電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)

1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄摘 要2Abstract3前言41電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的背景意義52電池管理系統(tǒng)電壓和溫度采集方案總體設(shè)計(jì)72.1 單體電池電壓測(cè)量方法分析72.2 單體電池溫度測(cè)量方法分析72.3 本次設(shè)計(jì)采用方案83 硬件設(shè)計(jì)93.1 硬件選擇93.1.1 單片機(jī)pic16F87793.1.2 溫度傳感器DS18B20113.1.3 74LS138123.1.4 74HC244133.1.5數(shù)碼管133.1.6 三極管143.2 各部分硬件電路設(shè)計(jì)143.2.1 時(shí)鐘電路143.2.2數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路153.3硬件設(shè)計(jì)原理圖153.3.1電壓采集原理圖153.3.

2、2 溫度采集原理圖164 軟件設(shè)計(jì)184.1電壓采集主程序流程圖184.2 溫度采集流程圖195 仿真205.1 MPALAB IDE開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí)205.2仿真軟件proteus軟件介紹205.3 仿真電路圖215.3.1 電壓采集仿真圖215.3.2 溫度采集仿真圖226實(shí)物制作23結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28附錄29摘 要 從汽車主動(dòng)安全角度出發(fā)，在不改變汽車原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款對(duì)汽車超速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的速度控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩部分，硬件系統(tǒng)選用以STC89C52單片機(jī)作為微處理器，能夠結(jié)合路況對(duì)限速值進(jìn)行設(shè)定，對(duì)測(cè)量的當(dāng)前車速和設(shè)定速度通過LCD1602液晶顯示出來

3、，超速時(shí)并通過聲光信號(hào)報(bào)警提示，進(jìn)而以L298等芯片為主設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)強(qiáng)制限速。軟件部分編寫了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集、計(jì)數(shù)、和速度的計(jì)算，限速值的設(shè)定，以及超速時(shí)對(duì)速度有效控制。充分利用所有硬件結(jié)合軟件進(jìn)行調(diào)試，能對(duì)汽車速度準(zhǔn)確的測(cè)量，超速時(shí)能對(duì)汽車的速度有一定限制和能對(duì)汽車的速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。最后，完成了汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行實(shí)物樣件制作，進(jìn)行了調(diào)試，并驗(yàn)證其速度測(cè)量，超速報(bào)警，當(dāng)前車速和設(shè)定限速值顯示，以及超速時(shí)對(duì)油門踏板位置的控制。該樣件能夠按照設(shè)計(jì)要求正常進(jìn)行。關(guān)鍵詞 STC單片機(jī) ， 速度顯示， 超速報(bào)警， 超速控制AbstractWith the rap

4、id development of automobile industry, automobile brought environmental pollution, energy shortage, resource depletion and security and other aspects of the problem is becoming more and more serious. This makes the rapid development of electric automobile, Electric vehicles have a good environmental

5、 performance and can be in a variety of energy as power features, which can protect environment, but also can ease the energy shortage and the adjustment of energy structure, energy security. Electric vehicle power battery has also been studied, In recent years along with computer penetration in the

6、 social sphere, SCM applications are constantly deepening. In real-time detection and automatic control of the SCM application system, the microcontroller is often used as a core component. This paper describes the use of PIC microcontroller to the measurement of electric vehicle power battery volta

7、ge and temperature, the measured voltage is mainly an analog-to-digital conversion module and digital tube display module application. With regard to temperature detection system using DS18B20, and register, and a combination of digital tube.Key words：PIC Single Chip Microcomputer Analog digital con

8、version Digital tube display前言 我國(guó)每年有數(shù)十萬起交通事故發(fā)生，“十次事故九次快”人人皆知，但因超速行駛造成巨大損失的交通事故依然不斷發(fā)生。這與駕駛員行車時(shí)產(chǎn)生僥幸心理有關(guān)。因而有必要在汽車上安裝一個(gè)自動(dòng)限速裝置，它能根據(jù)不同的路況進(jìn)行不同的速度限制，并且司機(jī)無法隨便更改這一限速值，從而使司機(jī)不可能超速行駛成為。與近期在市場(chǎng)上熱銷的電子狗產(chǎn)品相比， 汽車限速器更具有主動(dòng)規(guī)避事故的優(yōu)勢(shì)， 電子狗只是在接近超速測(cè)試探頭時(shí)才提醒駕駛者控制車速。汽車限速器通常分為兩大類： 一種是在車輛超速時(shí)發(fā)出語音警報(bào)， 提醒駕駛者減速； 另一種是在汽車超過限定速度后， 通過車載電腦發(fā)出

9、指令， 強(qiáng)制控制車輛行駛速度。前一種限速器只起到警示作用， 而后一種汽車限速器將更為有效地減少交通事故發(fā)生。但是現(xiàn)階段能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能的汽車大都是高端車，要改變?cè)瓉砥嚨挠吐?，且安裝不方便，成本高。本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)為控制儀，能夠模仿司機(jī)的正確的限速動(dòng)作限定油門具體位置限制汽車速度；在不改變汽車結(jié)構(gòu)不影響汽車動(dòng)力的前提下，標(biāo)準(zhǔn)化安裝，適用于所有車型。使汽車在規(guī)定的速度范圍內(nèi)行駛，大大降低交通事故發(fā)生的幾率，減少經(jīng)濟(jì)損失。汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全的重要組成部分，可輔助駕駛員對(duì)車輛進(jìn)行操縱，在超速工況下發(fā)出報(bào)警信息并對(duì)車輛進(jìn)行主動(dòng)避險(xiǎn)控制，使交通事故的發(fā)生概率大幅下降，由此

