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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 引言3</b></p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)的研究背景及現(xiàn)狀3</p><p> 搶答器目前存在的主要問題及課題意義3</p><p> 課題研究內(nèi)容及要求3</p><p>
2、 一.汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)設(shè)計方案及工作原理4 </p><p> 1.1 設(shè)計方案4 </p><p> 1.2 汽車轉(zhuǎn)彎燈工作原理4</p><p> 1.3 單片機系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計5</p><p> 1.3.1 開關(guān)
3、狀態(tài)檢測5</p><p> 1.3.2 輸出控制5</p><p> 1.3.3 定時器和計數(shù)器5</p><p> 1.3.4 定時初始化7</p><p> 1.3.5 汽車轉(zhuǎn)彎燈顯示8</p><p> 1.3.6 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制8</p><p> 1
4、.3.7 中斷系統(tǒng)8</p><p> 二.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計9</p><p> 2.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖9</p><p> 2.1.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖9</p><p> 2.1.2 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖9</p><p> 2.1.3 汽車轉(zhuǎn)彎燈單
5、片機控制系統(tǒng)電路原理圖9</p><p> 2.1.4 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖10</p><p> 2.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計10</p><p> 2.2.1 電源電路10</p><p> 2.2.2 時鐘電路11</p><p> 2.2.3 復(fù)位電路12</p&
6、gt;<p> 2.2.4 鍵盤接口電路的設(shè)計13</p><p> 2.2.5 信號燈電路14</p><p> 2.2.6 故障監(jiān)控電路14</p><p> 2.2.7 報警電路15</p><p> 2.3 元器件清單15</p><p> 2.4 主要芯片介紹
7、17</p><p> 2.4.1 單片機特點17</p><p> 2.4.2 單片機各引腳介紹17</p><p> 2.4.3 單片機的功能介紹18</p><p> 三.汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計20</p><p> 3.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)流程圖20</p>&l
8、t;p> 3.1.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)主程序流程圖20</p><p> 3.1.2 中斷服務(wù)程序流程圖21</p><p> 3.1.3控制系統(tǒng)鍵功能流程圖21</p><p> 3.2 軟件和程序設(shè)計22</p><p> 3.2.1 軟件設(shè)計22</p><p> 3.2.2
9、 程序說明22</p><p><b> 四.總結(jié)23</b></p><p> 4.1 軟件調(diào)試總結(jié)23</p><p> 4.2 單片機硬件功能實現(xiàn)的總結(jié)23</p><p> 4.3 仿真操作說明及現(xiàn)象的總結(jié)24</p><p><b> 參考文獻25
10、</b></p><p> 附 錄26-31(圖)</p><p><b> 引 言</b></p><p> 隨著單片機的日益發(fā)展,其應(yīng)用也越來越廣泛,通過對“汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)”設(shè)計,可以對單片機的知識得到鞏固和擴張。本設(shè)計是設(shè)計一個單片機控制系統(tǒng)。在汽車進行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、停靠等操作時,實現(xiàn)
11、對各種信號指示燈的控制。本設(shè)計主要是對單片機的并行輸入/輸出口電路的應(yīng)用,通過I/O口控制發(fā)光二極管的亮﹑滅﹑閃爍,加上一些復(fù)位電路﹑按鍵電路﹑驅(qū)動電路來模擬汽車尾燈的功能。</p><p> 汽車在駕駛時有左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、??康炔僮鳌T谧筠D(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時,通過轉(zhuǎn)彎操作桿應(yīng)使左轉(zhuǎn)開關(guān)或右轉(zhuǎn)開關(guān)合上,從而使左頭燈、儀表板左轉(zhuǎn)彎燈、左尾燈或右頭燈、儀表板右轉(zhuǎn)彎燈、右尾燈閃爍;合緊急開關(guān)時要求前面所述
12、的6個信號燈全部閃爍;汽車剎車時,兩個尾燈點亮;如正當轉(zhuǎn)彎時剎車,則轉(zhuǎn)彎時原應(yīng)閃爍的信號燈仍應(yīng)閃爍。以上閃爍,都是頻率為1Hz的低頻閃爍;在汽車??慷?块_關(guān)合上時,左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為10Hz的高頻閃爍。通過做實物,編寫程序,完成了設(shè)計的要求。通過該設(shè)計,對單片機的認識有了更進一步的了解,對單片機的各個口的功能作用了解加深,對Protel的應(yīng)用更加熟練,對設(shè)計系統(tǒng)有了了解,掌握了一些設(shè)計方法,受益不少。</p&
13、gt;<p> 一.汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)設(shè)計方案及工作原理</p><p><b> 1.1 設(shè)計方案</b></p><p> 本次單片機的控制系統(tǒng)以AT89S52為控制器;鍵盤為輸入信號,由于AT89S52本身的功能強大,汽車轉(zhuǎn)彎燈的驅(qū)動用單片機的驅(qū)動功能來完成。使得單片機的功能得到了充分的運用;并且顯示電路從并行I/O口輸出,由限流電阻和
