wǎng)絡(luò)多通道等 接口，以便構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)系統(tǒng)。 綜上所 述，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制方式。 2.2 方案論證 本系統(tǒng)中為什么要采用 光敏電阻 器、 STC89C52RC 系列單片機(jī)和 1602 液晶顯示屏呢？以下我將詳細(xì)介紹 。 2.2.1 主控單片機(jī)的選擇 整個(gè) 測(cè)量 系統(tǒng)都以主控單片機(jī)為控制核心，因此主控芯片的選擇和應(yīng)用非常重要。 本系統(tǒng)選用 STC89C52RC 單片機(jī)。 本設(shè)計(jì)采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片是根據(jù)方案論證的結(jié)果。本系統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)較少，計(jì)算不是特別復(fù)雜，選擇宏晶科技公司的 STC89C52RC 單片機(jī)完全可以滿足系統(tǒng)的要求，并且 STC89C 系 列的單片機(jī)價(jià)格便宜，開發(fā)簡(jiǎn)單，從開發(fā)周期和研發(fā)費(fèi)用上來(lái)說(shuō)是合理的選擇。 主要特性如下 ： 1.增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2.工作電壓： 5.5V 3.3V（ 5V 單片機(jī)） /3.8V 2.0V（ 3V 單片機(jī)） 3.工作頻率范圍： 0 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz 4.用戶應(yīng)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(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱 上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7.ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。第 2 章 設(shè)計(jì)方案 7 8.具有 EEPROM 功能 9.具有看門狗功能 10.共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 13.工作溫度范圍： -40 +85（工業(yè)級(jí)） /0 75（商業(yè)級(jí)） STC89C52RC 單片機(jī)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(tǒng)及便攜設(shè)備 。 圖 2-2 STC89C52RC引腳圖 STC89C52RC 引腳功能說(shuō)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(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對(duì)端口 P0 寫入“ 1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總第 2 章 設(shè)計(jì)方案 8 線。此時(shí)， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編程時(shí)， P0 端口接收指令字節(jié)；而 在常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 端口（ P1.0 P1.7， 1 8 引腳）： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩 沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)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(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（）。 此外， P1.0 和 P1.1 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“ MOVX DPTR”指令）時(shí)， P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“ MOVX R1”指令）時(shí)， P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)期間， P2 也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 端口（ P3.0 P3.7， 10 17 引腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。 P3 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流（）。 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3 還接收一些控制信號(hào)。 2.2.2 光感應(yīng)器的選用 選擇光傳感器時(shí)，最重要的一點(diǎn)是理解哪項(xiàng)規(guī)格參數(shù)是最為關(guān)鍵的。一般來(lái)說(shuō)，在選擇一個(gè)光傳感器時(shí)，需要著重考慮的因素包括光譜響應(yīng) /IR 抑制、最大勒克斯數(shù)、光敏度、集成的信號(hào)調(diào)節(jié)功能、功耗以及封裝大小等 6 個(gè)重要規(guī)格。這 6 個(gè)規(guī)格的具體描述如下： 1、光譜響應(yīng) /IR 抑制：環(huán)境光傳感器應(yīng)該僅對(duì) 400nm 至 700nm 光譜的范圍有感應(yīng)。 2、最大勒克斯數(shù)：大多數(shù)應(yīng)用為 1 萬(wàn)勒克斯。 3、光敏度：根據(jù)光傳感器的鏡片類別，光線通過(guò)鏡片后，光衰減可以在 25%-50%之間。低光敏度非常關(guān)鍵 (1 萬(wàn)勒克斯 )的光傳感器來(lái)說(shuō)，最好采用非線性模擬第 2 章 設(shè)計(jì)方案 10 輸出或數(shù)字輸出。 6、封裝大?。簩?duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，封裝都是越小越好?，F(xiàn)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(jià)格合理。數(shù)十年來(lái)，無(wú)源器件一直活躍市場(chǎng)，隨著光敏電阻、光電二極管及光電晶體管等變 得越來(lái)越普通和便宜，它們被從夜間照明燈到數(shù)碼相機(jī)的眾多消費(fèi)產(chǎn)品廣泛采用。而登場(chǎng)不久的集成器件把一個(gè)光電晶體管或光電二極管與電流放大器集成起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)片上校準(zhǔn)、過(guò)濾和更高的分辨率。當(dāng)分辨率較高時(shí)，低光能力、電源抑制等功能發(fā)揮作用，這類器件正在擴(kuò)大環(huán)境光傳感器的應(yīng)用范圍和有效性。 