课程设计发动机转速电控系统设计及仿真其他专业.docx
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课程设计发动机转速电控系统设计及仿真其他专业
摘要…………………………………………………………………………………………3
1引言…………………………………………………………………………………………4
问题提出…………………………………………………………………………………4
任务与分析………………………………………………………………………………4
2方案设计…………………………………………………………………………………4
……………………………………………………………………4
……………………………………………………………………4
最终方案设计………………………………………………………………………5
最终设计方案总体设计框图…………………………………………………………5
3系统硬件设计……………………………………………………………………………6
AT89C51单片机……………………………………………………………………………6
AT89C51单片机介绍……………………………………………………………………6
选用AT89C51单片机原因………………………………………………………………8
时钟电路…………………………………………………………………………………8
复位电路…………………………………………………………………………………9
4系统软件设计………………………………………………………………………………10
………………………………………………………………………………10
5系统调试过程……………………………………………………………………………11
…………………………………………………………11
在Protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查………………………………12
在Protel99se生成PCB图………………………………………………………12
Keil程序调试…………………………………………………………………………13
Proteus仿真调试………………………………………………………………………14
结论……………………………………………………………………………………………15
致谢…………………………………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………………………17
附录一程序源代码………………………………………………………………………18
附录二电路原理图和PCB图…………………………………………………………………22
附录三Proteus仿真截图……………………………………………………………………23
摘要
汽车发动机转速与发动机工作好坏密切相关。
如何利用已学知识发动机转速检测是开始本设计的初衷。
本文通过以AT89C52单片机为中心,通过信号发生器模拟产生一个信号,送入单片机进行处理,再从单片机P0口将电平信号送入LED显示器实现动态显示。
并在超过安全阈值时由单片机控制LED灯报警,发动机停止运转。
此次设计给出了系统的设计原理图,并在Proteus软件中进行仿真实现设计功能。
关键词:
AT89C52单片机LED信号发生器仿真
1引言
问题的提出
随着汽车工业与电子工业的发展,越来越多的电子技术被应用在现代汽车上。
汽车也将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。
由于实时驾驶信息系统及多媒体设备在汽车上普及,汽车更具个性化、通用性、安全性和舒适性。
无线及移动电脑技术迅速发展,即使独自驾驶在陌生的土地上,也不会觉得孤独或迷失方向。
汽车在人们的生活中不仅仅是代步工具,而逐步成为一种享受生活的方式。
在汽车电子领域的研究成为汽车研发中最活跃的一部分。
随着进入电气时代,电子测控装置被广泛应用于各种电器机械产品上,本次的任务就是设计一个发动机转速检测系统来检测发动机转速。
汽车转速检测系统是通过LED闪烁和文字信息让驾驶员了解转速的状态。
该系统利用8051单片机作为微控制器,通过先好发生器对发动机转速进行信号检测,信号发生器输出信号输入ECU,经计算后在LED屏幕上显示发动机转速,同时将信号与设定的信号范围进行比较,当不正常区间时报警电路则输出报警信号,并通过报警线点亮报警指示灯。
设计的核心是以AT89C51单片机作为硬件电路的核心。
先应在protell99se中绘制出原理图并作相应的ERC检查,检查无错误后,在相应地方用文本标出注释;其次根据设计思路确定出相应的程序设计方案,并选择最佳的方案,并在Keil软件里面进行程序的编写和调试;最后在程序调试无误后在Proteus中搭建虚拟的单片机仿真平台,并和Keil实现联调,并在Proteus中实现仿真结果。
2方案设计
系统方案设计论证
方案1:
以单片机AT89C52为核心,通过信号发生器产生模拟信号,送入单片机进行处理,电路较为简单。
方案2:
以单片机AT89C51为核心,通过电源发生器产生模拟信号,经过放大、滤波、A/D转换电路,送入单片机处理,电路相对于方案1较为复杂,连线时容易出错。
最终设计方案
从各方面考虑后,确定方案:
以单片机AT89C52为核心,信号发生器产生模拟信号,送入单片机进行处理,再通过单片机P0口送入数码管显示。
。
此方案电路简单易实现,而且功耗更低,故选此方案。
时钟电路
~
XTAL2
P0
AT89C52
单片机
数码管片选
数码管段选
LED灯
信号发生器
系统总体设计框图
当时钟电路的晶振产生外部振荡脉冲信号送入AT89C51单片机的XTAL2口时,单片机开始以时钟频率为基准,有条不紊地一拍一拍地工作。
单片机AT89C52执行编写在其内部的程序,处理从信号发生器送来的信号,并送到P0口输出到数码管显示。
。
3系统硬件设计
AT89C51单片机
AT89C51单片机介绍
AT89C51是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes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,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C51单片机引脚
振荡器及
定时电路
89C52CPU
4K字节可编程闪烁
ROM
256字节*8
RAM
2个16位定时器/计数器
64K总线扩展控制
32可编程I/O
可编程
串行口
89C51系列单片机都是以8051为核心发展起来的,具有和51系列单片机及基本结构和软件特征,:
AT89C52单片机内部框图
AT89C52单片机的引脚功能:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
P1口:
P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
与AT89C51不同之处是,还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入()和输入(),
P2口:
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。
Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
RXD(串行输入口)
TXD(串行输出口)
/INT0(外部中断0)
/INT1(外部中断1)
T0(记时器0外部输入)
T1(记时器1外部输入)
/WR(外部数据存储器写选通)
/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
选用AT89C51单片机原因
在该课程设计里设计只要满足开环设计就可以了,在设计里面使用的引脚较少,占用的资源也比较少。
而且该芯片是以8051为核心,性能价格比高,且对其内部结构较为熟悉,芯片功能够用而且适用,从而选用AT89C51单片机作为主控芯片。
时钟电路
本设计采用内部时钟方式的电路,。
AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成了一个稳定的自激振荡器。
电路中的电容C1和C2典型值通常选择为30pF左右。
~12MHZ之间。
晶体的频率越高,则系统的时钟频率也就越高,单片机的运行速度也就越快。
时钟电路图
复位电路通常采用上电自
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- 课程设计 发动机 转速 系统 设计 仿真 其他 专业