14、發(fā)光二極管組成,低電平使發(fā)光二極管導(dǎo)通,顯示出相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎信號;為提升了系統(tǒng)的可靠性,本方案中有故障檢測電路和報警電路,能對每條顯示電路進行現(xiàn)場監(jiān)控,若有故障,發(fā)出報警信號,具有一定的檢測功能。</p><p> 進行仿真后,能清晰的看到在控制輸入信號的狀態(tài)下,相應(yīng)的信號燈發(fā)出轉(zhuǎn)彎的指示信號。本次設(shè)計對汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)地分析與設(shè)計,對單片機控制系統(tǒng)進行了仿真調(diào)試,達到了設(shè)計預(yù)期目的。</p>
15、<p> 1.2 汽車轉(zhuǎn)彎燈工作原理</p><p> 由定時器/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理。如汽車上有一個轉(zhuǎn)彎控制桿,其中有三個位置:中間位置,汽車不轉(zhuǎn)彎;向上,汽車左轉(zhuǎn);向下汽車右轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)彎時,規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上2個指示燈相應(yīng)地發(fā)出閃爍信號。應(yīng)急開關(guān)合上時, 6個信號燈都應(yīng)閃爍。汽車剎車時,2個尾燈發(fā)出不閃爍信號。如正當轉(zhuǎn)彎時剎車,轉(zhuǎn)彎時原應(yīng)閃爍的信號仍應(yīng)閃爍。它
16、們都是頻率為1Hz低頻閃爍,在汽車??慷?块_關(guān)合上時,左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為10Hz的高頻閃爍。由上所述,各種情況作操作時,信號燈應(yīng)輸出信號列于表1.1。</p><p> 表1.1 汽車駕駛操縱與信號</p><p> 1.3 單片機系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計</p><p> 1.3.1 開關(guān)狀態(tài)檢測</p><p&g
17、t; 開關(guān)狀態(tài)檢測,對AT89S52來說是輸入關(guān)系,可輪流檢測每個開關(guān)狀態(tài),以每個開關(guān)的狀態(tài)讓相應(yīng)的發(fā)光二極管指示,采用JNB P1.X,REL 指令來完成;也可以一次性檢測五路開關(guān)狀態(tài),讓它指示,可以用MOV A,P1 指令一次把P1 端口的狀態(tài)全部讀入,取低5位的狀態(tài)來指示。</p><p> 1.3.2 輸出控制</p><p> 以發(fā)光二極管D1—D6 來指示,此設(shè)計用
18、SETB P0.X 和CLR P0.X 指令來完成,也可以用指令MOV P0,#111XXXXXB 方法來實現(xiàn)。</p><p> 1.3.3 定時器和計數(shù)器</p><p> 根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求:會用到定時器。信號的控制是定時器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合使用得以實現(xiàn)。單片機的控制系統(tǒng)應(yīng)用中,定時器是必需的,在汽車轉(zhuǎn)彎燈的控制中也是必不可少。定時有三種選擇方法。</p><
19、;p><b> (1)軟件的定時</b></p><p> 它是靠執(zhí)行一個循環(huán)程序以進行時間的延遲。軟件定時的優(yōu)點是時間精確,且不需外加硬件電路。但它要增加CPU開銷,因此軟件定時的時間不能太長。此外,軟件定時方法有時候無法使用。</p><p><b> (2)硬件的定時</b></p><p> 時間較長
20、的定時,常使用硬件電路完成。硬件定時方法的優(yōu)點是定時功能全部由硬件電路完成,不需要占CPU的時間。用元件參數(shù)來調(diào)節(jié)定時時間,這方面使用上不夠靈活方便。</p><p> (3)可編程定時器的定時</p><p> 它是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的。計數(shù)值由程序設(shè)定,改變計數(shù)值,同時也改變了定時時間,用起來既靈活且方便。此外,采用計數(shù)方法實現(xiàn)定時,可編程定時器都兼有計數(shù)功能,能對外來
21、脈沖進行計數(shù)。</p><p> 在AT89S52內(nèi)部除了有并行和串行I/O接口外,在單片機內(nèi)部共有2個可編程的定時器和計數(shù)器,稱定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1,這兩個計數(shù)器由TH0,TL0,TH1,TL1兩個8位的RAM單元組成,即每個計數(shù)器都是16位的計數(shù)器,最大的計數(shù)量時65536。</p><p> 定時器/計數(shù)器計數(shù)功能和定時功能:</p><p>
22、;<b> (1)計數(shù)器功能</b></p><p> 記數(shù)是指對外部事件進行計數(shù)。它的發(fā)生以輸入脈沖表示,計數(shù)功能的實質(zhì)就是對外來的脈沖進行計數(shù)。AT89S52芯片有T0(P3.4)和T1(P3.5)兩個信號引腳,是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負跳變時有效,進行計數(shù)器加1(加法計數(shù))。</p><p> AT89S52在每個機器周期的S5P2拍節(jié)
23、對外部計數(shù)脈沖進行采樣。前一個機器周期采用為高電平,后一個機器周期采樣為低電平,是一個有效的計數(shù)脈沖。在下一機器周期的S3P1進行計數(shù)。采樣計數(shù)脈沖是在2個機器周期進行的。計數(shù)脈沖頻率不能高于振蕩脈沖頻率的1/24。</p><p><b> (2)定時器功能</b></p><p> 實際也是通過計數(shù)器來實現(xiàn)的,但此時的計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部,也每個機器周期計
24、數(shù)器加1。一個機器周期等于12個振蕩脈沖周期,因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。單片機采用12MHz晶體,計數(shù)頻率為1MHz。每微妙計數(shù)器加1。根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間,也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。</p><p> 它是一個二進制的加1計數(shù)器。在計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求。則已經(jīng)完成。T1、T2的最大計數(shù)值65536-1,需65535個脈沖才能把它們從全“0”狀態(tài)變?yōu)槿?”
