基于单片机的电子式转速里程表的设计毕业设计论文文档格式.docx
《基于单片机的电子式转速里程表的设计毕业设计论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的电子式转速里程表的设计毕业设计论文文档格式.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
霍尔电流传感器反应速度一般在7微妙，不用考虑单片机循环判断的时间。
若在圆盘上贴上多块磁钢，则圆盘每转一圈，输出的脉冲信号将相应增加，单位时间测到的脉冲数将增多，测出的转速也将更加精细。
本设计建模时采用一个圆盘上贴一个磁钢进行模拟。
实际制作中可以贴上多块磁钢，即可以克服因车轮转速太慢而在设定时间测不到脉冲的问题。
图2.1.1-1霍尔转速传感器的外形图
图2.1.1-2霍尔传感器检测转速示意图
2.1.2AT89C51芯片简介
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器和Flash存储单元，置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C51具有如下功能特性：
★兼容MCS—51指令系统；
★32个双向I/O口；
★两个16位可编程定时/计数器；
★1个串行中断；
★两个外部中断源；
★4k可反复擦写（>
1000次）FlashROM；
★128x8bit部RAM；
★6个中断源；
★低功耗空闲和掉电模式；
★软件设置睡眠和唤醒功能。
图2.1.2-1AT89C51芯片
2.1.3液晶显示模块SED1520芯片介绍
本课题仿真实验系统采用的液晶显示屏置控制器为SED1520，点阵为122×
32，需要两片SED1520组成，由E1、E2分别选通，以控制显示屏的左右两半屏。
图形液晶显示模块有两种连接方式。
一种为直接访问方式，一种为间接控制方式。
本设计采用直接控制方式。
直接控制方式就是将液晶显示模块的接口作为存储器或I／O设备直接挂在计算机总线上。
计算机通过地址译码控制E1和E2的选通；
读／写操作信号R／W由地址线A1控制；
命令/数据寄存器选择信号AO由地址线A0控制。
实际电路如图所示。
地址映射如下（地址中的X由LCDCS决定，可参见地址译码部分说明）
表2.1.3-1地址映射
0X000H
0X001H
0X002H
0X003H
0X004H
0X005H
0X006H
0X007H
写E1指令
写E1数据
读E1状态
读E1数据
写E2指令
写E2数据
读E2状态
读E2数据
图2.1.3-1液晶屏显示控制电路
2.1.3.1SED1520芯片介绍
SED1520液晶显示驱动器是一种点阵图形式液晶显示驱动器，它可直接与8位微处理器相连，集行、列驱动器于一体，因此使用起来十分方便，作为藏式控制器被广泛应用于点阵数较少的液晶显示模块。
2.1.3.2SED1520的特性
置显示RAM区RAM容量为2560（32行80列）位。
RAM中的1位数据控制液晶屏上，具有16个行驱动口和16个列驱动口
，并可级联两个SED1520实现32行驱动。
可直接与80系列微处理器相连，亦可直接与68系列微处理器相连。
驱动占空比为1／16或1／32。
可以与SED1520配合使用，以便扩展列驱动口数目。
2.1.3.3SED1520指令与显示RAM结构
SED1520指令系统比较简单，共13条，除读状态指令、读显示RAM数据指令外，其他指令均为写操作，并且读写指令均为单字节指令。
在送出每条指令时，必须进行控制器状态检测，状态字节的含义如下：
D7：
1/0，模块忙/准备就绪；
D5：
1/0，模块显示关/开；
D4：
1/0，模块复位/正常；
D3-D0：
未用；
在指令使用中，关键要分清显示行、列设置和显示页面设置的关系。
单片SED1520可驱动61×
16液晶屏，其部显示RAM相对于0每8行为一个显示页面。
本设计所用的字符液晶模块由两块SED1520级联驱动，其中一个工作在主工作方式下，另一个工作在从方式下，主工作方式SED1520负责上半屏16行的驱动和左半屏的61列驱动，从工作方式的SED1520则负责下半屏16行的驱动和右半屏的61列驱动，使能信号E1、E2用来区分具体控制的是那一片SED1520。
这样两片SED1520级联可驱动122×
32图形点阵液晶显示屏，可完成图形显示，也可显示七个半（16×
16点阵）汉字。
图2.1.3.3-1图形点阵液晶显示屏
2.2设计方法
2.2.151单片机定时器/计数器的基本结构及工作原理
单片机部设有两个16位的可编程定时器/计数器。
可编程的意思是指其功能（如工作方式、定时时间、启动方式等）均可由指令来确定和改变。
在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。
2.2.1.1定时器/计数器的结构如下
图2.2.1.1-1定时器/计数器的结构