10、改善了交通通行效率并減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。4Lee K，Peng HEvaluation of automotive forward collision warning and collision avoidance algorithmsJVehicle System Dynamics，2005，43(10)：735751 1.1 設(shè)計(jì)背景和意義 汽車作為世界各國(guó)廣泛采用的交通工具，使道路交通事故在各類安全事故中所占的比例越來越大，有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，道路交通事故的總數(shù)約占安全事故的90%左右，造成的傷亡人數(shù)占所有安全事故傷亡人數(shù)的80%以上。 隨著道路交通建設(shè)的加快，高速公路網(wǎng)絡(luò)遍布。為了治

11、理超速，各國(guó)制定了嚴(yán)格的法律法規(guī)，但是超速現(xiàn)象還是屢禁不止。據(jù)分析，全國(guó)近幾年發(fā)生的重特大交通事故，七成與超速行使有關(guān)，并且超速行駛違章隨著道路交通條件的改善而不斷增多。目前，汽車控制技術(shù)已經(jīng)向智能方向的發(fā)展，但是能夠在規(guī)定路段對(duì)車輛進(jìn)行速度的限定只有交通規(guī)則或畫在路面上的文字或數(shù)字，實(shí)際有效地對(duì)車輛進(jìn)行限速還沒有文獻(xiàn)報(bào)告。現(xiàn)有的汽車?yán)锍瘫盹@示的僅僅汽車的行駛里程和當(dāng)前的行駛速度，汽車速度的控制完全由駕駛員的操作來控制，雖然路面和路旁處處設(shè)有行駛速度的警示標(biāo)記，交通執(zhí)法部門也對(duì)行駛車輛速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)超速行駛處罰相當(dāng)厲害，但也只能起到監(jiān)督作用，不能完全杜絕超速行駛的行為。造成駕駛員超速行駛

12、的原因主要有大部分駕駛員在不知不覺中就已經(jīng)超速。因?yàn)轳{駛員的注意力大都在前方，汽車速度只能憑感覺和經(jīng)驗(yàn)判斷。還有一部分司機(jī)抱有僥幸心里。目前市面上還沒有幫助駕駛員控制不同路面上汽車最高行駛速度的裝置，造成許多不安全的隱患，甚至出現(xiàn)事故，給國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)造成了大量的損失。本次設(shè)計(jì)的目的是從汽車行駛的安全角度出發(fā)，在不改變汽車原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)計(jì)一種與自動(dòng)化道路速度指示控制系統(tǒng)相配套使用的汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)，該汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)汽車行駛時(shí)車速測(cè)量，限定速度設(shè)定，安全警示以及限制車速的功能，用自動(dòng)或手動(dòng)的方法使汽車在規(guī)定的速度范圍內(nèi)行駛。設(shè)置控制儀的限制值，可以用程序設(shè)定也可以用

13、IC卡設(shè)；可以只設(shè)定一個(gè)值，也可以根據(jù)不同的路況，有多個(gè)設(shè)定值供選擇。該產(chǎn)品控制車速靈敏度高，速度誤差小于5控速時(shí)汽車行駛平穩(wěn)，乘客不易察覺。管理者可以用事先設(shè)定的方法強(qiáng)制約束汽車只能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)行駛。有效的強(qiáng)制規(guī)范駕車秩序，降低交通事故和交通擁堵現(xiàn)象。解決汽車超速違章現(xiàn)象。1.2目前該課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況介紹如今的汽車工業(yè)正是朝著智能化，數(shù)字化發(fā)展，人們?cè)谙硎芩俣人鶐淼母咝释瑫r(shí)，卻要面對(duì)安全的巨大威脅。各國(guó)交通部門及個(gè)人為了解決駕駛員有意無意超速駕駛問題，采取了許多措施，與此同時(shí)，汽車電子限速裝置也在不斷發(fā)展之中，有許多電子設(shè)計(jì)公司正在從事這方面的研究，爭(zhēng)取能設(shè)計(jì)出一種成本低的汽車限

14、速裝置。其表現(xiàn)如下：在2004年上海大眾智能設(shè)備有限公司也推出一種汽車智能速度控制器，管理者可以用事先設(shè)定的方法強(qiáng)制約束汽車只能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)行駛。無報(bào)警裝置，且價(jià)格昂貴。2006年德國(guó)西門子宣布開發(fā)出了道路限速標(biāo)志識(shí)別裝置。該裝置利用攝像頭識(shí)別前方的限速標(biāo)志；當(dāng)行駛速度比限制速度快時(shí)，就會(huì)發(fā)出警告，或與巡航控制系統(tǒng)連動(dòng)，自動(dòng)限制行駛速度。使用這種裝置原則上可以達(dá)到限速的目的，但這種裝置在識(shí)別限速標(biāo)志時(shí)常因外界環(huán)境變化而受到影響。在陰雨天，限速標(biāo)志位置不同的情況下裝置就無法準(zhǔn)確識(shí)別。改變汽車原有的結(jié)構(gòu)。2009年6月17日中國(guó)專利局公告了一份CN201257907號(hào)文獻(xiàn)，該文獻(xiàn)所述了一種汽