25、狀態(tài)。</p><p> 輸一個脈沖,計數(shù)器加1,當加到計數(shù)器各位全為1時,再去輸一個脈沖,計數(shù)器各位就變?yōu)槿?,發(fā)出溢出信號,使標志置1,此時向CPU申請中斷。具體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示:</p><p> 圖1.2 定時器/記數(shù)器的結(jié)構(gòu)</p><p> 1.3.4 定時初始化</p><p> 定時主要與編程有關(guān)。編程對定時器控
26、制寄存器(TCON)、工作方式控制寄存器(TMOD)和中斷允許控制寄存器(IE)進行操作。</p><p> (1)定時器控制寄存器(TCON)</p><p> TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關(guān)定時的控制位共有4位:</p><p> TF0和TF1----記數(shù)溢出標志位</p><p> TR0和TR1----
27、定時器運行控制位</p><p> TR0(TR1)=0----停止定時器/計數(shù)器工作</p><p> TR0(TR1)=1----啟動定時器/計數(shù)器工作</p><p> 該位根據(jù)需要以軟件方法使其置“1”或清“0”。</p><p> (2)中斷允許控制寄存器</p><p> IE寄存器中與定時器/計
28、數(shù)器有關(guān)的位置介紹:</p><p> EA----中斷允許總控制位</p><p> ET0和ET1----定時/計數(shù)中斷允許控制位</p><p> ET0(ET1)=0 禁止定時/記數(shù)中斷</p><p> ET0(ET1)=1 允許定時/記數(shù)中斷</p><p> 利用MCS-51系列單片機的可
29、編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。</p><p> (3)工作方式控制寄存器(TMOD)</p><p> TMOD寄存器專用寄存器,設(shè)定兩個定時器/計數(shù)器的工作方式。它的低半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器0,高半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器1。各位定義如表1.3所示:</p><p> 表1.3 TMOD各位定義</p><p
30、> 其中:GATE----門控位</p><p> GATE=0 以運行控制位TR啟動定時器</p><p> GATE=1 以外中斷請求信號(INT1或INT0)啟動定時器</p><p> C/----定時方式或計數(shù)方式選擇位</p><p> C/=0 定時工作方式</p><p> C/
31、=1 計數(shù)工作方式</p><p> M1M0----工作方式選擇位</p><p> M1M0=00 方式0</p><p> M1M0=01 方式1</p><p> M1M0=10 方式2</p><p> M1M0=11 方式3</p><p><b> 初值計算
32、:</b></p><p> (1)設(shè)為工作方式0,定時時間為10ms,使燈延時閃爍。</p><p> 若使用定時器T0,方式1,10ms定時,fosc=12MHz。</p><p> 則初值X滿足(216-X)×1=10000</p><p> X=35536→1000101011010000→8AD0H&l
33、t;/p><p> (2設(shè)計中利用定時器/計數(shù)器0,一個軟件計數(shù)器產(chǎn)生低頻(1HZ)閃爍功能。</p><p> (3)利用定時器/計數(shù)器0來產(chǎn)生為時10ms的定時信號,以實現(xiàn)高頻(10HZ)閃爍功能。</p><p> (4)注意在用工作方式1時,我們必須要重新裝載初值。</p><p> 1.3.5 汽車轉(zhuǎn)彎燈顯示</p>
34、;<p> 在汽車轉(zhuǎn)彎或應(yīng)急狀態(tài)下,外部信號燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為1HZ,稱低頻信號。當??块_關(guān)合上時,外部信號燈以10HZ頻率閃爍此時為高頻信號。</p><p> 1.3.6 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制</p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈設(shè)計5個按鍵控制信號燈的轉(zhuǎn)向、???、應(yīng)急等。按鍵安排見下:</p><p><b> S1鍵為剎車開
35、關(guān);</b></p><p><b> S2鍵為緊急開關(guān);</b></p><p><b> S3鍵為??块_關(guān);</b></p><p> S4鍵為左轉(zhuǎn)彎開關(guān);</p><p> S5鍵為右轉(zhuǎn)彎開關(guān);</p><p> 1.3.7 中斷系統(tǒng)</p
36、><p> 單片機中斷技術(shù)主要用于實時控制,在單片機上有兩個引腳,即INT0、INT1。外部的中斷信號通過這兩個引腳輸入到單片機,和單片機的定時器一樣,對中斷系統(tǒng)的處理需要通過C51的軟件編程實現(xiàn)。利用MCS-51系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。</p><p> 它的重要作用有如下四點:</p><p> 第一,高速CPU和
37、低速外設(shè)之間的配合。利用中斷方式進行的I/O口操作,在宏觀上可以看成CPU和外設(shè)的并行工作。</p><p> 第二,實現(xiàn)故障的緊急處理。當外設(shè)發(fā)生故障時,可以利用中斷系統(tǒng)請求CPU及時處理這些故障。</p><p> 第三,可以實現(xiàn)實時控制。</p><p> 第四,便于人機聯(lián)系。操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷,完成人工介入。</p><