从上面定时器/计数器的结构图中我们可以看出，16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即:
T0由TH0和TL0构成;
T1由TH1和TL1构成。
其访问地址依次为8AH-8DH。
每个寄存器均可单独访问。
这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。
此外，其部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD和一个8位的定时控制寄存器TCON。
这些寄存器之间是通过部总线和控制逻辑电路连接起来的。
TMOD主要是用于选定定时器的工作方式;
TCON主要是用于控制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。
当定时器工作在计数方式时，外部事件通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）输入。
2.2.1.2定时计数器的原理
16位的定时器/计数器实质上就是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。
当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计满溢出为止。
显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。
因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率
。
如果晶振为12MHz，则计数周期为:
这是最短的定时周期。
若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度（如8位、13位、16位等）。
当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。
计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。
若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。
此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。
所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部事件的最高计数频率为振荡频率的1/24。
例如，如果选用12MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。
虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间在一个机器周期以上。
当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中断CPU当前操作。
CPU也可以重新设置定时器工作方式，以改变定时器的操作。
由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。
2.2.1.3控制寄存器
定时器／计数器T0和T1有2个控制寄存器TMOD和TCON，它们分别用来设置各个定时器／计数器的工作方式，选择定时或计数功能，控制启动运行，以及作为运行状态的标志等。
其中，TCON寄存器中另有4位用于中断系统。
定时器/计数器方式寄存器TMOD
定时器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中，字节地址为89H，无位地址。
TMOD的格式如下图所示。
表2.2.1.3-1TMOD的格式
D7D6D5D4D3D2D1D0
GATE
C\T
M1
M0
控制定时器T1
控制定时器T0
GATE：
门控位。
GATE=0时，定时器由软件控制位TR0或TR1来控制启停。
TRi位为1时，定时器启动开始工作；
为0时定时器停止工作。
GATE=1时，定时器的启动停止由外部中断引脚和TRi位共同控制。
只有当外部中断引脚INT0或INT1为高时，TR0或TR1置1才能启动定时器工作。
C\T：
功能选择位。
当C\T=0时设置为定时器工作模式；
当C\T=1时设置为计数器工作模式。
M1、M0：
工作方式选择位。
定时器\计数器有4种工作方式，由M0、M1来定义：
表2.2.1.3-2M1、M0定义
操作方式
功能说明
方式0
13位定时器\计数器，TLi只用低5位
1
方式1
16位定时器\计数器
方式2
自动重装初值的8位定时器\计数器，THi的值在保持不变，TLi溢出时，THi的值自动装入TLi中。
方式3
仅适用于T0，T0分成2个独立的8位计数器；
T1停止计数。
定时器/计数器方式控制寄存器不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义为定时器0，高半字节定义为定时器1。
复时，TMOD所有位均为0。