15、車組合儀表，但該儀表不具有汽車限速功能。2011年月日英國(guó)倫敦交通局日前宣布，即將啟動(dòng)一項(xiàng)汽車自動(dòng)限速器測(cè)試計(jì)劃，出租車、公務(wù)車和公共汽車將在未來個(gè)月中試用一種新型限速裝置。據(jù)悉，法國(guó)汽車制造和營(yíng)銷委員會(huì)與法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍汽車集團(tuán)和雷諾汽車公司日前聯(lián)合向用戶推出三種汽車限速裝置。報(bào)道說，這三種裝置中，最簡(jiǎn)單的一種是“超速報(bào)警器”。安裝上這種裝置的汽車如果超過預(yù)先設(shè)定的車速時(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出聲響警報(bào)，同時(shí)有指示燈在車內(nèi)閃爍，以警示司機(jī)降速。其它兩種限速裝置是可以直接對(duì)汽車的部分功能及行駛進(jìn)行調(diào)整的裝置。一種是限速器，另一種是調(diào)速器。司機(jī)可以通過這種限速器提前設(shè)定最高時(shí)速，如果司機(jī)在汽車行駛中想超過

16、開車前設(shè)定的最高時(shí)速，加速器也不會(huì)響應(yīng)，而是把車速限定在一定范圍內(nèi)。廣州唯創(chuàng)有限公司推出了一款超速報(bào)警器，它是一種實(shí)時(shí)指示車輛行駛速度，記錄超速記錄，并通過語音提醒司機(jī)安全駕駛的智能電子設(shè)備。該設(shè)備實(shí)時(shí)顯示車輛速度。當(dāng)超過測(cè)定速度的最高值時(shí)，及時(shí)播放語音提示，提示司機(jī)。廣州九芯科技有限公司也推出了叉車限速報(bào)警器系統(tǒng)，具有遙控設(shè)置通斷油路等功能，兩級(jí)速度設(shè)定，超過不同級(jí)別的速度，就有不同的語音進(jìn)行提示報(bào)警，它的報(bào)警鎖定時(shí)間在099秒可調(diào)，叉車速度持續(xù)超過預(yù)設(shè)速度，就自動(dòng)鎖住報(bào)警，及時(shí)提醒駕駛員采取必要措施。 目前，汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)已經(jīng)在很多汽車上得到應(yīng)用。預(yù)計(jì)，今后的智能速度控制系統(tǒng)會(huì)朝著更可靠

17、，性能更穩(wěn)定，更高端的方向發(fā)展。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 “基于單片機(jī)汽車自動(dòng)限速控制系統(tǒng)”是汽車主動(dòng)安全控制的裝置，當(dāng)超過設(shè)定車速時(shí)它通過機(jī)械傳動(dòng)裝置來控制油門位置從而控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制速度的作用，主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)：包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源、顯示、速度的測(cè)量、速度的控制。對(duì)硬件要求分模塊或整體繪制原理圖(附錄一)、進(jìn)行仿真（Protues仿真）（附錄二）并進(jìn)行實(shí)物制作。軟件設(shè)計(jì)：包括顯示程序、速度的測(cè)量程序、速度的控制程序。對(duì)軟件要求進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，配合仿真軟件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試、實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。2汽車限速系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的汽車自動(dòng)限速器的系統(tǒng)組成主要由

18、單片機(jī)控制模塊STC89C52、霍爾傳感器、LCD液晶顯示器、聲光報(bào)警器及油門位置控制模塊組成。針對(duì)任務(wù)要求，通過查閱資料發(fā)現(xiàn)該限速器的設(shè)計(jì)在單片機(jī)接口芯片以及按鍵電路上一些元器件有不同的選擇。因此，我的設(shè)計(jì)方案主要對(duì)此展開：2.1 方案的提出方案一：采取通過帶有I/O接口和計(jì)時(shí)器的靜態(tài)RAM8155芯片與設(shè)定速度的鍵盤電路，速度顯示電路，8155芯片具有256個(gè)字節(jié)的RAM，兩個(gè)8位、一個(gè)6位的可編程I/O口和一個(gè)14為計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)的硬件電路框圖如圖3-1所示：圖2-1 系統(tǒng)硬件電路框圖測(cè)量車速用霍爾傳感器，傳感器能夠產(chǎn)生脈沖方波，采用鍵盤輸入設(shè)定限制速度，當(dāng)汽車車速超過最大速度時(shí)，聲光報(bào)警

19、電路將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)外部中斷口連接霍爾傳感器的輸出，車輪每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一次INT0中斷請(qǐng)求，單片機(jī)計(jì)數(shù)器對(duì)INT0中斷請(qǐng)求的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將在1秒內(nèi)的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成汽車的時(shí)速，送至顯示緩沖區(qū)以供顯示程序調(diào)用。硬件電路方框圖霍爾傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)AT89C52的INT0口輸入并存儲(chǔ)在內(nèi)部R0M 中，AT89C52外擴(kuò)8155芯片，LED數(shù)碼管的段選線用PB口，PA4PA0作為L(zhǎng)ED的位選線和鍵盤的列線，PCO和PC1口作為鍵盤的行線，從而組成9個(gè)按鍵的速度按鈕鍵盤。P2.6口外接三極管放大器用來驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，P2.6不斷地輸出101010.的高低電平，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路報(bào)警。只要使聲光報(bào)警

