基于单片的电子式里程表的设计毕业设计汇总.docx
- 文档编号:28871253
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:242.08KB
基于单片的电子式里程表的设计毕业设计汇总.docx
《基于单片的电子式里程表的设计毕业设计汇总.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片的电子式里程表的设计毕业设计汇总.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于单片的电子式里程表的设计毕业设计汇总
基于单片的电子式里程表的设计
学生:
指导教师:
内容摘要:
从上世纪开始随着工业革命如火如荼的进行,也就意味着人类社会开始进行着翻天覆地的变化,工业革命实质上就是科技的革命,在高科技不断发展的同时,许多各式各样的里程表也广泛应用于各类的机车,里程表也随着电子技术的迅速发展而发展,并且得到了广泛的应用。
本设计将会介绍一种基于单片机的电子式里程表,该里程表不仅能显示车辆行驶的总里程,而且还能显示车辆在一段时间的阶段里程,还可显示车速,以及超速报警等功能。
它的实现方式其实很简单,主要的流程是:
将一个测量盘安装在机车底盘的轴承上,通过传感器检测转速并抽样出转速的脉冲信息,而传感器将会采用光电式传感器,这样就可以将转速转换成光通量的变化,然后我们就可以将光通量的变换转换成电量的变化,再通过频率计的测量将电路中的脉冲信息输入到单片机中,然后再通过电量与转速之间的数学函数关系式之间的转换从而实现转速的测量,得出我们所需要的相关数据信息。
最后我们可以通过LED显示器来实现所得数据信息的显示。
关键词:
AT89S51单片机汽车里程表LED显示器
Designofelectronicodometerbasedonmonolithic
Abstract:
Fromthelastcenturybeganwiththeindustrialrevolutionofthelikearagingfire,itmeansthathumansocietybegantoturntheworldupsidedownchange,industrialrevolutionistherevolutionofscienceandtechnology,inthehigh-techdevelopmentatthesametime,alotofeverykindofodometeriswidelyusedinvarioustypesoflocomotives,odometeralsodevelopsalongwiththerapiddevelopmentofelectronictechnology,andwidelyused.Thisdesignwillintroduceanelectronicodometerbasedonsinglechipmicrocomputer,theodometercannotonlyshowthetotalmileageofthevehicle,butalsoshowthestagemileagevehiclesinaperiodoftime,canalsodisplayspeed,andoverspeedalarmfunction.Therealizationwayofitisactuallyverysimple,themainprocessis:
ameasuringwheelinstalledinthebearingoflocomotivechassis,thesensordetectsthespeedandsamplinginformationpulsespeed,whilethesensorwillusethephotoelectricsensor,whichcanbeconvertedintolightspeedchangesofflux,thenwecansendlighttheamountoftransformationtoconvertthechangesofpowerconsumption,measuredthroughthefrequencyofthecircuitofthepulseinformationinputtothemicrocontroller,andthenthroughtheconversionbetweenthemathematicalfunctionrelationshipbetweenchargeandspeedtypesoastorealizethemeasurementspeed,drawtherelevantdataandinformationweneed.Finally,wecanshowtorealizedatainformationthroughtheLEDdisplay.
