1、目 錄摘要 31 引言 41.1 問題提出 4 1.2 任務與分析 42 方案設計 42.1系統方案設計論證4系統的控制方案設計42.1.2 最終方案設計 52.2 最終設計方案總體設計框圖 53 系統硬件設計 63.1 AT89C51單片機 6 AT89C51單片機介紹 6 選用AT89C51單片機原因83.2 時鐘電路 83.3 復位電路 94系統軟件設計 104.1主程序框圖104.2數碼管顯示子程序流程圖104.3報警子程序程序框圖105 系統調試過程 115.1原理圖和印制板圖繪制和檢查 11 在Protel99se繪制原理圖并進行相應的ERC檢查12 在Protel99se生成PC

2、B圖125.2 Keil程序調試 135.3 Proteus仿真調試 14結論15致謝 16參考文獻 17附錄一 程序源代碼 18附錄二 電路原理圖和PCB圖22附錄三 Proteus仿真截圖23摘 要汽車發(fā)動機機油壓力與發(fā)動機工作狀態(tài)密切相關。本文通過以AT89C52單片機為控制核心，通過壓力傳感器MPX4115產生模擬一個信號，經ADC0804送入單片機進行處理，再從單片機P2口將電平信號送入數碼管實現動態(tài)顯示。并在超過安全閾值時由單片機控制LED燈報警。此次設計給出了系統總體框圖、硬件設計、軟件仿真。關鍵詞：AT89C52 數碼管 ADC0804 機油壓力 檢測1 引 言1.1 問題的提

3、出本次的任務就是設計一個機油壓力檢測系統來檢測汽車機油壓力。1.2任務與分析汽車機油壓力檢測系統是通過數字顯示信息讓駕駛員了解機油壓力的狀態(tài)。該系統利用AT89C52單片機作為處理器，通過壓電式壓力傳感器對機油壓力進行信號檢測，傳感器輸出信號經數字濾波及A/D轉換后輸入ECU，經計算后通過數碼管顯示機油壓力，同時將信號與設定的信號范圍進行比較，當不正常區(qū)間時報警電路則輸出語音報警信號，并通過報警線點亮報警指示燈。設計的核心是以AT89C52單片機作為硬件電路的核心。先應在protell99se中繪制出原理圖并作相應的ERC檢查，檢查無錯誤后，在相應地方用文本標出注釋；其次根據設計思路確定出相應

4、的程序設計方案，并選擇最佳的方案，并在Keil軟件里面進行程序的編寫和調試；最后在程序調試無誤后在Proteus中搭建虛擬的單片機仿真平臺，并和Keil實現聯調，并在Proteus中仿真驗證機油壓力檢測的結果。 2方案設計2.1 系統方案設計論證系統的控制方案設計方案1：以單片機AT89C52為核心，通過MPX4115產生模擬信號，送入ADC0804進行模數轉換，在送入單片機進行處理，電路較為簡單。方案2：以單片機AT89C51為核心，通過電源發(fā)生器產生模擬信號，經過放大、濾波、A/D轉換電路，送入單片機處理，電路相對于方案1較為復雜，連線時容易出錯。2.1.2 最終設計方案從各方面考慮后，確

5、定方案：以單片機AT89C52為核心，MPX4115產生模擬信號，送入ADC0804進行模數轉換，在送入單片機進行處理，再通過單片機P2口送入數碼管顯示。并在超過安全閾值時通過單片機P3.0口控制蜂鳴器與LED燈報警。此方案電路簡單易實現，而且功耗更低，故選此方案。2.2最終設計方案總體設計框圖時鐘電路P0.00.2XTAL1、2 P2AT89C52單片機 P3.0P1數碼管片選數碼管段選LED燈ADC0804壓力傳感器圖2.1 系統總體設計框圖當時鐘電路的晶振產生外部振蕩脈沖信號送入AT89C51單片機的XTAL2口時，單片機開始以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。單片機AT89C5

6、2執(zhí)行編寫在其內部的程序，處理從ADC0804送來的信號，并送到P2口輸出到數碼管顯示。并在超過安全閾值時通過單片機P3.0口控制LED燈報警。3 系統硬件設計3.1 AT89C51單片機3.1.1 AT89C51單片機介紹AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。圖3.1

7、AT89C52單片機引腳AT89C52內部結構如圖3.2所示：振蕩器及定時電路89C52CPU4K字節(jié)可編程閃爍ROM256字節(jié)*8RAM2個16位定時器/計數器64K總線擴展控制32可編程I/O可編程串行口圖3.2 AT89C52單片機內部框圖AT89C52單片機的引腳功能：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外

8、接上拉電阻。P1口：P1 是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL 邏輯 門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時/計數器2 的外部計數輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），P2口：P2 是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把

9、端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時，P2 口輸出P2 鎖存器的內容。Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是

10、由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)