2.2.1.4定时器/计数器控制寄存器TCON
TCON在特殊功能寄存器中，字节地址为88H，位地址（由低位到高位）为88H～8FH，由于有位地址，十分便于进行位操作。
TCON的作用是控制定时器的启、停，标志定时器溢出和中断情况。
TCON的格式如下图所示。
其中，TFl，TRl，TF0和TR0位用于定时器／计数器；
IEl，ITl，IE0和IT0位用于中断系统。
表2.2.1.4-1定时器/计数器控制寄存器TCON
8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H（位地址）
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
各位定义如下:
TF1和TF0：
分别为定时器1和定时器0溢出标志。
当计数器计满产生溢出时，由硬件自动置“1”，并可申请中断。
进入中断服务程序后，由硬件自动清零。
TR1和TR0：
定时器1和定时器0启动控制位。
IE1和IE0：
外部中断引脚INT0或INT1中断请求标志位。
当外部中断源有请求时其对应的中断标志位置“1”。
其复位方式由触发方式来设置。
IT1和IT0：
为外部中断1和外部中断0的触发方式选择位。
ITi设置为“0”时为电平触发；
设置为“1”时为边沿触发方式。
TCON中低4位与中断有关。
由于TCON是可以位寻址的，因而如果只是清溢出或启动定时器工作，可以用位操作命令。
例如:
执行“CLRTF0”后则清定时器0的溢出;
执行“SETBTR1”后可启动定时器1开始工作。
2.2.1.5定时器/计数器的初始化
由于定时器/计数器的功能是由软件编程确定的，所以一般在使用定时/计数器前都要对其进行初始化，使其按设定的功能工作。
初始化的步骤如下:
★确定工作方式（即对TMOD赋值）;
★预置定时或计数的初值（可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1）;
★根据需要开放定时器/计数器的中断（直接对IE位赋值）;
★启动定时器/计数器（若已规定用软件启动，则可把TR0或TR1置“1”;
若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动电平。
当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时）。
2.2.1.6定时器/计数器的四种工作方式
定时器T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式:
方式0、方式1、方式2和方式3。
除方式3外，T0和T1有完全相同的工作状态。
通过对方式寄存器TMOD中M1、M2位的设置，可选择四种工作方式。
工作方式0
工作方式0是一个13位的定时/计数器，16位计数器只用了高8位THi和低5位（TLi的D4～D0位），TLi的高3位未用。
工作方式1
16位的定时/计数器，原理同工作方式0
工作方式2
自动重装计数器。
16位计数器拆成两个8位计数器，低8位作计数器用，高8位用于保存计数初值。
当低8位计数产生溢出时，将TFi位置1，同时又将保存在高8位中的计数初值重新装入低8位计数器中，又继续计数，循环重复不止。
工作方式3
方式3只适用定时器T0，T0在该模式下被拆成两个独立的8位计数器TH0和TL0。
其中TL0使用原来T0的一些控制位和引脚，它们是：
C/T，GATE，TR0，TF0和T0（P3.4）引脚INT0（P3.2）引脚。
此方式下的TL0除作8位计数器外，其功能和操作与方式0，方式1完全相同，可作计数也可作定时用。
该方式下的TH0，此时只可作简单的部定时器功能。
它借用原定时器1的控制位和溢出标志位TR1和TF1，同时占用了T1的中断源。
TH0的启动和关闭幕式仅受TR1的控制，TR1=1，TH0启动定时；
TR1=0，TH0停止定时工作。
该方式下的T1仍可设置为方式0、方式1、方式2，用于任何不需要中断的场合。
2.2.2频率测量
本课题所采用的霍尔传感器由一个磁钢和一个霍尔器件组成。
磁钢被贴在非磁性圆盘上，随圆盘一起旋转，霍尔器件固定在圆盘附近，圆盘每转一圈，霍尔器件将产生一个脉冲，一个脉冲即代表了一个圆盘的周长。
本设计中霍尔传感器产生的脉冲将被送到单片机的部定时计数器timer1的T1口。
部定时计数器Timer0工作在定时状态，Timer1工作在计数状态。
Timer0和Timer1均工作在模式1。
本设计中Timer0产生0.5秒的定时。
Timer1将对0.5秒对加到T1脚的脉冲进行计数。
假设0.5秒timer1计数到N个脉冲。
则圆盘的转动频率为
若是将磁钢贴于汽车的轮轴上，则汽车轮子每转一圈，霍尔器件产生一个脉冲。
对脉冲频率进行处理，即可转化为车速。
对脉冲数进行累加再乘以轮子的长度，即可得到里程数据。
2.2.3基于伟福Lab2000p仿真实验系统的建模过程
2.2.3.1利用直流电机对车轮变速进行模拟