Keywords:
AT89S51automobileodometerLEDdisplay
基于单片机的电子式里程表的设计
前言
随着世界科技水平的不断提升,我过科技也抱着不甘落后的冲劲儿不断地发展着,我国的汽车工业直到今天也走过了差不多五十年的历程了,但是,与国际水平相比较我国的水平还是相对落后的,因此提高我国汽车方面的电子技术水平和增加每一辆汽车的电子装备的数量,以及促进我国汽车的计算机化和智能化目前在我们国家是势在必行的,这也是我们夺取未来汽车市场的关键所在。
随着我们国家政策的不断开放,其他国家的汽车零部件厂商也开始大举进入我国的汽车零部件市场。
电子式的汽车仪表以及一些传感器的汽车首选配套产品在我国的市场需求不断增加,而其他国家进入我国市场的零部件厂商所提供的产品通用性和实用性都比较强。
因此很快就得到了我过许多需要者的青睐。
就拿我们本设计所介绍的汽车里程表来说吧,国外的汽车里程表已经广泛采用了电子式机芯的机构,而我们国家的汽车里程表则是还在采用机械式的里程表。
经过大量的市场调研,国外的电子产品在我国的占汽车整个成本的32%左右,而且会成上升的趋势,在这种情况下,我国的汽车电子配件可靠性差的缺点就得到了“淋漓尽致”的体现,因此我们想要争取更多的市场份额,就要在汽车电子配件上创新和改革。
一般来说,汽车电子仪表中,里程表是最常用的。
汽车车速里程表分为滚轮计数器和点距液晶屏式两种,由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车所行驶过距离的里程计组成的,二者装在共同的壳体中,并由同一根轴驱动。
普通车速表一般为磁感应式。
滚轮计数器是过去常用的纯机械式仪表,通过一根软轴,一头连到变速箱输出轴,另一头连到里程表;而现在更常用的电子式仪表,它一般是在变速箱输出轴或车轮上装一个转速传感器,用读出的转速通过控制模块内嵌的计算公式来换算成车速以及历程。
不管是哪种方式,归根结底,数据都是来自于传动系统输出端的转速(变速箱输出轴或车轮),知道了车轮的转速,比如每分钟转多少圈,再将车轮的周长(也就是车轮转动一圈走过的距离)算上,车速就出来了,里程也是同样的道理。
车速里程表实际上由两个表组成,一个是车速表,另一个是里程表。
因此,表的精确性是非常总要的。
因此本设计将会把精确作为着重考虑的问题,会将误差和偏差保持在可控范围内,同样也要顺应现在汽车电子配件市场的需要往多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的方向去设计,采用光电传感器进行抽样检测汽车的轴承转速并输出到单片机,采取单片机控制再经过LED显示进行数据信息的显示。
以廉价且功能较强,使用方便,实用价值较高,极容易得到推广为设计目标。
本设计的原型出来之后,也作了一系列的调试,也基本上达到了设计前所有的预期目标。
1总体的设计构想
总得来说本设计将采用我们所学过的AT89S51单片机作为此汽车电子式里程表的核心部件,仪表的总体设计将是由输入、单片机核心部分以及输出三部分组成,输入的部分包括键盘输入和光电传感器所采集到的数据输入,核心部分就是AT89S51单片机,输出部分包括报警输出和数据信息显示,另外本设计还作了一个数据存储设计,而这个存储器将会采用EEPROM存储器。
大致的总体设计图如图1.1所示。
图1.1总体设计流程图
由流程图可知,单片机是本设计的核心部分,所以为了提高效率我选择采用AT89S51单片机,一是提高仪表的工作效率而是采用此系列单片机可以提供在线输入的功能。
输入的两个部分包括键盘输入和数据信息输入两个部分,其中键盘输入是为了在使用仪表的时候方便使用者可以查询所需要的信息;而数据信息的输入主要是是由光电传感器提高,之所以采用光电传感器是因为它具有以下特点:
一是它的暂态响应范围宽,谐波测量能力强;二是数字接口和通信能力强;三是它的体积小,重量轻,易升级。
EEPROM是一款比较实用的储存器,方便仪表在断电之后能储存我们所需要的数据信息。
流程图中的警报指的是超速的警报,可以通过对单片机编写简单的程序来判断汽车的速度是否超速,并且通过一个简单的蜂鸣器把超速的信息传输出来提醒使用者,这样的设计也达到成本低的要求。
信息显示方面采用的LED显示器,本设计将采用6位的共阳极LED显示管。
总体来说设计是可以达到预想的目标的。
2硬件部分
2.1单片机
2.1.1单片机的简介
关于单片机的学习就我所在的大学是从大二开始接触学习的,所以以我对单片机的学期我在这儿将做一个简单的介绍,因为本设计将会以单片机来作为电子式里程表的核心部件,随着科技的进步,半导体技术也在不断地进步,大致的发展过程可以说是从电子管到晶体管,再从晶体管发展到集成电路,最后发展到现在的大规模(超大规模)集成电路,由于电子技术的迅速发展,很多电子产品的高性能才能得以发挥。
特别是最近二三十年里,有关计算机方面的技术取得了飞速的发展,它的发展淋漓尽致的体现在农、林、牧、副、渔等各个方面。