最簡(jiǎn)單的光傳感器是光敏電阻，可以通過(guò)兩個(gè)終端之間的通道來(lái)對(duì)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(dǎo)帶。參考元件的數(shù)據(jù)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(cè)照度，它具有靈敏度高，工作電流大，光譜響應(yīng)范圍寬與所測(cè)光強(qiáng)范圍寬，無(wú)極性使用方便的優(yōu)點(diǎn)。 下面介紹以硫化鎘制成的光敏電阻器： 光敏電阻 CDS 符號(hào)如圖 2-3 所示 圖 2-3 光敏電阻 CDS 之符號(hào) 光敏電阻器以硫化隔制成，所以簡(jiǎn)稱為 CDS，通常使用熱壓結(jié)晶體之光電傳導(dǎo)零件，其特性有： 1.光傳導(dǎo)零件之特性 : CDS 之相對(duì)靈敏度與照射光線之靈敏度有關(guān)，波長(zhǎng)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 在同樣之電壓下，照度愈強(qiáng)，光電流愈大，亦即是電阻愈小，適當(dāng)?shù)奶砑与s質(zhì)，便能使照度在小 11000 lux 范圍內(nèi)保持與光電時(shí)間的直線關(guān)系。 3.時(shí)間響應(yīng)特性 : 光照射到度件，光電流達(dá)到正常值之 63%的時(shí)間，稱為 上升時(shí)間 ，反之一，將光遮斷，而光電流減少為原來(lái)的 63%之時(shí)間，則叫做 衰弱時(shí)間 。一般其值為 10 毫秒至數(shù)秒，若置于黑暗的時(shí) 間較短而 有照度愈強(qiáng)，向應(yīng)時(shí)間就有愈短之傾向，此外，負(fù)載電阻增大，則上升時(shí) 間就變短而衰弱時(shí)間就變長(zhǎng)。 4.溫度特性 : CDS 之禁帶寬度高達(dá) 2.4eV(eV 為電子伏特 )，故可以在 -20 70 之范圍內(nèi)工作，當(dāng)溫度上升，光靈敏度減少，在低照度時(shí)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(shè)計(jì)方案 12 表 2-6 幾種 CdS 光敏電阻的參數(shù) 型號(hào) 參數(shù) 光譜響 應(yīng)范圍 m 峰值 波長(zhǎng) m 允許 功耗 mW 最高工 作電壓 V 響應(yīng)時(shí)間 光電特性 電阻溫度系數(shù) /%/ （ -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(shè)計(jì)選用 UR-74A 完全能符合設(shè)計(jì)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(shù)碼管，這種顯示器有共陽(yáng)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(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)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(dòng)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(yáng)極連接在一起并接地， 每位的短選線分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連，各個(gè) LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另外字符為止，正因?yàn)槿绱?，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(gè)數(shù)較多，那么用的 I/O 接口就更多，因此顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。 動(dòng)態(tài)顯示方式：當(dāng)多位 LED 顯示時(shí)，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別有 相應(yīng)的 I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位分時(shí)選通。其中段選線占用一個(gè) 8 位 I/O 口，而位選線占用 N 個(gè) I/O 口。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，因此，同一時(shí)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(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)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(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。這種顯示方式占用的 I/O 口個(gè)數(shù)為 8 N，相對(duì)靜態(tài)顯示少了很多，但需占用大量的 CPU 資源，當(dāng) CPU 處理別的事情時(shí)，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。在本設(shè)計(jì)中， CPU 需要測(cè)溫，同時(shí)也需要 PWM 調(diào)制，根本上不可能實(shí)現(xiàn)。 方案二 :采用 1602 模塊液晶，模塊內(nèi)部集成顯示屏（ LCD panel ）、控制器（ controller）、列驅(qū)動(dòng)器（ segment driver）和偏壓產(chǎn)生電路。使用時(shí)只要將數(shù)據(jù)總線和控制總線與單片機(jī) IO 口相連，即可實(shí)現(xiàn)顯示。內(nèi)部集成 192 個(gè)字符，使用時(shí)只需指明地址調(diào)用，無(wú)需自建字庫(kù)。內(nèi)部集成顯示緩沖區(qū)，顯示時(shí)無(wú)需掃描，暫用 CPU 資源較小。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 綜合考慮數(shù)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(duì)比度、反應(yīng)速度和色彩等多方面看，液晶屏都比數(shù)碼管要好很多，只是在價(jià)格上液晶屏要比數(shù)碼管貴點(diǎn)。所以我選擇 LCD。 以下是對(duì) 1602LCD 的功能、特點(diǎn)、管腳和如何使用的介紹 ： 主要特性 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有 顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、質(zhì)量輕、功耗低等 優(yōu)點(diǎn) 。 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(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)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(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用 在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。 