20、電路報(bào)警重復(fù)輸出256Hz及350Hz的之間的頻率，便可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。車的上限速度Vm通過鍵盤設(shè)置并存儲(chǔ)起來。單片機(jī)檢測(cè)霍爾傳感器輸出的信息，計(jì)算出該車當(dāng)前的速度V，并送LED顯示。當(dāng)VVm時(shí)，控制聲光報(bào)警電路報(bào)警發(fā)出警示音，及時(shí)采取措施減速；如是沒及時(shí)減速的話，此時(shí)，單片機(jī)向節(jié)氣門電機(jī)發(fā)出指令，控制節(jié)氣門的開度，從而，強(qiáng)行控制該車的行駛速度。方案二：本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)STC89C52來實(shí)現(xiàn)其功能，速度測(cè)量主要由霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn)其功能。霍爾傳感器用來產(chǎn)生脈沖方波，鍵盤輸入用來設(shè)定限制速度，當(dāng)車速超過最大速度Vm時(shí)，聲光報(bào)警電路將發(fā)出語音報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)外部中斷口接霍爾傳感器的輸出，車輪每轉(zhuǎn)一

21、圈產(chǎn)生一次INT0中斷請(qǐng)求，單片機(jī)STC89C52的T1口對(duì)INT0中斷請(qǐng)求的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并將在1秒內(nèi)的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成機(jī)動(dòng)車的時(shí)速，送至顯示緩沖區(qū)以供顯示程序調(diào)用。速度顯示部分采用1602字符液晶顯示。鍵盤輸入包括速度值的設(shè)定，報(bào)警系統(tǒng)采用聲光報(bào)警，提醒駕駛員超速?？刂撇糠植捎肔298N驅(qū)動(dòng)芯片直流電機(jī)對(duì)其控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，控制油門位置。圖2-2 系統(tǒng)硬件電路框圖2.2 本次設(shè)計(jì)采用方案方案一和方案二比較，方案一采用8155芯片使用單片機(jī)引腳較多，采用鍵盤電路較復(fù)雜，按鍵太多速度操作不方便設(shè)置也是固定的，駕駛員對(duì)速度上限透明度也不高，總體電路還較復(fù)雜。相對(duì)方案二，方案一還要改變汽車原有結(jié)構(gòu)，對(duì)

22、于本設(shè)計(jì)不改變汽車原有結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)的“基于單片機(jī)技術(shù)的汽車限速器系統(tǒng)”而言，其基本出發(fā)點(diǎn)就是利用現(xiàn)有的工藝條件，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件處理技術(shù)，提高系統(tǒng)的精度等級(jí)和工作的穩(wěn)定性，拓展其功能并賦予其智能化特征，使顯示器不僅能夠及時(shí)準(zhǔn)確地顯示車輛的當(dāng)前速度信息和設(shè)定的限速值，同時(shí)盡可能地減少不必要的人工操作，使報(bào)警能隨時(shí)隨地進(jìn)行，同時(shí)還能使車輛在超速后自動(dòng)降速。有鑒于此本設(shè)計(jì)采取“方案二”的設(shè)計(jì)思路來進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。程序框圖如圖2-3，汽車自動(dòng)限速器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4： 圖2-3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖1-拉力繼電器 2-軟連接軸 3-固定器 4-導(dǎo)向受力器 5- 導(dǎo)向受力機(jī)構(gòu) 6-鋼絲繩 7-油門踏板圖

23、2-4 汽車自動(dòng)限速器結(jié)構(gòu)示意圖3 各部分硬件電路設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主控制模塊 本設(shè)計(jì)的主控單元包括單片機(jī)STC89C52，RC復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。圖3-1 系統(tǒng)主控制模塊示意圖單片機(jī)是指在集成電路芯片里，由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，基本I/O設(shè)備構(gòu)成，在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。單片機(jī)是所有微處理器中算性價(jià)比較高的 ，隨著種類不斷增多，功能不斷完善，應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和單片機(jī)在控制系統(tǒng)中廣泛使用，以及設(shè)備向小型化、智能化方向發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)大而廣泛使用。它與一般的集成電路相比它有較好的抗干擾能力，并對(duì)外界環(huán)境有較好的適應(yīng)性，可在件下穩(wěn)定

24、的工作。本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是STC公司新推出的STC89C52芯片，STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52具體介紹如下： 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20

25、)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I

26、/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7STC89C52主要功能如表一所示主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能表3-1 STC89C52主要功能在本設(shè)計(jì)中，就采用了內(nèi)部振蕩的簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)在

27、啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，如下圖，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。對(duì)于STC89C52單片機(jī)只要接一個(gè)電容至VCC即可。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使STC89C52單片機(jī)有效的復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間，Vss上升時(shí)間若為10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHZ時(shí)約為1ms，1MHZ時(shí)約為10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。RC時(shí)間常數(shù)越大，上電RS

28、T端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。復(fù)位電路工作原理如右圖所示，VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。本復(fù)位電路采用上電和按鍵復(fù)位，晶振電路主要是使單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘周期。單片機(jī)首先考慮的是單片機(jī)的資源分配。P0口和P1口共同驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示，P1.4到1.7采用按鍵輸入控制。P3.2和P3.5口做為外部脈沖輸入