38、p> 二.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p> 2.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖</p><p> 2.1.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖</p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路是由單片機AT89S52、復(fù)位、電源、時鐘、LED顯示電路、故障檢測電路、按鍵電路構(gòu)成。電源電路給控制相關(guān)電路提供所需電源;復(fù)位電路供上電或按鍵時復(fù)位用。當要求重新啟
39、動單片機或者單片機處于死循環(huán)時,都可以由此電路來實現(xiàn);時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘脈沖信號,供工作使用;通過并行I/O口構(gòu)成鍵盤和顯示電路,輸入程序,即可實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎燈中各信號燈的功能操作;系統(tǒng)的可靠性有所提高。汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。</p><p> 圖2.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖</p><p> 2.1.2 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖</
40、p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖見附錄2。</p><p> 2.1.3 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖</p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖見附錄3。</p><p> 2.1.4 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖</p><p> 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖見附錄4。</p&
41、gt;<p> 2.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計</p><p> 2.2.1 電源電路</p><p> 在所學(xué)的電源中的整元件類型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路,集成穩(wěn)壓電路等;根據(jù)調(diào)整元件與向載連接方法,可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型;根據(jù)調(diào)整元件工作狀態(tài)不同,可分為線性和開關(guān)穩(wěn)壓電路。單片機系統(tǒng)中使用的集成電路器件大多數(shù)在5V電源電壓工作。隨
42、著集成制造技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字式電子元器件的微小型化,集成電路元器件采用更先進精細的制造工藝,在減小集成芯片幾何尺寸的同時,降低工作電壓。我們學(xué)習(xí)的小功率直流穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等</p><p> 四部分組成,如圖2.2所示。 </p><p> 圖2.2 直流穩(wěn)壓電源基本電路框圖</p><p> 直流穩(wěn)壓電源的各基本電路
43、如下:</p><p><b> (1)變壓器</b></p><p> 它的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓V1變換成整流濾波電路所需要的交流電壓V2。變壓器副邊與原邊的功率比如式(2.1)所示。</p><p><b> (2.1)</b></p><p> 式(4.1)中,η為變壓器的效
44、率。</p><p><b> (2)穩(wěn)壓電路</b></p><p> 常見的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。此電路部分采用集成穩(wěn)壓器。固定式三端穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品有兩種:CW78**系列穩(wěn)壓器輸出固定的正點壓,如7805輸出為+5V,7812輸出為+12V; CW79**系列穩(wěn)壓器輸出固定的負電壓,如7905輸出為-5V,7912輸出為-12V。
45、輸出端接電容C2進一步濾去紋波,輸出端接電容C3能改善負載的瞬態(tài)影響,使電路穩(wěn)定工作。</p><p><b> (3)整流濾波電路</b></p><p> 整流二極管D1—D4組成單向橋式整流電路,將交流電壓V2變成脈動的直流電壓,再經(jīng)過濾波電容C1,C2濾去紋波,輸出直流電壓Vi。Vi與交流電壓V2的有效值的關(guān)系如式(2.2)所示。</p>&
46、lt;p><b> (2.2)</b></p><p> 每只整流二極管承受的最大反向電壓如式所示。</p><p><b> (2.3)</b></p><p> 按課題設(shè)計要求,我們需要的能輸出5V—12V的直流電源,其原理圖如圖2.3所示。</p><p> 圖2.3 直流穩(wěn)
47、壓電源電路圖</p><p> 2.2.2 時鐘電路</p><p> 采用單片機內(nèi)部晶振。如圖2.4所示。在MCS-51系列單片機內(nèi)部有一個高增益反向放大器,其輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2。而在芯片外部XTAL1和 XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,形成反饋電路,就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體(石英或陶瓷,陶瓷的精度不高,但價格便宜)振蕩器以及電