1602LCD 的基本參數(shù)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(yīng)用中并無(wú)差別 。 1、 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)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(shuō)明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō) 明如表 2-7 所示 : 表 2-7 引腳接口說(shuō)明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 14 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 四、 1602LCD 的指令說(shuō)明及時(shí)序 1602 液晶模塊內(nèi)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(hào) 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(biāo)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(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)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(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1 為高電平、 0 為低電平） 與 HD44780 相兼容的芯片時(shí)序表如下： 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 表 2-9 基本操作時(shí)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(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0 D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0 D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀寫操作時(shí)序如圖 2-10 和 2-11 所示： 圖 2-10 讀操作時(shí)序 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 圖 2-11寫操作時(shí)序第 2 章 設(shè)計(jì)方案 17 五、 1602LCD 的 ARM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一 定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)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(nèi)部顯示地址。 圖 2-121602LCD 內(nèi)部顯示地址 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。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(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖 2-8 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母 A的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 A。 六、 1602LCD 的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程 延時(shí) 15mS 寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延時(shí) 5mS 寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延時(shí) 5mS 寫 指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào) 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 2.3 本章小結(jié) 本章講述的是系統(tǒng)總體的方案設(shè)計(jì)，首先用一個(gè)系統(tǒng)的總體框圖來(lái)說(shuō)明本系統(tǒng)的總體方案。然后各個(gè)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(guò)本章，我們可以很清晰的了解本次設(shè)計(jì)的目的，設(shè)計(jì) 目標(biāo)。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 啟動(dòng) 開關(guān)閉合，電路導(dǎo)通， 開始 測(cè)量 車燈。測(cè)車燈電流， 單片機(jī)只能認(rèn)識(shí)用二進(jìn)制數(shù)表示的電壓信號(hào) ， 采樣電流也要轉(zhuǎn)換成電壓。 基于如此思路，在需要測(cè)量的回路中串接一分流器將采樣到的信號(hào)調(diào)理放大適當(dāng)幅度。送入 ADC 芯片的輸入腳或者是單片機(jī)的 ADC 輸入腳通過(guò)內(nèi)部的比較器等將電壓值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。這樣單片機(jī)就測(cè)到電流了 。 還有一個(gè)是電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)讀取， 不過(guò)一般只有 5V 的量程，要想擴(kuò)大量程，就要用電阻分壓，然后根據(jù)倍數(shù)來(lái)計(jì)算，不過(guò)，倍數(shù)越大，精度就越小，畢竟 A/D 的位數(shù)有限！ 還有一個(gè)照度信號(hào)，經(jīng)光傳感器將 檢測(cè)到的照度送入 A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)讀取。 根據(jù)上述功能可知測(cè)試儀應(yīng)由主控制器、顯示屏、電源、按鈕等組成。硬件設(shè)計(jì)要解決的有以下 三 個(gè)主要問題： 1.主控制器采用的形式； 2.參數(shù)如何顯示； 3.信號(hào)的讀取。 本次選用的 單片機(jī) ，根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程中用到的輸入輸出點(diǎn)決定；選用其他的各硬件設(shè)備時(shí)分別從經(jīng)濟(jì)、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(jī)為控制核心控制板 ， 這里選用 STC 系列 單片機(jī)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(shù)、照度信號(hào)，這里選用 1602LCD 液晶顯示屏 。 （ 3） 測(cè)試儀讀入的信號(hào)有 三 個(gè)，一個(gè)是照度信號(hào)， 照度信號(hào)由受光器將反映照度的光信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（數(shù)字信號(hào)）送入單片機(jī)，一個(gè)是車燈燈 泡的電流信號(hào)，由于 單片機(jī)只能認(rèn)識(shí)用二進(jìn)制數(shù)表示的電壓信號(hào)。采樣電流也要轉(zhuǎn)換成電壓?；谌绱怂悸罚谛枰獪y(cè)量的回路中串接一分流器將采樣到的信號(hào)調(diào)理放大適當(dāng)幅度。送入 ADC 芯片的輸入腳或者是單片機(jī)的 ADC 輸入腳通過(guò)內(nèi)部的比較器等將電壓值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。這樣單片機(jī)就測(cè)到電流了。 還有一個(gè)是電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)讀取 。 電氣控制系統(tǒng)的核心原件主要 是 STC 系列 單片機(jī)。 光敏電阻 的測(cè)量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)楣I(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后輸入 單片機(jī) ，經(jīng)過(guò) 單片機(jī) 處理 后供 液晶 屏顯示。同時(shí) 單片機(jī) 根據(jù)實(shí)測(cè)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)目的，即得到一張正確、精美的 仿真圖 。 用 protues 軟件畫系統(tǒng)的硬件電路原理圖如下圖 3-1 所示。常州工學(xué)院電子信 息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 圖 3-1仿真圖 3.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路（單片機(jī)電源和地沒有標(biāo)出）如圖 3-2 所示 。 一 復(fù)位電路 圖 3-3復(fù)位電路圖 無(wú)論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi) 部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個(gè)確定的初始值，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 單片機(jī)的復(fù)位條件：必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)（或以上）機(jī)器周期的高電平。 單片機(jī)的復(fù)位形式：上電復(fù)位、按鍵復(fù)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(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè) 頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，也就是晶振電路。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 3.1.2 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 圖 3-5電流檢測(cè)電路圖 在電流檢測(cè)的過(guò)程中，電流檢測(cè)器件與負(fù)載串聯(lián)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)不能讀取電流，所以需要將電流轉(zhuǎn)換為電壓，然后送入單片機(jī)。所以我在電路中串接了一個(gè) 0.1 歐姆的采樣電阻，由于是對(duì)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(cè)電路設(shè)計(jì) 圖 3-6電壓檢測(cè)電路圖 在電壓檢測(cè)的過(guò)程中，電壓檢測(cè)器件與負(fù)載并聯(lián)，將檢測(cè)到的電壓模擬量送入 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)讀取。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 3.1.4 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 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(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 鬼影 ，使用時(shí)可以 串聯(lián)一個(gè) 3K 的電阻 。第 4 腳 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳 R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低 電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7 14 腳 D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳背光源正極。第 16 腳背光源負(fù)極。同時(shí)為保證顯示質(zhì)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 3.1.5 調(diào)理電路的設(shè)計(jì) 圖 3-8調(diào)理電路 圖 本設(shè)計(jì)要測(cè)試車燈燈的電流，由于單片機(jī)不能測(cè)電流，所以在電路中串聯(lián)了一個(gè) 0.1歐姆的采樣電阻，經(jīng)采樣電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓，由于單片機(jī)測(cè)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(jīng)調(diào)理電路調(diào)理放大 10 倍，而后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)，這時(shí)的電流約為 I=Vcc/(R1+0.1)。 3.1.6 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 圖 3-9A/D轉(zhuǎn)換電路圖第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 24 A/D 轉(zhuǎn)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(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一 個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADC0808 是 ADC0809 的簡(jiǎn)化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用 ADC0808 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 因?yàn)殡娏?