1、 微機檢測系統課程設計說明書交通與汽車工程學院課程設計說明書課 程 名 稱: 微機檢測系統課程設計 課 程 代 碼: 8416671 題 目: 油門踏板位置檢測系統 年級/專業/班: 09級/車輛工程/汽電2班 學 生 姓 名: 學 生 學 號： 開 始 時 間: 2013 年 月 日完 成 時 間: 2013 年 月 日課程設計成績： 學習態度及平時成績（30）技術水平與實際能力（20）創新（5）說明書（計算書、圖紙、分析報告）撰寫質量（45）總 分（100）指導教師簽名： 年 月 日目 錄摘要 21 引言 31.1 問題提出 31.2 任務與分析 32 方案設計 42.1 方案論證 42.

2、2 最終設計方案總體設計框圖 43 系統硬件設計 53.1 80C51單片機 53.2 人機交互設備 73.3 AD采樣電路 84 系統軟件設計 94.1 設計思路、過程 94.2 主程序流程圖 94.3 濾波子程序框圖 104.4 數據轉換子程序框圖 104.5 延時子程序框圖 115 系統調試過程 115.1原理圖的繪制和檢查 125.2 Keil程序調試 135.3 Proteus仿真軟件介紹 135.4 Proteus仿真圖建立 135.5 Proteus仿真調試結果 15結論16致謝 17參考文獻 18附錄A 程序源代碼19摘 要 單片機因其體積小、功能強、價格低廉而得到廣泛應用。油

3、門踏板在現代汽車上都有廣泛的應用，檢測節氣門開度可以更好的控制進油量。本文介紹用51單片機設計制作的檢測節氣門開度，由51單片機、AD0804芯片、液晶屏lcd1602和一些常用元器件組成，用滑動變阻器的滑頭端輸出電壓來模擬傳感器檢測到的油門踏板的位置，經過AD采樣，將電壓值通過lcd1602顯示，通過ECU計算節氣門的開度，同時也查閱資料了解到節氣門開度范圍為0-5。關鍵詞：節氣門開度；LCD1602；51單片機；proteus仿真 1 引 言 1.1 問題的提出 目前汽車上用于節氣門開度顯示的設備過于復雜，能否利用現在所學的單片機知識及常見元器件搭建出能夠檢測并顯示的節氣門開度，將會影響自

4、己的實踐能力。1.2 任務與分析 本文是應用51單片機原理和微機控制與接口技術設計節氣門開度檢測系統控制器的硬件電路，并采用c語言進行程序設計。通過控制外部AD0804芯片來檢測滑動變阻器模擬輸出的電壓。本系統的難點在于AD芯片的應用以及如何在LCD602上顯示提示信息。由于課程設計需要Proteus軟件進行仿真，而軟件自帶的LCD1602是無字符液晶顯示器，所以程序中還要編寫顯示字符的程序。2 方案設計 2.1方案論證 方案一 系統采用AT89C51單片機作為主控芯片，AD0804芯片作為電壓檢測的AD轉換模塊。在LCD1602上顯示。方案二與方案一相比，方案二采用數碼管顯示。進行方案比較，

5、由于之前課程設計已經用數碼管顯示過了，了解了數碼管的基本原理，所以這次想嘗試一下液晶顯示。2.2 最終設計方案總體設計框圖滑動變阻器AD0804主控芯片AT89C51LCD1602圖2-1 系統總體框圖 在設計里面，利用單片機設計電路，以滑動變阻器模擬傳感器檢測到的油門踏板的位置，用AD芯片進行采樣，最后通過LCD602液晶顯示器進行顯示，由于使用軟硬件結合的方式代替了數字電路的復雜性，所以電路結構簡單、調試也相對方便，經濟實惠。3 系統硬件設計3.1 80C51單片機3.1.1 80C51單片機介紹80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機中最基本的產品，它采用INTEL公司可靠的CH