48、容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反饋回路中, C1和C2的大小會對振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度特性有一定的影響。因此建議在采用石英晶體振蕩器時C=10+/-10pF,陶瓷振蕩器時,C=40+/-10pF,典型值為40pF。在設(shè)計電路板時,振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機靠近,以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。</p><p> 圖2.4 時鐘振蕩電路&l
49、t;/p><p> 由多片單片機組成的系統(tǒng)中,為了各單片機間時鐘信號的同步,常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。將外部震蕩器的信號接至XTAL2內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端,而內(nèi)部反向發(fā)大器的輸入端XTAL1應(yīng)接地, XTAL2的邏輯電平不是TTL電平,所以需要外接一個上拉電阻。因為整個電子鐘只用一塊單片機,不涉及時刻信號同步問題,所以此種電路我們不選用。如圖2.5所示。</p><p&g
50、t; 圖2.5 外部時鐘源接法</p><p> 2.2.3 復(fù)位電路</p><p> 上電復(fù)位電路如圖2.6所示,是利用外部復(fù)位電路實現(xiàn)。 振蕩器啟動時間不超過10ms。在加電情況下,這個電可以使單片機復(fù)位。按鍵手動復(fù)位又分按鍵脈沖電平復(fù)位和按鍵電平復(fù)位,如圖2.7,2.8。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與Vcc相連,按鍵脈沖復(fù)位是利用RC分電路產(chǎn)生正脈沖來達到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)
51、位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中,干擾易串入復(fù)位端,在大多數(shù)情況下,不會造成單片機的錯誤復(fù)位,但會引起內(nèi)部寄存器錯誤復(fù)位,這里可在復(fù)位端引腳上接一個去藕電容。</p><p> 電阻、電容參數(shù)適宜于6MHz晶振,能保證復(fù)位信號與電平持續(xù)時間大于2個機器周期。我們采用按鍵電平復(fù)位的方法,電路如圖2.8。</p><p> 圖2.6上電復(fù)位電路
52、 </p><p> 圖2.7 按鍵脈沖復(fù)位電路</p><p> 圖2.8 按鍵電平復(fù)位電路 </p><p> 2.2.4 鍵盤接口電路的設(shè)計</p><p> 根據(jù)設(shè)計的要求,本設(shè)計選用獨立式鍵盤。其工作原理為,單片機引腳作為輸入使用,首先置“1”。當鍵沒有被按下時
53、,單片機引腳上為高電平;而當鍵被按下去后,引腳接地,單片機引腳上為低電平。是否有鍵按下,以及被按下的是哪一個組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式倆種。如圖2.9所示。當開關(guān)D斷開時,P1.0輸入為高電平;D閉合后,P1.0輸入為低電平。如圖2.10所示是電路板上按鍵的接法,5個按鍵分別接到P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P1.4。對于這種接法,各程序可以采用不斷查詢的方法,其功能就是:檢測是否有鍵閉合,判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。&
54、lt;/p><p> 圖2.9 獨立式鍵盤原理圖</p><p> 圖2.10 電路板上按鍵的接法</p><p> 2.2.5 信號燈電路</p><p> LED具有二極管的特性,但在導(dǎo)通之后會發(fā)光,稱之為發(fā)光二極管。與普通的燈泡一樣,LED導(dǎo)通后,隨著其倆端電壓的增加,電流急劇增加,所以,必須給LED串聯(lián)一個限流電阻,否則一旦
55、通電,LED會被燒壞。要用89S52單片機來控制LED,顯然這個LED必須要與89S52單片機的某個腳相連。89S52單片機上除了基本連線必須用</p><p> 到的6個腳,還有34個引腳。這里把LED與89S52單片機的P0腳相連。本次設(shè)計中按照圖2.11的接法,當AT89S52單片機的第1腳是高電平時,LED不亮,當?shù)?腳是低電平時,LED亮。但是在汽車轉(zhuǎn)彎燈里要根據(jù)汽車方向來控制信號燈,而實現(xiàn)LED的亮
56、與滅。</p><p> 圖2.11 信號燈電路</p><p> 2.2.6 故障監(jiān)控電路</p><p> 如圖2.12所示。是這類故障監(jiān)控電路的方案之一,它利用T0作檢測輸入,只增加1個晶體管和幾個電阻。假定其中一個信號燈是受控斷開的(輸出口線送高電平),而其余信號燈皆受控接通。這時晶體管Q1的6個輸入端中有5個是低電平。</p>&l
57、t;p> 圖2.12 故障監(jiān)控電路</p><p> 讓單片機發(fā)出控制使所有信號燈都接通,則Q1應(yīng)截止,測試T0應(yīng)呈高電平。如果這時存在控制線與+5伏電源短路或驅(qū)動晶體管斷路等故障,則Q1仍導(dǎo)通,T0仍呈低電平,表示線路中存在著另一類故障。這種故障監(jiān)控功能很容易靠軟件來實現(xiàn)。</p><p> 2.2.7 報警電路</p><p> 當故障監(jiān)控電路
58、檢測到有故障時,系統(tǒng)設(shè)有報警電路中的蜂鳴器會發(fā)出響聲。報警電路如圖2.13所示。</p><p> 圖2.13 報警電路</p><p> 2.3 元器件清單</p><p> 汽車轉(zhuǎn)彎燈元器件清單如表2.1。</p><p> 表2.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈元器件清單</p><p> 電源電路元器件清單如表2