在改善人们的生活和增强我国国力方面也作出了巨大的变化。
早期单片机的诞生是在上个世纪,比如说由Fairchild公司研制的单片微型计算机,它就是采用集成电路来实现数据的存储和处理功能。
由这些小的单元通过科学的连接集成就构成一个小的计算机系统,这是早期的单片机形式,相对于现在的单片机而言,少了很多功能和集成模块,比如说现在的单片机有中断单元,而早期的没有;现在的单片机有定时单元,早期的也没有;现在的单片机有数模转换功能,早期的也没有。
这些都是随着电子技术的不断发展所带来的革命和改变。
而现在的单片机之所以能够得到广泛的应用也就是得益于它所具备的这些强大的功能和创新的结构。
说到上世纪的早期单片机,基本上都是很粗糙的做工,因为那时候微电子技术还在处于摸索阶段,很多问题还需要人们去处理解决,因此呢,早期的单片机的特点就是体积大、功能简单、做工粗糙。
随着电子技术的发展,单片机在制作方面的许多问题才得以解决,从而达到一定得做工细致。
一直到电子技术发展的中期单片机的制作也都是把CPU、RAM和一些简单的I/O口集成到一块小芯片上,因此此类单片机在功能上久比较逊色了,而且在很多用途上都是大打折扣的。
直到INTEL公司推出了MCS-48系列的单片机,并且着力于把此款单片机推向市场。
这才为此款单片机赢得广泛的应用奠定了基础,也为以后单片机的发展奠定了坚实的市场和技术基础,可以说这次创新是单片机发展史上的一个转折点。
在MCS-48系列单片机的问世后,许多的半导体电子技术公司也开始着手于单片机的研究和生产上来。
大概十年的发展之后单片机就已经进入了高性能精做工的时代,并赢得了电子市场的份额,在电子市场中站住了自己的脚。
与此同时,很多研究生产单片机的公司也相应研制出了属于自己特色的单片机原型,这也为单片机往创新独特的方向发展提供了条件。
在这样大的好的发展需要的环境下,单片机已经衍生出了几十个系列,几百个品种之多,这时候的单片机才是真正意义上的单片机单片化的时代。
功能越来越强大,做工越来越精细,甚至已经出现了一些数模转换的功能。
到这时单片机也就已经发展到了一个全新的阶段。
这个全新的阶段也就意味着在许多电器行业方面单片机也就能如鱼得水般地得到广泛的应用了,科技的进步最终的产物也就是给人类带来进步、带来发展、带来文明。
早期的单片机发展到8位的单片机再到16位的单片机,单片机的单片机的种类不断地更新和发展,MCS-96系列的单片机就是这个时期的代表作品之一,单片机发展到16位这个时期,16位单片机比起8位机,不管是在数据存储容量上比8位的单片机增加了一倍,而且在数据的处理能力方面,16位的单片机反应更快处理起数据的时间也变得更快了,当然这么强大的功能还得得益于它的集成密度高,一只单片机就可集成集十多万只晶体管,随机储存模块的容量增加了,只读储存模块的容量也增大里几十倍,另外16位的单片机不仅增加了高速的输出、输入接口,还增加了8个中断源,同时增加了数模转换通道的配置,使其更能适用于更许多复杂的控制系统。
再到上世纪九十年代以后,单片机就已经取得了飞速的发展,许多著名的电子产品公司都致力于研发功能更为强大的单片机种类。
为了获得更多市场份额,许多公司不得不变相地通过研发出独特的单片机种类来获得市场份额而不丢掉单片机所应该具备的功能,并且还要增加单片机的功能去使其不仅独特而且具有创新的功能,不得不说这就是一种值得效仿的创新方法,其中最为引人关注的就是PIC系列的单片机,此系列的单片机与CS51系列的单片机相比较,他们两者是完全不兼容,PIC系列的单片机是由当时著名的电子研发公司美国Microchip公司所研发成功的,在发不出PIC系列单片机后,引起了业界的广泛关注,它之所以引起业界的强烈关注,它的独特性是不言而喻的,特别是它的产品只有33条精简指令集吸引了不少用户,相比其他系列的单片机的指令系统这就是PIC单片机的优势和独特之处。
因此PIC单片机才能获得如此之快速的发展,在业界中稳稳地占据了一席之地。
随后的时间里,时间也就是科学成果的积累,越来越多新种类的单片机应运而生,像MOTOROLA公司的MC68HC系列单片机,NEC公司生产的uCOM87系列单片机,INTEL等公司投放到市场形成通用单片机--uPC7811是一种性能相当优异的单片机。
在如此强烈的竞争下MOTOROLA公司的MC68HC系列单片机在当时的市场下也获得了比当时日本著名的几个研发单片机的公司更多的单片机电子产品的份额。
能和MOTOROLA公司的MC68HC系列单片机媲美的公司就是Zilog,这个公司所研发的Z8系列产品就很有代表性,比如代表作是Z8671,内部含有BASICDebug解释程序,此程序极大地方便了用户的使用。
与此同时很多美国国家半导体公司研发的COP800系列单片机则是采用最为先进的哈佛结构。
比如ATMEL公司则把单片机技术与先进的Flash存储技术完美地结合起来,性能相当优秀的AT89系列单片机就在此时应运而生了,看到如此美好的单片机市场长景,中国的一些电子研发公司也纷纷加入到了单片机的研发中来,希望能从中获得一些有益公司发展的好处。