，電壓，照度是模擬量，單片機(jī)是模擬量，所以要送入 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)讀取。 26,27,28 端口，電流電壓照度模擬信號(hào)輸入， 23,24,24數(shù)字信號(hào)輸出。 3.1.7 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 圖 3-10報(bào)警電路圖 本設(shè)計(jì)采 用 軟件 處理報(bào)警，利用有 LED燈 進(jìn)行報(bào)警輸出，采用直流供電。當(dāng)所測(cè) 電流，電壓，照度值 超過(guò) 或 低于所預(yù)設(shè)的 參數(shù) 時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出。報(bào)警電路如圖 3-4所示。 3.1.8 按鍵電路的設(shè)計(jì) 圖 3-11按鍵電路圖 車等參數(shù)測(cè)試儀參數(shù)設(shè)置包括四個(gè)按鍵： （ 1）模式切換鍵：進(jìn)行模式之間的切換，模式包括設(shè)置電流，電壓，照度參數(shù)模式，每次按下該鍵就在這三種模式間切換。 （ 2）測(cè)試鍵：規(guī)定車燈測(cè)試與否。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 （ 3）加減鍵：增加減少設(shè)定車燈電流電壓照度的值。 3.2 焊接電路板 本次焊接當(dāng)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(shí)以握筆式較為方便。 手工焊接一般分四步驟進(jìn)行。 準(zhǔn)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(shí)燙壞其他元器件。焊接新的元器件時(shí) ,應(yīng)對(duì)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(dòng)元器件 ,看是否可以取下。 清理焊接面 :若所焊部位焊錫過(guò)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(lái)。若焊點(diǎn)焊錫過(guò)少、不圓滑時(shí) ,可以用電烙鐵頭 蘸 些焊錫對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊。 檢查焊點(diǎn) :看焊點(diǎn)是否圓潤(rùn)、光亮、牢固 ,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。 3.3 本章小結(jié) 本章著重講述了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。先是介紹了是系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計(jì)，首先給出了原理圖，然后是分別說(shuō)明原理圖的布局中各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。再后來(lái)講的是焊接電路板的問題，讓我們了解到在焊接過(guò)程中要做的準(zhǔn)備和要注意的問題 以及解決問題的方案。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)主要圍繞實(shí)現(xiàn)手動(dòng) 參數(shù)設(shè)定 、 報(bào)警提示 、檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳等功能進(jìn)行 單片機(jī) 的程序設(shè)計(jì)。 4.1 主程序設(shè)計(jì) 圖 4-1 系統(tǒng)軟件總流程圖 從上面主程序看出，主程序的組成是通過(guò)分別調(diào)用各子程序組成總體系統(tǒng)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(cè)試，如果是的話，直接獲取電流，電壓，照度 AD 值。對(duì)于超過(guò)測(cè)量范圍的給予報(bào)警。如果否的話，直接轉(zhuǎn)入按鍵程序，修改車等參數(shù)，對(duì)于不合格的報(bào)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(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 27 4.2 按鍵子程序設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，也是完成本設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 。其中 K1 鍵功能最多，本鍵盤深度為三級(jí)，即連續(xù)按鍵 4 次返回原來(lái)的界面。當(dāng)判斷鍵值為 4 時(shí)，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，當(dāng)判斷按鍵為 1 時(shí)是電流設(shè)定狀態(tài)，當(dāng)判 斷按鍵為 2 時(shí)是電壓設(shè)定狀態(tài)，當(dāng)判斷按鍵為 3 時(shí)是照度設(shè)定狀態(tài)。設(shè)定電流參數(shù)時(shí)，按下 K2 電流加 0.01，按下 K3 鍵，電流減 0.01。設(shè)定電壓參數(shù)時(shí)，按下 K2 鍵，電壓加 0.3，按下 K3 鍵，電壓減 0.3。設(shè)定照度參數(shù)時(shí)，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(tǒng)軟件件設(shè)計(jì) 28 4.3 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì) 圖 4-3 報(bào)警子程序框圖 按下測(cè)試鍵后，當(dāng)測(cè)得的參數(shù)超出設(shè)定范圍時(shí)，報(bào)警提示，燈亮，沒超出設(shè)定范圍時(shí)，不發(fā)生報(bào)警，燈滅。開始 超出報(bào)警范圍 不發(fā)生報(bào)警，燈滅 報(bào)警提示，燈亮 返回 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29 4.4 獲取 AD 值子程序設(shè)計(jì) 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(shù)據(jù)處理。通道不為 0，轉(zhuǎn)到判別通道是否為 1，為 1，返回 1 通道，數(shù)據(jù)處理。通道不為 1，轉(zhuǎn)到判別通道是否為 2，為 2，返回 2通道，數(shù)據(jù)處理，不為 2，直接數(shù)據(jù)處理，返回。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 30 4.5 轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 4-5 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 轉(zhuǎn)換子程序涉及到，電壓，電流，照度設(shè)置模式間的轉(zhuǎn)換。