29、和計(jì)數(shù)接口。P1.3和P3.1作為聲光報(bào)警器接口，P2口作為驅(qū)動(dòng)芯片L298N接口。本設(shè)計(jì)為速度測(cè)量與超速控制系統(tǒng)，所以里面要用到單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來完成。在STC89C52中，定時(shí)器0和定時(shí)器1的操作與AT89系列一樣。計(jì)數(shù)功能是對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每當(dāng)霍爾傳感器輸入的脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器就加1。定時(shí)功能也是通過計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，不過此時(shí)計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)內(nèi)部，即每一個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器加1。采用12MHz晶體，則計(jì)數(shù)頻率為1MHZ。這樣就可根據(jù)計(jì)數(shù)值算出定時(shí)時(shí)間，也可算出計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器的初值。定時(shí)器0和定時(shí)器1具有四種工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控

30、制字均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過對(duì)特殊功能寄存器的編程，用戶可方便選擇單片機(jī)的兩種工作模式和四種工作方式。3.2電源設(shè)計(jì)一般汽車使用的電源為12V或24V直流電源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)系統(tǒng)所需要的電壓，那么我們必須通過電壓的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換，讓12V或24V電源成為5V電源供給單片機(jī)系統(tǒng)及周邊使用。汽車電源蓄電池供電為直流電源，方向單一，但是大小還在不斷變化，這種直流一般是不能直接供給單片機(jī)的。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流，需做“填平補(bǔ)齊”工作，把電源輸出電壓波動(dòng)成分盡可能的減小，變成接近恒流的直流電。本設(shè)計(jì)使用7805設(shè)計(jì)電源電路。利用7805進(jìn)行電源的轉(zhuǎn)化其中得涉及到濾波，抗干擾等問題。濾波是將

31、信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。在電源電路中其作用是濾掉脈沖動(dòng)直流中的交流分量（諧波），得到比較平滑的直流電壓。濾波的電路有多種形式，常用的有電容濾波、電感濾波、LC濾波、RC-型濾波、LC-型濾波。如圖3-2為常用的濾波電路。 常用的是電容濾波，在電源電路的設(shè)計(jì)中也主要用電容濾波電路,進(jìn)行兩級(jí)濾波。電容濾波 電感濾波 LC濾波 RC- 型濾波 LC-型濾波 圖3-2為常用的濾波電路采用使用非常方便的78系列的三端集成電路元件來直接實(shí)現(xiàn)。三端穩(wěn)壓集成電路，顧名思義，是指只有三條引腳輸出的穩(wěn)壓集成電路，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管。用78系

32、列三端穩(wěn)壓集成電路來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓集成電路型號(hào)中的78后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5V。這個(gè)方案準(zhǔn)確，受干擾小，應(yīng)用方便。如圖3-3為7805設(shè)計(jì)的電源原理圖。7805輸入端電容C2和C3是為了使輸出的電壓紋波降到最低，輸出端電容C4是為了改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，使電路能夠穩(wěn)定工作。V12可以輸入12V或者24V電壓進(jìn)行5V轉(zhuǎn)換，從vcc輸出5V電源進(jìn)行應(yīng)用。LED9為輸入指示燈，R1為L(zhǎng)ED9的限電阻。 圖3-3 7805設(shè)計(jì)的電源原理圖3.3 速度的

33、測(cè)量設(shè)計(jì)霍爾開關(guān)集成傳感器，利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合制成磁敏傳感器，以開關(guān)信號(hào)形式輸出，常用型號(hào)：UGN-3000系列。組成部分：穩(wěn)壓電路，霍爾元件，放大器，整形電路，集電極開路輸出。特性：當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度高于Bop時(shí)，輸出電壓為高電平，傳感器處于開狀態(tài)當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于BRp時(shí)，輸出電壓為低電平，傳感器處于關(guān)狀態(tài)。一次磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化使傳感器完成了一次開關(guān)動(dòng)作。汽車行駛的過程是里，輪子每轉(zhuǎn)一周，速度傳感器就會(huì)有所感應(yīng)。單位時(shí)間內(nèi)輸出一定的脈沖，經(jīng)過放大整形，和光耦隔離，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理，可以得到當(dāng)前車速。因霍爾傳感器具有靈敏度高、線性度好、穩(wěn)定

34、性好、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)低轉(zhuǎn)速也能夠測(cè)量等特點(diǎn)。所以本系統(tǒng)采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器。 本設(shè)計(jì)中使用非接觸式霍爾傳感器進(jìn)行速度信息的采集，然后結(jié)合軟件進(jìn)行計(jì)算，最后作出速度的顯示。霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)速示意圖如圖3-4，在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。沒有磁鋼時(shí)輸出高電平，有磁鋼時(shí)輸出低電平。當(dāng)霍爾傳感器產(chǎn)生了一定脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)輸入單片機(jī)中，進(jìn)行脈沖的計(jì)數(shù)和相應(yīng)的計(jì)算、變換，最后送入LCD顯示出來?；魻杺鞲衅鰽44E芯片的引腳接線圖見圖3-5所示。霍爾傳感器是一個(gè)3端器件，

35、外形與i極管相似，只要接上電源、地，即可工作，輸出通常是集電極開路(0C)門輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。如圖3-4為霍爾傳感器的測(cè)速示意圖，圖3-5為霍爾傳感器圖片和管腳圖，圖3-6為霍爾傳感器的電路原理圖，輸出應(yīng)該接負(fù)載電阻，其電阻取決于電流的大小。8田漢波，趙英俊一種基于線性霍爾傳感器的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法EJ機(jī)械與電子，2007(1)：3133 圖3-4 測(cè)速示意圖 圖 3-5 霍爾傳感器圖片和管腳圖 圖 3-6 霍爾傳感器電路本系統(tǒng)選用霍爾傳感器將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，考慮到傳感器的體積要小，便于安裝，誤差要盡量減小等要求，采用車輪旋轉(zhuǎn)一周，速度傳感器要輸出若干個(gè)脈沖的方法，具