59、.2。</p><p> 表2.2 電源電路元器件清單</p><p> 2.4 主要芯片介紹</p><p> 2.4.1 單片機特點 </p><p> AT89S52單片機特點如表2.4.1所示。</p><p> 表2.4.1 AT89S52單片機特點</p><p>
60、 AT89S52有40引腳雙列直插式填和44引腳封裝方式。方型封裝有4個引腳(標有NC)是不連線的,故在連接時應(yīng)注意。它在一塊小芯片上,有CPU、存儲器、I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。</p><p> 2.4.2 單片機各引腳介紹</p><p> (1) VCC:電源。</p><p> (2) GND:接地。</p><p
61、> (3) P0口:是一個8位漏極開路的雙向I/O口。</p><p> (4) P1口:是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向I/O口。</p><p> (5) P2口:是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向I/O口,P2口輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。訪問外部程序存儲器及使用16位地址的是數(shù)據(jù)存儲器(MOVX@DPTR)時,P2口輸出高8位地址。這種情況下,當不置“1”時,P
62、2口使用強大的內(nèi)部上拉電路。訪問使用8位地址的外部存儲器(MOVX @RI)時,P2口輸出P2口鎖存器的內(nèi)容。</p><p> (6) P3口:是一個具有內(nèi)部上拉電路的8位雙向I/O口,P3輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。Flash編程及檢驗時,P3口也接收一些控制信號。</p><p> 表2.4.2 AT89S52的P3口各種專用功能表</p><p
63、> (7) RST:復(fù)位端。當振蕩器工作時,此時高電平將系統(tǒng)復(fù)位。</p><p> (8) ALE/PROG:當訪問外部存儲器時,ALE(允許地址鎖存)是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的輸出脈沖。</p><p> (9) PSEN:外部程序存儲器讀選取通信號。</p><p> ?。?0) EA/Vpp:訪問外部程序存儲器允許端。 </p>
64、<p> (11) XTAL1:振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器輸出端。</p><p> 2.4.3 單片機的功能介紹</p><p> AT89S52與89C51相比新增加很多功能,性能有了較大提升,價格基本不變化,甚至比89C51更低。新功能主要有:</p><p> (1) ISP在線編程功
65、能,是一個強大易用的功能。 </p><p> (2) 最高工作頻率為33MHz,從而具有了更快的計算速度。</p><p> (3) 有雙工UART串行通道。</p><p> (4) 內(nèi)部集成看門狗計時器。</p><p> (5) 雙數(shù)據(jù)指示器。 </p><p> (6) 電源關(guān)閉標識。 </p
66、><p> (7) 全新的加密算法,這就可以有效的保護不被侵犯。</p><p> 兼容性方面,AT89S52向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)教程上的程序在89S52上一樣可以照常運行,是所謂的向下兼容。AT89S52與89C51相比,具體優(yōu)勢如下:</p><p> (1) 序存儲器寫入方式</p&
67、gt;<p> 寫入程序方式不同,89C51只支持并行寫入。需要VPP燒寫高壓。AT89S52則支持ISP在線可編程寫入技術(shù)!串行寫入、速度相當快、穩(wěn)定性好,燒寫電壓也僅僅需要4~5V即可。</p><p><b> (2) 范圍</b></p><p> AT89S52電源范圍寬達4.0~5.0V。</p><p><
68、;b> (3) 性能</b></p><p> AT89S52的性能遠高于89C5*,89S5*系列支持最高高達33MHz的工作率。而89C51工作頻率范圍最高只支持到24MHz。</p><p><b> (4) 功能</b></p><p> 89S5*系列的加密算法,使對于89S52的解密變的不可能。程序不易外漏
69、,這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)。</p><p><b> (5) 兼容性</b></p><p> 用89S5*可以代89C5*使用,相同的程序,運行結(jié)果一樣。89S5*兼容性很好。</p><p><b> (6) 干擾性</b></p><p> 由于S5*內(nèi)部集成看門狗計時器,比89
70、C51那樣外接看門狗單元電路要好。 </p><p> 三.汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p> 3.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)流程圖</p><p> 3.1.1 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)主程序流程圖</p><p> 控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖3.1所示。</p><p> 圖3.1 控制系統(tǒng)主程序流程
71、圖</p><p> 3.1.2 中斷服務(wù)程序流程圖</p><p> 中斷服務(wù)的程序流程圖如圖3.2所示。</p><p> 圖3.2 中斷服務(wù)的程序流程圖</p><p> 3.1.3控制系統(tǒng)鍵功能流程圖</p><p> 鍵的功能程序流程圖如圖3.3所示。</p><p>
72、 圖3.3 鍵的功能程序流程圖</p><p> 3.2 軟件和程序設(shè)計</p><p> 3.2.1 軟件設(shè)計</p><p> 單片機的應(yīng)用開發(fā),除了保證硬件電路的正確連接以外,更重要的工作是進行軟件的開發(fā)。單片機與其他微型計算機一樣,若沒有軟件的支持,所設(shè)計產(chǎn)品就沒有什么用途。在開發(fā)時,要掌握一定的程序設(shè)計和開發(fā)方法。 </p>