11、。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。 /EA/VPP：當/

12、EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要

13、求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 選用AT89C51單片機原因在該課程設計里設計只要滿足開環(huán)設計就可以了，在設計里面使用的引腳較少，占用的資源也比較少。而且該芯片是以8051為核心，性能價格比高，且對其內部結構較為熟悉，芯片功能夠用而且適用，從而選用AT89C51單片機作為主控芯片。3.2 時鐘電路本設計采用內部時鐘方式的電路，其電路如圖3.3所示。AT89C52單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的電容C1和C2典型值通常選

14、擇為30pF左右。晶體的振蕩頻率的范圍通常是在1.2MHZ12MHZ之間。圖3.3 時鐘電路圖3.3復位電路復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本次設計采用自動復位電路。其電路如圖3.4所示。圖3.4 復位電路圖4 系統軟件設計4.1主程序框圖 主程序包括了程序初始化，機油壓力值的讀取、濾波與轉換。開始初始化讀取壓力值濾波顯示壓力值判斷油壓是否在50Kpa至100Kpa范圍內YNLED燈亮報警圖4.1 主程序流程圖4.2數碼管顯示子程序流程圖數碼管顯示子程序應用動態(tài)顯示來顯示機油壓力值，每單個數碼管顯示的間隔時間設置為5ms。顯示數碼管第一位開 始開 始返回延時5ms顯示數碼管第二

15、位延時5ms顯示數碼管第三位延時5ms圖4.2 數碼管顯示子程序流程圖4.3 報警子程序流程圖狀態(tài)參數設置返回開 始開 始圖4.3 報警子程序流程圖4.4 濾波子程序流程圖在此采用限幅濾波方法，設定最大差值Y為1，即將前后兩次讀取的壓力值之差的絕對值與Y比較，若大于Y，則返回前一次讀取的壓力值，若小于Y則返回此次讀取的壓力值。初始化返回前一次讀取的值開 始開 始讀取A/D轉換的值兩次值之差的絕對值是否大于1？返回此次讀取的值YN5 系統調試過程 通過上面的設計，設計已經基本完成。下面主要實現Protell99se的原理圖、印制板圖的繪制和做相關檢測，對Keil進行相應的檢查和調試，并用Prot

16、eus對所設計系統進行仿真。5.1原理圖和印制板圖繪制和檢查 在Protel99se繪制原理圖并進行相應的ERC檢查打開Protel99se，繪制系統的原理圖。原理圖包括能輸出時鐘電路，驅動電路以及復位電路。繪制完成的原理圖如圖5.1:圖5.1 原理圖的繪制繪制完原理圖之后，對原理圖進行同一網絡命名多個網絡名稱檢測、未連接的電路標號檢測、未連接的電源檢測、電路編號重號檢測、元件編號重復檢測等檢測。ERC檢測結果如圖5.2:圖5.2 ERC電氣規(guī)則檢查5.1.2 在Protell99se生成PCB圖在創(chuàng)建完原理圖后，對各元器件的引腳進行封裝，然后再Protel中新建PCB圖并在原理圖中更新PCB

17、。更新PCB截圖5.3所示：圖5.3 加載網絡表對于生成的PCB圖中各器件進行調整，并布線，最終生成PCB圖。結果如圖5.4所示:圖5.4 生成PCB圖5.2 Keil程序調試程序調試結果如圖5.5所示：Creating hex file from “ADC0804”表明 .hex文件創(chuàng)建成功。“ADC0804”- 0 Error(s),5 Warning(s)表明文件編譯結果沒有錯誤。圖5.5 程序調試結果5.3 Proteus仿真調試在Proteus中建立仿真圖。按下開始仿真按鈕，開始進行仿真實驗，結果如圖5.6，圖5.7、圖5.8所示：圖5.6 Proteus仿真圖（正常運行） 機油壓力

18、值在設定的正常范圍內，LED燈滅，程序正常運行。圖5.7 Proteus仿真圖（壓力過高） 機油壓力值在高于正常值的最大值，LED燈亮，表示報警。圖5.8 Proteus仿真圖（壓力過低）機油壓力值在低于正常值的最低值，LED燈亮，表示報警。 結 論通過通過MPX4115產生模擬信號，送入ADC0804進行模數轉換，在送入單片機進行處理，再通過單片機P2口送入液晶顯示器，通過單片機P0.0、P0.1和P0.2控制數碼管片選，達到數碼管顯示效果。并在超過安全閾值時通過單片機P3.0口控制LED燈報警。在設計里面剛開始為使程序有很好的移植性，所以用C語言編程。也得知在進行單片機軟件仿真時，應盡量使程序精簡。本次設計由于時間較為倉促，對于單片機定時器的控制，而在實際的應用中往往需要對其進行擴展應用，對于這些知識，我還只是只了解其表面，這需要下來再去深究。在本次課程設計里面，我把電路和單片機必備的一些基本操作技能