6、MOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了MCS-48單片機的體系結構和指令系統。 80C51內置中央處理單元、128字節內部數據存儲器RAM、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、2個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。 此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。80C51有PDIP(4

7、0pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。其引腳圖如圖3-1所示：P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.03

8、9VCC4080C51 圖3-1 80C51單片機引腳圖80C51系列單片機都是以8031為核心發展起來的，具有和51系列單片機及基本結構和軟件特征，其內部結構如圖3-2所示：振蕩器及定時電路80C51CPU4K字節ROM128字節RAM2個16位定時器/計數器64K總線擴展控制可編程I/O可編程串行口 圖3-2 80C51單片機框圖80C51單片機的引腳功能：1、主電源引腳Vss和Vcc。 Vss接地。 Vcc正常操作時為+5伏電源。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2。 XTAL1內部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。 XTAL2內部振蕩電

9、路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp。 RST/VPD 當振蕩器運行時，在此引腳上出現兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內部提供備用電源，以保持內部RAM中的數據。 ALE/ 正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，AL

10、E 端可以驅動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。 對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數據）期間，在每個機器周期內兩次有效。同樣可以驅動八LSTTL輸入。 /Vpp /Vpp為內部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當/Vpp為高電平時，訪問內部程序存儲器，當/Vpp 為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。4、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 -

11、P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節地址和數據總線，P0口能以吸收電流的方式驅動八個LSTTL負載。 P1口（P1.0 - P1.7）是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P2口（P2.0 - P2.7）是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2口可以驅動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P3口（P3.0 - P3.7）是一個帶有內部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅動四個LSTTL負載。且具有第二功能。3.1.

12、2 選用80C51單片機原因在課程設計里蓄電池電壓信號在模數轉換后，只需要通過單片機內部進行數據處理以及軟件濾波，顯示電路采用分時復用P2口，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8031為核心，性能價格比高，應用成熟，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80C51單片機作為主控芯片。3.2 人機交互設備為了進行實時的顯示，本次設計選用LCD1602作為顯示設備，1602內置128個字符的ASCII字符集字庫。LCD1602液晶顯示模塊是5×7點陣的液晶顯示模塊，總共兩行，每行16個字符，能顯示字母和數字。 圖3-3 LCD1602實物圖3.3

13、 AD采樣電路圖3-4 AD電路系統采用ADC0804AD轉換芯片采樣滑動變阻器上的電壓，其他外部電路采用芯片資料上的典型應用電路。4 系統軟件設計4.1設計思路、過程系統采用AT89C51單片機進行設計，程序首先對AD進行初始化，滑動變阻器滑片的不同位置將對應不同的電壓值，AD采集到的數值也不相同。通過調用轉換程序對其進行標度變換，最終顯示在LCD602上。4.2程序流程圖開始液晶初始化讀取AD采樣數據將數據轉化為節氣門開度的值顯示節氣門開度濾波程序圖4-1 主程序框圖4.2 數據轉換子程序j= (kd*5)/255i=(kd*5%255)*20/51開始提取每一位數字用于顯示結束圖4-2

14、數據轉換子程序框圖4.3 濾波子程序流程圖4.4延時子程序框圖開始將實參賦給XX>0?X自減1給Y賦初值110Y自減1Y>0?結束 圖4-3 延時子程序框圖說明：該程序主要是實現軟件可變延時的功能，該延時子程序主要實現1ms延時 (程序由雙重循環嵌套實現，外循環執行減1操作1次，內循環執行加1操作110次。調用延時函數的實參值不同，其延時的時間不同，延時時間=實參*1ms。5 系統仿真與調試 通過上面的設計，設計已經基本完成。對Keil進行相應的檢查和調試，并用Proteus對所設計系統進行仿真用以驗證設計的正確性及可行性。5.1 原理圖的繪制和檢查打開protel，繪制系統的原理