73、<p> 3.2.2 程序說明</p><p><b> 原理圖按鍵連線:</b></p><p><b> P1.0=剎車;</b></p><p><b> P1.1=緊急;</b></p><p><b> P1.2=???;</b&g
74、t;</p><p><b> P1.3=左轉(zhuǎn);</b></p><p><b> P1.4=右轉(zhuǎn);</b></p><p> 說明:鍵值是根據(jù)P1的狀態(tài)來確定的。</p><p> 例P1=00011110,表明剎車鍵按下,它的鍵值是0x1e(只看后面五位),程序清單見附錄1。</p
75、><p><b> 四.總結(jié)</b></p><p> 4.1 軟件調(diào)試總結(jié)</p><p> 對應(yīng)用程序進行排錯調(diào)試就是對已經(jīng)進行過硬件檢查的試驗板和翻譯成機器碼的應(yīng)用程序,還要進行聯(lián)合排錯和調(diào)試檢查。目前常用的排錯、調(diào)試方法有兩種,一是用單片機仿真開發(fā)裝置與試驗板聯(lián)機提供排錯、調(diào)試手段,具體的方法有單步運行、斷點運行、跟蹤運行、全速運行
76、等。其中單步運行方法是使所編制的程序指令僅執(zhí)行一條就停止下來,檢查試驗板和應(yīng)用程序中的錯誤,然后再單步執(zhí)行下一條指令;斷點運行方法是在程序中設(shè)置斷點,使得當程序執(zhí)行到斷點處時停止,供設(shè)計者檢查試驗板和應(yīng)用程序中的錯誤;跟蹤運行方法是應(yīng)用程序指令一條一條地執(zhí)行,開發(fā)裝置攝取運行每一條指令的地址、單片機各部分數(shù)據(jù)、I/O端口等處信息,供調(diào)試者隨時停止程序,對各種信息進行檢查和修改;全速運行方法是實時地運行用戶程序,可以檢查用戶程序最終執(zhí)行結(jié)
77、果,也可用μVision2軟件進行程序的調(diào)試。</p><p> 在這次硬件仿真中,應(yīng)用到了Proteus 軟件。先打開軟件,找到所需元器件,把元器件調(diào)入,連線,下載程序到AT89S52芯片中,運行,根據(jù)不同的按鍵按下的情況的不同,可直觀的看到相應(yīng)的信號燈亮或閃爍。在此,我們可以先把方案在軟件中調(diào)試,確定方案的可行性以及需要改進的地方,同時,在硬件仿真中,可以很直觀、形象地看到現(xiàn)象。</p>&l
78、t;p> 4.2 單片機硬件功能實現(xiàn)的總結(jié)</p><p> 單片機硬件功能實現(xiàn)說明如下:</p><p> 1、利用單片機的P0口連接6個LED作為數(shù)據(jù)線輸出使用;</p><p> 2、利用單片機的P1口連接5個開關(guān)作為數(shù)據(jù)線輸入使用;</p><p> 3、定時器/計數(shù)器的使用</p><p>
79、 定時器/計數(shù)器0,定時功能,工作方式1,提供10ms的定時時間。</p><p><b> 4、中斷源的使用</b></p><p> 定時器/計數(shù)器中斷0。</p><p><b> 5、按鍵設(shè)定</b></p><p> P1.0=剎車;P1.1=緊急;P1.2=???;P1.3=左轉(zhuǎn)
80、;P1.4=右轉(zhuǎn)</p><p><b> 6、顯示設(shè)定</b></p><p> P0.0-P0.5控制線,接LED顯示,信號燈順序點亮是左前燈、右前燈、左儀表板、右儀表板、左后燈、右后燈。</p><p> 4.3 仿真操作說明及現(xiàn)象的總結(jié)</p><p> Proteus軟件,找到不同元器件,調(diào)入后,連線
81、,下載程序到AT89S52芯片中,運行可看到相應(yīng)的信號燈亮或閃爍,具體仿真圖見附錄6圖。</p><p><b> 操作說明如下:</b></p><p> ?。?) 按S1剎車鍵,D5、D6相應(yīng)信號燈亮;</p><p> (2) 按S2緊急鍵,D1、D2、D3、D4、D5、D6相應(yīng)信號燈以1Hz頻率閃爍;</p><
82、p> ?。?) 按S3停靠鍵,D1、D2、 D5、D6相應(yīng)信號燈以10Hz高頻率閃爍;</p><p> (4) 按S4左轉(zhuǎn)彎鍵,D1、D3、D5相應(yīng)信號以1Hz頻率燈亮;</p><p> ?。?) 按S5右轉(zhuǎn)彎鍵,D2、D4、D6相應(yīng)信號燈以1Hz頻率閃爍;</p><p> (6) 按S1剎車、S2緊急鍵,D1、D2、D3、D4相應(yīng)信號燈以1Hz頻率
83、閃爍;D5、D6信號燈亮;</p><p> ?。?) 按S4左轉(zhuǎn)彎、S1剎車鍵,D1、D3、D5相應(yīng)信號燈以1Hz頻率閃爍; D6信號燈亮;</p><p> ?。?) 按S5右轉(zhuǎn)彎、S1剎車鍵,D2、D4、D6相應(yīng)信號燈以1Hz頻率閃爍;D5信號燈亮;</p><p> (9) 按S4左轉(zhuǎn)彎、S1剎車、S2緊急鍵,D1、D2、D3、D4、D5相應(yīng)信號燈以1 H
84、z頻率閃爍;D6信號燈亮;</p><p> ?。?0)按S5右轉(zhuǎn)彎、S1剎車、S2緊急鍵,D1、D2、D3、D4、D6相應(yīng)信號燈以1Hz頻率閃爍,D5信號燈亮。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1]李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機基礎(chǔ)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2000.147~156</p>
85、;<p> [2]康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].武漢:高等教育出版社,1998.57~116</p><p> [3]謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試(第二版).武漢:華中理工出版社,2000</p><p> [4]戴佳,戴衛(wèi)恒.51單片機C 語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.25~31</p>