36、體采用在變速器上安裝1個(gè)小磁鋼相應(yīng)地輸出1個(gè)脈沖的方法車輪旋轉(zhuǎn)一周速度傳感器輸出的脈沖個(gè)數(shù)為1，設(shè)1s內(nèi)計(jì)數(shù)器測(cè)得的脈沖數(shù)為f，假設(shè)選擇輪胎。設(shè)頻率計(jì)的頻率為f，粘貼磁鋼數(shù)為z，周長(zhǎng)用字母C（mm)表示，則速度大小為：V= f *C/1000*3.6（m/s）。開關(guān)型霍爾傳感器可選用：為4.5-25V，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小要求不嚴(yán)格.3.5 按鍵電路 3-8 霍爾傳感器電路按鍵電路由四個(gè)開關(guān)加上拉電阻構(gòu)成，使用單片機(jī)P1.4口到P1.7口，四個(gè)開關(guān)分別是速度增加、速度減小以及速度確定、限速值設(shè)置。另外還有汽車速度增減按鍵可以對(duì)模擬汽車行駛電機(jī)加減速，可以方便的根據(jù)當(dāng)?shù)叵匏俚囊筮M(jìn)行行駛車速更改

37、以檢驗(yàn)系統(tǒng)報(bào)警功能和超速控制功能，具有很強(qiáng)的人機(jī)交互功能。9道路的限速標(biāo)準(zhǔn)大致有3個(gè)檔位，采用一個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)3種狀態(tài)（40KM/H、70KM/H、120KM/H)，直接輸入到單片機(jī)的IO口，管理者可選定3種不同的速度。這樣既簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，又能提高總體的穩(wěn)定度。邵振峰，王懷山，江泳基于LSIY25120的語音錄放系統(tǒng)J鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，18(2)：193.5 液晶顯示設(shè)計(jì)此次采用液晶顯示屏1602，可以比較直觀地知道汽車的當(dāng)前車速，設(shè)定的限制車速值，給駕駛員一個(gè)提醒作用。LCD1602電路圖如圖3-5所示，其中POT1為9*10k歐姆的排阻作為P0口的上拉電阻，RP1為16

38、02液晶顯示器件，左邊的RP1的16封裝接口與液晶對(duì)應(yīng)，滑動(dòng)變阻R2是用來調(diào)節(jié)液晶背光的對(duì)比度的，液晶的4、5、6腳與單片機(jī)相連作為控制信號(hào)，716腳與單片機(jī)P0口相連作為數(shù)據(jù)信號(hào)傳送。圖3-9 LCD1602顯示電路圖本設(shè)計(jì)液晶顯示部分采用的是字符型LCD1602的16條引腳線的LCD，引腳定義如下表3-2所示表3-2 引腳定義表3.6 超速報(bào)警監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)報(bào)警模塊主要有聲音和LED燈光報(bào)警，蜂鳴器的正極接到電源正極，負(fù)極與晶體管的集電極相連。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器負(fù)極通過晶體管接地，蜂鳴器就工作（鳴叫）。LED燈接P1.3口另外一段也接地共同組成報(bào)警電路，該電路同樣是通過霍爾傳感器采集汽車

39、當(dāng)前行駛的速度信號(hào)，傳輸給單片機(jī)STC89C52系統(tǒng)后，經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算處理判斷，實(shí)際速度Speed與設(shè)置速度maxspeed相比。如是speed<maxspeed，報(bào)警電路的蜂鳴器和發(fā)光二極管不工作，即限速器系統(tǒng)不對(duì)油門踏板位置產(chǎn)生任何的影響，此時(shí)，汽車就按照正常的行駛狀態(tài)行駛；當(dāng)speedmaxspeed時(shí)，報(bào)警燈不斷亮，同時(shí)蜂鳴器也發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以此來提示駕駛員進(jìn)行減速，減少發(fā)生交通事故。超速報(bào)警電路原理圖如圖3-10圖3-10超速報(bào)警電路原理圖3.7 汽車超速控制設(shè)計(jì)速度的控制是“汽車自動(dòng)限速控制系統(tǒng)”設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。要控制汽車的速度得控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速主要是通過

40、油門線來控制，本設(shè)計(jì)中速度的控制就是油門踏板位置的控制，采用軟硬相互結(jié)合的設(shè)計(jì)思想。如圖3-11為油門位置的控制示意圖。如下圖為速度的控制過程框圖。 圖3-11油門踏板位置控制示意圖 本設(shè)計(jì)中使用驅(qū)動(dòng)芯片L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)進(jìn)行速度的控制。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的直流電機(jī)，在從運(yùn)行狀態(tài)突然中轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片的安全，表3-12驅(qū)動(dòng)模塊電路圖。 表3-12 L298N驅(qū)動(dòng)模塊電路圖速度的控制就是對(duì)電機(jī)的控制，設(shè)計(jì)中對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)主要用L298芯片，L298是SGS公司的