模式為 0 時(shí)，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(dāng)模式不為時(shí)，轉(zhuǎn) 到判斷是否選擇模式 1，模式為 1 時(shí)，設(shè)置電流。模式不為 1 時(shí)，轉(zhuǎn)到判別是否選擇模式 2，模式為 2 時(shí)，設(shè)置電壓。模式不為 2 時(shí)，轉(zhuǎn)到判別是否選擇模式 3，模式為 3 時(shí)，設(shè)置照度。模式不為 3 時(shí)，直接返回。 4.6 顯示子程序的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)顯示的難點(diǎn)在于將各個(gè)需要顯示的信息按坐標(biāo)顯示在液晶屏相應(yīng)的位置上，并通過(guò)程序循環(huán)不斷刷新數(shù)據(jù)，顯示流程如 圖 4-6 4-7 所示。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 31 4-6LCD 初始化流程圖 4-7 顯示流程圖 4.7 本章小結(jié) 本章是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，開始是系統(tǒng)軟件的總體流程圖，看到這個(gè)圖之后我們就會(huì) 很容易的弄明白單片機(jī)作為一個(gè)核心控制部分是怎樣控制系統(tǒng)工作的。然后是溫 /濕度傳感器的軟件設(shè)計(jì)，講述了驅(qū)動(dòng)傳感器工作的流程及具體程序。最后是液晶屏的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)部分，這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序比較長(zhǎng)，分為各個(gè)子程序模塊分別編寫各部分的功能。第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 32 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)總體設(shè)計(jì)，完成了硬件和軟件設(shè)計(jì)開發(fā)。通過(guò)軟件和硬件相結(jié)合系統(tǒng)即可運(yùn)行。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預(yù)計(jì)的那樣正常工作是常見的事，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯(cuò)誤，這是軟件和硬件開發(fā)者經(jīng)常遇見的，這就需要通過(guò)調(diào)試來(lái)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并加以改正。調(diào)試可分為硬件 調(diào)試和軟件調(diào)試。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的已經(jīng)在電腦 上用模擬開發(fā)軟件進(jìn)行了檢測(cè)和調(diào)試，并運(yùn)行成功，最后進(jìn)行實(shí)物圖的硬件組裝與調(diào)試，這樣就給開發(fā)者在提供了方便。 5.1 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)是在 Proteus 軟件和 Keil 軟件相結(jié)合調(diào)試的，完全用仿真軟件在 電腦 上對(duì)目標(biāo)電路原理圖和程序進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中單片機(jī)相應(yīng)輸入端由通用鍵盤和鼠標(biāo)設(shè)定，運(yùn)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(lái)，以確定程序運(yùn)行有無(wú)錯(cuò)誤。 目標(biāo)程序糾錯(cuò)：該階段工作通常在目標(biāo)程序編輯時(shí)就完成。一般來(lái)說(shuō)，仿真軟件能為用戶輸入的程序 指令糾錯(cuò)，包括書寫格式、標(biāo)號(hào)未定義或多重定義、轉(zhuǎn)移地址溢出等錯(cuò)誤。 整體程序調(diào)試：即把各子程序整體連起來(lái)進(jìn)入到綜合電路調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)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(yùn)行時(shí)是否破壞現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)據(jù)緩沖單元是否發(fā)生沖突，標(biāo)志位的建立和清除在設(shè)計(jì)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(diào)試不需任何在線仿真器，也不需要用戶樣機(jī)，直接就可以在 電腦 上開發(fā)和調(diào)試。調(diào)試和修改完畢后可以直接使用編程器將軟件固化在目標(biāo)系統(tǒng) ROM 中，然后投入運(yùn)行。圖 5-1 為電流超出范圍時(shí)的狀態(tài)。常州工學(xué)院電 子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 33 圖 5-1 電流超過(guò)設(shè)定范圍 5.2 硬件調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，許多硬件故障在軟件調(diào)試時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，但通常要先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障。調(diào)試工作可以分為四步： 線路檢查：根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，仔細(xì)檢查樣機(jī)線路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求，必要時(shí)可用萬(wàn)用表檢測(cè)線路通斷情況。 電源調(diào)試：樣機(jī)的第一次通電測(cè)試很重要，若樣機(jī)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。調(diào)試的方法有兩種：一種是斷開樣機(jī)穩(wěn)壓電源的輸出端，檢查空載 時(shí)電源工作情況；另一種是拔下樣機(jī)上的主要集成芯片，檢查電源的負(fù)載能力（用假負(fù)載）。確保電源無(wú)故障并性能符合設(shè)計(jì)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(gè)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(shuō)明電路中有短路或故障。通電檢查的主要目的是看系統(tǒng)是否存在短路或由元器件損壞、裝配錯(cuò)誤引起的電流異常。 