86、;<p> [5]徐愛鈞,彭秀華。Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與μVision2應(yīng)用實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.133~187</p><p><b> 附 錄</b></p><p><b> 附錄1:程序清單</b></p><p><b> ORG
87、0000H</b></p><p> LJMP BEGAIN</p><p> BEGAIN: MOV P3,0FFH ;P3口置“1”,為輸入做準備</p><p><b> MOV A,P3</b></p><p> ANL A,#1FH ;讀如開關(guān)狀態(tài)</p&
88、gt;<p> MOV DPTR,#TABLE</p><p> RL A ;累加器乘2</p><p> JMP @A+DPTR</p><p> TABLE: AJMP RUN0 ;同時打開</p><p> AJMP RUN1 ;S1合上,S2打開</p>
89、<p> AJMP RUN2 ;S2合上S1打開</p><p> AJMP RUN3 ;S1,S2同時合上</p><p> AJMP RUN4 ;S3合上</p><p> AJMP RUN5 ;S1,S3合上</p><p> AJMP RUN6 ;S2,S3合上<
90、;/p><p> AJMP RUN7 ;S1,S2,S3合上</p><p> AJMP RUN8 ;S4合上</p><p> AJMP RUN9 ;S1,S4合上</p><p> AJMP RUN10 ;S2,S4合上</p><p> AJMP RUN11 ;
91、S1,S2,S4合上</p><p> AJMP RUN12 ;S3,S4合上</p><p> AJMP RUN13 ;S1,S3,S4合上</p><p> AJMP RUN14 ;S2,S3,S4合上</p><p> AJMP RUN15 ;S1,S2,S3,S4合上
92、</p><p> AJMP RUN16 ;S5合上</p><p> RUN0: MOV P1,#00 ;所有開關(guān)同時打開,所有燈都熄滅</p><p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN1: MOV P1,#00000101B ;S1合上,其余打開,L1、
93、L3亮</p><p><b> ;表示左邊轉(zhuǎn)彎</b></p><p> LOOP: LCALL DELAY ;延時1S</p><p> MOV P1,#00H </p><p> LCALL DELAY ;延時1S</p>
94、<p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN2: MOV P1,#00001010B ;S2合上,其余打開,表示右邊轉(zhuǎn)彎</p><p> LJMP LOOP ;調(diào)用延時程序</p><p> RUN3: LJMP RUN0 ;S1,S2同時合上,所有燈熄
95、滅</p><p> RUN4: MOV P1,#00111111B ;S4合上,剎車,所有燈閃爍</p><p><b> LJMP LOOP</b></p><p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN5: LJMP RUN0 ;所有燈熄滅&
96、lt;/p><p> RUN6: LJMP RUN0 ;所有燈熄滅</p><p> RUN7: LJMP RUN0 ;所有燈熄滅</p><p> RUN8: MOV P1,#00110000B ;S5合上,??浚琇5L6閃爍</p><p> LJM
97、P LOOP</p><p> RUN9: MOV P1,#00001101B ;S1,S4合上,左轉(zhuǎn)彎并剎車</p><p> CPL P1.0 ;L1閃爍</p><p> CPL P1.2 ;L3閃爍</p><p> LCALL DELAY
98、 ;調(diào)用延時程序</p><p> CPL P1.3 ;L4長亮</p><p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN10: CPL P1.1 ;L2閃爍</p><p> CPL P1.3 ;L4閃爍&
99、lt;/p><p> LCALL DELAY</p><p> CPL P1.5 ;L6長亮</p><p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN11: LJMP RUN0 ;所有燈熄滅</p><p> RUN12
100、: CPL P1.0 ;L1—L4閃爍</p><p> CPL P1.1</p><p> CPL P1.2</p><p> CPL P1.3</p><p> LCALL DELAY</p><p> SETB P1.4
101、 ;L5長亮</p><p> SETB P1.5 ;L6長亮</p><p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN13: MOV P1,#00001111B ;L1—L4閃爍</p><p> LJMP LOOP</p><
102、p> LJMP BEGAIN</p><p> RUN14: LJMP RUN13</p><p> RUN15: LJMP RUN0</p><p> RUN16: MOV P1,#00111100B ;L3、L4、L5、L6閃爍</p><p> LJMP LOOP</p&g
103、t;<p> LJMP BEGAIN</p><p> DELAY: MOV R5,#2 ;延時子程序</p><p> DEL0: MOV R6,#255</p><p> DEL1: MOV R7,#98</p><p> DEL2: DJNZ R7,
104、DEL2</p><p> DJNZ R6,DEL1</p><p> DJNZ R5,DEL0</p><p><b> RET</b></p><p><b> END</b></p><p> 附錄2:汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖</p>
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