41、產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)比較常見的是15腳Multiwatt封裝。內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)Vss，Vss可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，Vs電壓范圍VIH為2.546V。輸出電流可達(dá)2.5A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。Ena接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表3-3是L298功能邏輯圖。En

42、aIn1In2運(yùn)行狀態(tài)0-停止110正傳101反轉(zhuǎn)111剎停100停止 表 3-3 L298功能邏輯圖 此次設(shè)計(jì)為了方便實(shí)物制作，未采用限位開關(guān)，使用單片機(jī)控制正反轉(zhuǎn)的時(shí)間。根據(jù)推算大約5秒時(shí)間就將油門位置提升4-5CM。速度控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程表如圖3-13。圖3-13 超速控制過程4 汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)汽車自動(dòng)限速控制系統(tǒng)“是基于STC89C52單片機(jī)的設(shè)計(jì)。C語言編程序比匯編程序更復(fù)合人們的思維習(xí)慣，能夠減少開發(fā)的時(shí)間。C語言具有好的程序結(jié)構(gòu)，適用于模塊化程序設(shè)計(jì)，因此采用C語言設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用程序時(shí)，首先應(yīng)盡可能采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，將功能模塊化，整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)過程應(yīng)用C語言，由

43、不同的模塊完成不同的功能。在Keil C51 編輯平臺(tái)上進(jìn)行編寫、編譯和調(diào)試，采用模塊化的編程思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.1 軟件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序主要分為兩個(gè)部分，主程序和顯示程序。主程序主要是速度的測(cè)量、速度的控制和速度的監(jiān)測(cè)（超速報(bào)警部分)，顯示程序主要是對(duì)1602液晶顯示的操作和相關(guān)設(shè)置。如圖4-1為系統(tǒng)的軟件總體設(shè)計(jì)框圖。圖 4-1 軟件總體設(shè)計(jì)框架圖4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖及說明根據(jù)設(shè)計(jì)要求，汽車自動(dòng)限速系統(tǒng)需要接收汽車轉(zhuǎn)速信號(hào)，并計(jì)算成速度信號(hào)并與設(shè)定的速度值進(jìn)行比較。來判斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)和報(bào)警機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)。主程序根據(jù)跳轉(zhuǎn)執(zhí)行相應(yīng)子程序模塊。如圖4-2所示是主程序流程圖圖 4-2 總系統(tǒng)軟件軟

44、件流程圖3.4 速度的測(cè)量流程圖速度測(cè)量是對(duì)傳感器所輸入信號(hào)處理的過程，傳感器輸入的是脈沖信號(hào)，那么速度的測(cè)量就是對(duì)脈沖的計(jì)算，對(duì)脈沖的計(jì)算可以用計(jì)數(shù)器和中斷的方式進(jìn)行計(jì)算，這里用定時(shí)器T1計(jì)數(shù)和定時(shí)器TO計(jì)時(shí)來實(shí)現(xiàn)。如圖4-3為速度測(cè)量的流程圖。 圖 4-3 速度的測(cè)量流程圖 4.4 LCD1602液晶顯示流程圖 向LCD輸入的數(shù)據(jù)有兩種，一種是指令，一種是數(shù)據(jù)。指令是負(fù)責(zé)初始化LCD與LCD顯示字符是什么位置。數(shù)據(jù)是告訴該顯示什么。圖 4-4 速度的測(cè)量流程圖3.6 超速報(bào)警子程序流程圖晶體管是否導(dǎo)通取決于基極電位，若基極電位為低電位（0），則晶體管導(dǎo)通；若基極電位為高電位（1），則晶體管

45、截至。晶體管的基極通過10k的電阻與單片機(jī)芯片STC89C52的P3.1引腳連接，LED燈與P1.3連接，因此可以通過控制P3.1引腳的輸出信號(hào)來控制晶體管的通斷，通過控制P1.3角的電平來控制LED燈。3.2 各部分硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1 時(shí)鐘電路圖3-4 時(shí)鐘電路3.2.2數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路圖3-5 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路3.3硬件設(shè)計(jì)原理圖3.3.1電壓采集原理圖測(cè)電壓電路由一塊pic16F877單片機(jī)集成芯片、一塊四位數(shù)碼管、三極管來帶動(dòng)數(shù)碼管顯示。電路原理圖如下： 圖3-6 電壓采集原理圖3.3.2 溫度采集原理圖溫度采集電路原理圖由一片pic16F877單片機(jī)芯片，一塊八位數(shù)碼管，,一個(gè)譯碼器

46、74LS138，和一塊74HC244八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器，以及DS18B20溫度傳感器。原理圖如下：圖3-7 溫度采集電路圖4 軟件設(shè)計(jì)任何一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，它們都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)， 少了任何一個(gè)部分都不可能稱之為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間是相互依存的一個(gè)整體，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)和前提，為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)操作平臺(tái)；而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂 ，它對(duì)硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用。4.1電壓采集主程序流程圖 開始系統(tǒng)程序初始化變量的定義和函數(shù)的聲明采樣程序的使用AD轉(zhuǎn)換模塊數(shù)碼管顯示子程序返回 圖4-1 電壓采集流程圖系統(tǒng)開始運(yùn)行，啟動(dòng)A/D進(jìn)行初始化系統(tǒng)，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)