利用Lab2000p实验系统上的直流电机、DAC0832数模变换模块、单片机8031、指拨开关K0-K7构成一个能够控制电机转速的控制系统，对车轮的变速情况进行模拟。
电机的转速通过软件编程，由指拨开关的不同输入状态进行控制。
表2.2.3.1-1实验系统连线情况
连线
连结孔1
连结孔2
K0
P10
2
K1
P11
3
K2
P12
4
K3
P13
5
K4
P14
6
K5
P15
7
K6
P16
8
K7
P17
9
DA_CS
CS2
10
-5V—+5V
至D/A
2.2.3.2频率测量模块的建立
在直流电机转动圆盘边缘贴有一块磁钢，在圆盘附近装有霍尔传感器，圆盘每转动一次即产生一个脉冲，脉冲输出接单片机的P35引脚。
利用单片机8031的部定时/计数器Timer0进行定时，Timer1对脉冲进行计数。
表2.2.3.2-1实验系统连线情况
脉冲输出
P35
2.2.3.3数据显示
利用实验箱上的LCD模块进行数据显示，将LCD设置成两行，第一行显示里程数据，第二行显示速度数据。
数据的显示主要由软件编程进行控制。
表2.2.3.3-1实验系统连线情况
LCD_CS
CS0
2.2.3.4系统硬件框图如下
图2.2.3.4-1系统硬件框图
3程序设计
整个程序的设计基于Lab2000p仿真系统，速度和里程的计算都采取了近似处理。
3.1系统程序流程总框图
图3.1-1系统程序流程总框图
本系统软件采用模块化设计方法。
整个系统由初始化模块、电机转速控制模块、电机转向显示模块、频率测量模块、速度，里程显示模块、汉字显示模块以及其他功能模块组成。
程序设计中，以60H、61H、62H三个地址为数据缓冲区，60H（DATA1）用于存储每0.5s计数到的脉冲数，用于计算速度；
61H（DATA2）、62H（DATA3）两个地址用于存储计数到的脉冲的累加数据，用于计算里程。
3.2主要模块程序设计
3.2.1电机转速控制模块程序设计
电机转速的控制模块由指拨开关、单片机、DAC0832数模变换芯片组成。
指拨开关K0-K7接单片机的P10-P17（P1口），通过指拨开关可输入数据0-255，单片机将指拨开关输入的数据输出到DAC0832数模变换芯片，通过数模变换，转换成-8V－+8V的电压驱动直流电机。
从而达到对电机转速的控制。
输入数据等于128时，输出电压为0V；
数据大于128时，输出电压大于0V；
输入数据小于128时，输出电压小于0V。
movp1，#0ffh;
设置P1口为输入口
movdptr，#cs0832
movA，p1
movxdptr，A
3.2.2频率测量模块程序设计
霍尔传感器产生的脉冲被送到单片机的部定时/计数器timer1的T1口。
部定时/计数器Timer0工作在定时状态，Timer1工作在计数状态。
则圆盘的转动频率为N/0.5=2N。
JISHU:
MOVIE，#10001010B;
打开中断开关
MOVTMOD，#MODE;
设定部定时器/计数器的工作模式
MOVSP，#70H
MOV40H，#00H
MOVTH1，#00H；
将timer1的计数寄存器赋初值0
MOVTL1，#00H；
SETBTR1；
启动timer1
AA:
CLRF1；
标志位赋0
MOVTH0，#03CH；
定时器写入初值
MOVTL0，#0B0H
SETBTR0；
打开定时器timer0
JNBF1，$；
等待50ms
INC40H
MOVA，40H
CJNEA，#09H，AA；
定时中断重复10次
CLRTR1；
关闭计数器timer1
MOVDATA1，TL1；
取出timer1计数值给DATA1
MOVA，DATA1
ADDA，DATA2
MOVDATA2，A；
将计数值累加到DATA2
JNCBB；
检查计数是否溢出
INCDATA3；
有溢出则DATA3加1
BB:
RET
;
----------------------定时中断子程序
TIMER:
CLRTR0
SETBF1
RETI
Timer0工作在模式1时，TLO、THO计数寄存器各使用8位，而28=256，设置计数初值时，把计数起点的值处以256，将余数放入TLO计数寄存器，将商数放入THO计数寄存器。
本实验系统所采用12MHz的晶振，定时器所计数的脉冲的周期为1us。
设计每50ms产生一次定时中断，需计数50000个脉冲，则装入计数寄存器的计数初值为
，装入THO计数寄存器的初值为
，装入TLO计数寄存器的初值为176（0B0H）。
程序流程图如下：
图3.2.2-1程序流程图
3.2.3液晶显示程序的设计
本课题中速度、里程的数据由液晶显示模块显示，所用的液晶显示模块由SED1520芯片驱动，首先必须对液晶显示模块进行初始化，编写相应的字库，编写读写程序等。
液晶显示程序的设计包括了初始化程序、清屏程序、写指令代码子程序、写显示数据子程序、读显示数据子程序、中文显示子程序、数字显示程序以及中文字库和数字字库的编写。
程序详见附表。
3.2.4速度、里程显示程序的设计
本课题中霍尔传感器产生的脉冲被送到单片机的部定时计数器timer1的T1口。
部定时计数器Time
升级会员 