另一个单片机发展史上的重要里程碑就是在1990年初美国INTEL公司推出了80960超级32位单片机引起了计算机界的轰动,产品相继投放市场,高性能加上能够顺应使用者的需求,从而在当时获得了业界很高的评价和一定量的市场份额。
从20世纪70年代开始就诞生了单片机,单片机经过了8位、16位、32、等种类的演变,逐渐发展成比较完善的功能比较强大的单片机,就像Fairchild公司研发的F8单片微型计算机,再到后来MOTOROLA公司的MC68HC系列单片机可以完全媲美Zilog公司所研发的单片机,微电子技术不断地发展成熟,集成电路的技术也逐渐完善,各种新材料新工艺渐渐成熟起来,单片机也随着技术的进步逐渐发展成熟完善,并且得到了现在广泛的应用。
2.1.2领域介绍
单片机涉及的领域很广泛,主要应用于家用电器、仪器仪表、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个领域:
2.1.2.1在智能仪表上的应用
由于单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,它才得以应用于仪器仪表中,仪器仪表就需要高精度、高灵敏度、功能强大的核心、因此单片机就是首选的核心部件,它的特点特性决定了它的价值。
单片机可以结合不同类型的传感器,采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
2.1.2.2工业控制中的应用
应用单片机可以构成形式多种多样的数据采集系统和控制系统。
比如工厂流水线上的智能化管理、各种报警系统以及现代电梯的智能化控制系统,而且还可以与计算机联网构成二级控制系统等,涉及领域比较广泛。
2.1.2.2家用电器中的应用
就当今的经济时代来说,人们的生活也逐渐是电气化智能化的,所以现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,不管是电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、还是其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,单片机的应用都是无所不在的。
2.1.2.4单片机在计算机网络和通信领域的应用
单片机在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,实现了现代通信设备上的单片机智能控制,不管是从手机、小型程控交换机、电话机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、还是到日常工作中随处可见的移动电话、无线电对讲机、集群移动通信等,你都可以见到单片机的身影。
2.1.3MCS-51单片机的内部结构
AT89S51单片机是MCS-51系列单片机中的一种,一般情况下采用40脚DIP封装,1脚~8脚是4个并行输入/输出端口(P0口、P1口、P2口、P3口)中的一个,称为P1口,8条口线用P1.0~P1.7来表示,这几个接口都可以灌电流负载,可以直接驱动发光二极管。
如下图硬件电路中D0~D7可以接8只发光二极管,RP1为排阻,第一脚为排阻的公共端,各经30Ω电阻限流后接在+5V直流电源与P1端口之间。
S1~S4为按键,接在12~15脚之间,它是单片机P3口的几根I/O口线。
AT89S51具有如下特点:
40个引脚(引脚图如图2.1.2.1所示)、4千字节的Flash片内程序存储器、128字节的随机存取数据存储器,5个中断优先级2层中断嵌套中断,32个外部双向输入/输出口,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
另外,AT89S51单片的设计都配置了振荡频率可为0Hz开始并且可通过软件设置省电模式。
不工作的模式下,CPU是暂停工作,而RAM定时计数器,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,是为了适应不同电子产品的需求。
图2.1.2.1AT89S51单片机管脚图
AT89S51单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出端口,同时内含2个外部中断口,2个全双工串行通信口,2个16位可编程定时计数器,AT89S51单片机。
可以按照C语言的常规方法进行编程,还可以在线编程。
它的主要特性如下:
☆4K字节可编程FLASH存储器
☆1000次擦写周期
☆全静态工作:
0Hz-24Hz
☆三级程序存储器锁定
☆具有双工UART串行通道
AT89S51单片机主要用于本系统的控制,包括响应中断、定时、记数、延时、扫描键盘、超速报警、判断、LED数码管显示等等。