15、圖。原理圖包括能輸出+5V電源電路、AD電路、時鐘電路、顯示電路以及復位電路。繪制完成的原理圖如圖5-1圖5-1 系統原理圖5.2 Keil程序調試程序調試結果如圖5-2：Creating hex file from “12864”表明 .hex文件創建成功?！?2864”- 0 Error(s),1 Warning(s)表明文件編譯結果沒有錯誤只有一個警告，因為keil用的是未注冊版本。圖5-2 程序編譯結果5.3 Proteus仿真軟件介紹系統采用Proteus軟件來進行程序的仿真。Proteus是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA

16、工具軟件的仿真功能。還能仿真單片機及其外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及其外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。5.4 仿真圖建立系統采用Proteus軟件進行仿真，利用軟件自帶的仿真模塊建立系統的仿真圖。圖5.1為蓄電池電壓檢測系統的最小系統圖。圖5.1主控芯片仿真系統采用滑動變阻器作為傳感器檢測到油門踏板位置的信號，通過改變滑片的位置將輸出不同的電壓。圖5.2 系統檢測系統系統采用LCD12864液晶屏作為顯示器件，其具體的仿真連接圖如下。圖5.3 系統的顯示器件圖當系統檢測到的信號經單片機處理將節氣門

17、開度顯示出來。5.5 Proteus仿真調試結果圖5.4，圖5.5分別表示在不同的電壓輸入值中。對應的顯示情況。當調節滑動變阻器改變AD輸入值，此時觀察到此時通過模擬信號輸出的節氣門開度為3.80，單片機通過采集進行程序處理，在顯示器上面對應的顯示當前值。圖5-4 Proteus仿真圖 結 論此次設計過程中，我查閱了一些相關資料，使得我更深入的了解51系列單片機芯片的應用以及相關軟件、硬件的使用方法。在這段時間里，我不僅完成設計所要求的內容，也掌握了一些AT89C52芯片的具體功能。此外，設計中所涉及到的元器件還有：電容、電阻、液晶顯示器、AD0804等，我通過查閱相關元器件的作用及工作原理。

18、在整個設計過程中，我們不僅能將書本上學到的關于單片機相關的知識與實踐相結合，而且還培養了查找相關資料和自學能力。這將對我們今后的實踐提供很大的幫助。設計中還讓我意識到：理論和實踐相結合的重要性。雖然電路看上去比較簡單，但實際行動起來將會遇到許多困難。因此，設計過程中要保持一種持之以恒、嚴謹的學習態度，這樣才會在設計過程中及時的發現問題、解決問題。致 謝在唐嵐老師的指導下，我完成了本次課程設計。唐嵐老師是一個擁有專業知識，嚴謹治學態度，精益求精作風的老師，她的嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。在課程設計里面，她讓我重新認識到了專業知識學習的重要性，還使我明白

19、了許多為人處世的道理。本課程設計從選題到完成，都是老師指導下完成。另外，本次設計的完成也離不開各位同學給我的建議和幫助。在此，我謹向唐嵐老師和幫助過我的老師和同學們，表示崇高的敬意和衷心的感謝！參考文獻1張毅剛. 新編MCS-51單片機應用設計M. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社.20042倪志蓮,張怡典. 單片機應用技術M.北京:北京理工大學出版社.20073張靖武.單片機系統的protues設計與仿真M.北京：電子工業出版社.20074Anolog Device Corp,ADC0809 Databok,2005.附錄A 程序源代碼#include<reg52.h> #inclu

20、de<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table="0123456789."sbit lcden=P32;sbit lcdrs=P30;sbit ad_WR=P34;sbit ad_RD=P35;void addelay(unsigned int i) ;void write_com(uchar com);void write_data(uchar date);void delay(uint z);void init();uint get,kd,get1;uint j;uint m;uchar num;void addelay(unsigned int i) while(i-);void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)lcdrs=0;P2=com;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P2=date;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;void