47、采集，對(duì)電池的輸入電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從RA0口送入單片機(jī)，并由單片機(jī)作出處理，顯示在數(shù)碼管上。4.2 溫度采集流程圖開始初始化DS18B20N接收到應(yīng)答脈沖Y跳過讀序列號(hào)啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換N轉(zhuǎn)換完成Y初始化N接收到應(yīng)答脈沖Y跳過讀列序號(hào)讀取溫度值并顯示圖4-2 溫度采集流程圖DS18B20 采用單總線工作方式，由于所有信號(hào)( 控制和數(shù)據(jù)) 都通過單總線傳輸，因此總線的時(shí)序邏輯必須非常嚴(yán)格。單片機(jī)和DS18B20 的通訊是由一個(gè)單片機(jī)的復(fù)位脈沖和一個(gè)DS18B20 的應(yīng)答脈沖開始的。5 仿真5.1 MPALAB IDE開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí) MPLAB 集成開發(fā)環(huán)境（IDE）是綜合的編輯器、項(xiàng)目管理器和設(shè)

48、計(jì)平臺(tái)，適用于使用Microchip 的PICmicro&reg; 系列單片機(jī)進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)的應(yīng)用開發(fā)。MPLAB IDE 是適用于PICmicro&reg; 系列單片機(jī)和dsPICTM 數(shù)字信號(hào)控制器，基于Windows&reg; 操作系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境。此次設(shè)計(jì)使用編譯語言為picc。5.2仿真軟件proteus軟件介紹Proteus軟件是來自英國(guó)Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。 Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電

49、路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是Proteus Lite Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。 Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被電子世界在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品“The Route to PCB CAD

50、”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真?？梢酝耆赓M(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的。5.3 仿真電路圖通過以上的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過程，工作已經(jīng)基本完成，之后的工作就是對(duì)所設(shè)計(jì)好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通過調(diào)試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤，從而進(jìn)行改正使系統(tǒng)優(yōu)化。將編好的程序在mplab ide軟件中編譯，生成hex文件，供仿真用。5.3.1 電壓采集仿真圖圖5-1 電壓采集仿真圖5.3.2 溫度采集

51、仿真圖圖5-2 溫度采集仿真圖6實(shí)物制作 根據(jù)元件清單，在城隍廟買回所需元件，鑒于實(shí)物經(jīng)驗(yàn)欠缺，所以只做了電壓采集這一個(gè)實(shí)物。做的過程中出現(xiàn)的問題1.單片機(jī)時(shí)鐘配置8M配置為XT，不能正常工作，查資料得知8M要設(shè)置成HS.修改后正常工作。2.把f和g段碼焊接錯(cuò)誤，顯示0變成d ，更改后正常。3.就是萬用表測(cè)量電池電壓為1.4V，而該測(cè)試模塊測(cè)量得到為1.640V結(jié)論，該模塊用電池供電，由于電池使用過久，電壓約4V，而單片機(jī)的參考電壓為電源電壓。因此顯示不準(zhǔn)確。改用5V供電后，測(cè)量1.4V正常。一般新電池電壓約1.6v 3節(jié)電池約4.8V 測(cè)量精度還是比較準(zhǔn)電動(dòng)汽車電池一般為3.2V左右，所以用

52、干電池模擬電動(dòng)汽車電池進(jìn)行實(shí)物演示如圖圖6-1實(shí)物圖圖6-2焊接面圖圖6-3干電池實(shí)物模擬電動(dòng)汽車電池演示結(jié)論本設(shè)計(jì)我已基本完成了硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序的編譯及仿真調(diào)試，但仍有不足之處，由于時(shí)間倉(cāng)促以及缺乏經(jīng)驗(yàn)，故無法在規(guī)定期完成設(shè)計(jì)的全部功能。但是從中我學(xué)到了很多東西。本文實(shí)現(xiàn)了采用PIC16F877 控制器和DS18B20數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)軟件仿真正確顯示溫度。所采用的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，無需外加A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度快，降低了成本，簡(jiǎn)化了電路，提高了系統(tǒng)的集成度，使其滿足了最簡(jiǎn)的要求，具有整體性能可靠、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、易于擴(kuò)展和系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

53、熟悉了單片機(jī)的工作原理，自動(dòng)控制理論的相關(guān)基本知識(shí)，汽車電子控制原理與設(shè)計(jì)，對(duì)各種芯片的使用方法亦有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，從整體上把握了電池電壓和溫度的采集相關(guān)知識(shí)，獲益頗多，尤其是對(duì)pic單片機(jī)進(jìn)行了了解，一邊做課程設(shè)計(jì)，一邊查閱資料，對(duì)C語言編程有了進(jìn)一步的掌握。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)和生活的一次高度濃縮和總結(jié)。在這期間得到了同學(xué)和老師的大力幫助。通過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我熟悉了對(duì)一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和制作的詳細(xì)過程。讓我拓展了自己所學(xué)，鍛煉了學(xué)習(xí)的能力，開拓了思維，培養(yǎng)了自己嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的工作態(tài)度，增進(jìn)了團(tuán)隊(duì)合作的經(jīng)驗(yàn)，加深了老師和同學(xué)的情誼，這些對(duì)我在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會(huì)有很大的幫助。在這里，我要衷心的感謝我的導(dǎo)師彭憶強(qiáng)老師，是在他的細(xì)心的指導(dǎo)和幫助下我才順利的完成了我的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)。同時(shí)我還要感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所有給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)！參考文獻(xiàn)1 C語言程序設(shè)計(jì)教程（第二版），秦友淑、曹化工編著，華中科技大學(xué)出版社，20022 數(shù)字