此系列单片机的控制程序如下:
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG000BH
LJMPDELAY;
ORG0003H
CLR20H.0;
RETI;
MAIN:
SETB20H.0;
MOVTMOD,#01H;
MOVTL0,#00H;
SETBIT0;
SETBEA;
SETBEX0;
MOVTH0,#4CH;
MOVB,#20;
SETBET0;
SETBPX0;
MOVP1,#00H;
MOVB,#250;
CJNEB,#00,$;
MOVA,P1
CPLA;
MOVP1,A;
SJMPBEGIN;
SETBTR0;
BEGIN:
JB20H.0,
DJNZB,LOOP
DELAY:
MOVTL0,#00H;
MOVTH0,#4CH
MOVB,#20
LOOP:
RETI
END
AT89S51系列的单片机运行程序如下:
知道了单片机通过I/O口与其他部件相连接,所以也就知道了单片机的程序与数据到底是如何保存,程序是如何运行的了。
单片机也是和其他微机一样,它也拥有一个中央处理器(CPU核心芯片),这是整个单片机的核心部件,也是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或者是代码,CPU负责指挥、控制和调度整个单元系统协调的工作,还能完成运算和控制输入输出功能等操作。
它单片机通过单片机的内部总线,将单片机内部的各个部分:
数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、并行接口、定时/计数器、、串行接口和中断系统等联系在一起,单片机内部总线有三种:
地址总线专门用来传送地址信息,选中各操作单元,数据总线,专门用来传送数据信息,控制总线专门用来传送CPU各种控制命令,以便CPU统一指挥协调工作。
完成程序所要执行的各种功能。
单片机的CPU执行程序一般包括两个主要过程:
一是从程序存储器中取出指令,指令的地址由PC指针提供,PC指针在CPU取指后会自动加一,因此PC指针总是指向下一个将要取出的指令代码或操作数。
这样单片机就能保证程序源源不断往下执行。
第二就是执指过程,取出的指令代码首先被送到CPU中控制器中的指令寄存器,再通过指令译码器译码变成各种电信号,从而实现指令的各种功能。
2.2光电传感器
2.2.1光电传感器的简介
光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:
接收器、发送器和检测电路。
工作原理图如图2.2.1.1图所示:
图2.2.1.1工作原理图
发送器是对准目标发射光束,而这种发射的光束通常来源于半导体光源,他就是激光二极管、发光二极管(LED)或者是红外发射二极管。
光束不间断地发射,接收器有光电三极管、光电二极管、光电池组成。
在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。
在其后面是检测电路,它能滤出应用该信号和有效信号。
另外,光电开关的结构元件中还有光导纤维和发射板。
三角反射板是非常结构牢固的发射装置,它是由很小的三角锥体反射材料组成,能够使光束准确地从反射板中返回,具有很高的实用意义。
它可以在与光轴0到25的范围改变发射角,使光束几乎是从一根发射线,经过反射后,还是从这根反射线返回。
根据分类和工作方式可以分为以下几类,分类如下:
△槽型光电传感器
这是把一个接收器和一个光发射器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。
发光器能发出红外光或者是可见光,在没有阻情况下光接收器能收到光。
但当被检测物体从槽中通过时,光被遮挡住,光电开关便动作。
输出一个开关控制信号,切断或者是接通负载电流,从而完成一次控制的动作。
槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有5厘米左右的。
△对射型光电传感器
如果把收光器和发光器分离开,就能使检测距离加大。
这被称为对射分离式光电开关,简称对射式光电开关。
光电开关的检测距离可以达到几米乃至几十米。
使用时把收光器和发光器分别装在检测物通过路径的两侧,检测物通过时阻挡光路,收光器的动作输出一个开关控制信号。
△反光板型光电开关
一般情况下,发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;如果一旦光路被检测物挡住,收光器就会收不到光的时候,光电开关就动作,输出一个开关控制信号。
△扩散反射型光电开关
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片 电子 里程表 设计 毕业设计 汇总
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)