檢查芯片的邏輯關(guān)系是否出錯(cuò)：加電后檢查各芯片插座上相關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量相應(yīng)的輸入輸出電平是否正常單片機(jī)系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先 查出邏輯設(shè)計(jì)是否正確，選用器件和連接關(guān)系是否符合要求等。 本設(shè)計(jì)特點(diǎn)突出，性價(jià)比高，適合于 車燈， 有很高應(yīng)用價(jià) 參數(shù)檢測(cè) 值。 系統(tǒng)工作在設(shè)定參數(shù)范圍外的狀況，此時(shí)電流，照度超出設(shè)定范圍，如圖 5-2 所示第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 34 圖 5-2 超出范圍時(shí)的工作轉(zhuǎn)態(tài) 5.2 本章小結(jié) 硬件系統(tǒng)關(guān)系到所要設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品好懷，如系統(tǒng)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(jī)是很容易受干擾的控制器，當(dāng)采用外部晶振時(shí)，應(yīng)盡量讓其靠近單片機(jī)減少對(duì)其干擾，防止程序亂飛現(xiàn)象。同時(shí)還可以采用隔離等方式減少干擾，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞很大部分來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)，所以我們要有動(dòng)手的好習(xí)慣。 軟件設(shè)計(jì)是核心部分，具有多樣化，靈活性高，易移植等優(yōu)點(diǎn)，要深深理會(huì)各指令的含義才能更加熟練應(yīng)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(diǎn)，本設(shè)計(jì)用到定時(shí)器中斷以減少對(duì) CPU 的占用，更好的處理其他功能。軟件的設(shè)計(jì)大部分采用模塊化設(shè)計(jì)的方法以方便調(diào)試，并使其可讀性大大增強(qiáng)，方便更改和移植。 在這次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，也難免有錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?zhí)岢?！結(jié)束語(yǔ) 35 結(jié)束語(yǔ) 基于 STC 單片機(jī)的智能車燈參數(shù)檢測(cè)儀的開發(fā)與設(shè)計(jì) 是從 2012 年 4 月 1 日到 2012年 5 月 20 日完成的，基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然還有待進(jìn)一步完善。我在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了各種各樣的問題，在解決這些問題的過(guò)程中，收獲了許多知識(shí)，從中也得到了很多體會(huì)。 1 主要工作 這次設(shè)計(jì)是我做過(guò)的真正意義上的一次完整的設(shè)計(jì)，從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選定到設(shè)計(jì)的完成，其中完成的主要工作如下： （ 1）根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題制定系統(tǒng)的總體方案。 （ 2）完成對(duì) 1602LCD 和光敏電阻認(rèn)識(shí) 、學(xué)習(xí)、理解，為設(shè)計(jì)應(yīng)用做準(zhǔn)備。 （ 3）初步確定系統(tǒng)所需的器材，并認(rèn)識(shí)和學(xué)會(huì)所選器材的性能和使用方法。 （ 4）結(jié)合所選硬件，編寫程序代碼。 （ 5）完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，電路的原理圖和電路板的焊接工作。 （ 6）完成系統(tǒng)硬件和軟件的連接、調(diào)試和更改完善工作。 2 設(shè)計(jì)體會(huì) 經(jīng)過(guò)半學(xué)期的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)的知識(shí)還比較欠缺，自己要學(xué)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn) 眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一種長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力，也大大提高了動(dòng)手能力，體會(huì)到了在創(chuàng)作過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅，這些樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活都有著非常重要的影響。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的還有缺陷，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 但是值強(qiáng)調(diào)的是，在設(shè)計(jì)中必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，仔細(xì)的分析需求，認(rèn)真的查詢資料 ，擬定合理的工作計(jì)劃?？煽啃詫?duì)于一個(gè)成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要，在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮的問題越多，那么調(diào)試的時(shí)候出現(xiàn)問題的概率越小。設(shè)計(jì)中的調(diào)試是一份艱巨而又有意義的工作，它既能檢測(cè)系統(tǒng)的錯(cuò)誤、缺陷，也能引導(dǎo)新方案的提出和驗(yàn)證。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中，我還深深體會(huì)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(xué)討論，可以獲得新的方法。只有思想和信息的傳通，畢業(yè)設(shè)計(jì)才可能完成。此外，我還得出一個(gè)結(jié)論，知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 36 有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)那其實(shí)是兩回事，所以 我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 參考文獻(xiàn) 37 參考文獻(xiàn) 1 項(xiàng)震 何明賢 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