【正文】 第 1 頁(yè) 目 錄 摘要 ....................................................... 2 第一章 MCS8031單片機(jī)及其外圍電路 .......................... 3 一． MCS8031引腳及功能簡(jiǎn)介 ............................ 3 二．時(shí)鐘電路 ........................................... 4 三．復(fù)位及復(fù)位電路 ..................................... 5 四． 8031片外 ROM 連接 .................................. 6 第二章 數(shù)碼管顯示里程方案設(shè)計(jì) .............................. 7 一．檢測(cè)電路方案選擇 ................................... 7 二．?dāng)?shù)碼管顯示電路 ..................................... 9 第三章 直流調(diào)速方案討論 ................................... 11 一．確定調(diào)速方案 ...................................... 11 二．直流調(diào)速的實(shí)現(xiàn) .................................... 10 第四章 程序 ............................................... 15 程序 1小車電機(jī)調(diào)速程序 ................................ 13 程序 2里程顯示程序 .................................... 16 結(jié)論 .................................................. 19 致謝 ...................................................... 24 參考文獻(xiàn) .................................................. 25 第 2 頁(yè) 摘 要 本設(shè)計(jì)要完成自動(dòng)往返行駛汽車，要求使用 MCS8031 單片機(jī)，并且用七段數(shù)碼管顯示里程。要求采用調(diào)壓調(diào)速的方法， 改變電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)向。一并完成自動(dòng)往返功能。為了方便調(diào)速，本設(shè)計(jì)擬采用小型直流電動(dòng)機(jī)，為了同時(shí)滿足對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速大小和方向的調(diào)節(jié)，要選擇合適的調(diào)節(jié)方式，本設(shè)計(jì)擬采用 PWM 脈寬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于里程顯示，要將小 車的車輪轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成距離，再將其輸入單片機(jī)，并由單片機(jī)處理輸出，并用數(shù)碼管顯示出來(lái)。最后根據(jù)所選用的硬件及芯片，設(shè)計(jì)電路并編程實(shí)現(xiàn)要求內(nèi)容。 關(guān)鍵字： MCS8031 霍爾傳感器 數(shù)碼顯示 PWM 脈寬調(diào)速 第 3 頁(yè) 第一章 MCS8031 單片機(jī)及其外圍電路 一． MCS8031 引腳及功能簡(jiǎn)介 8031是最常見(jiàn)的 mcs51 系列單片機(jī)，是 inter 公司早期的成熟的單片機(jī)產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涉及到各行各業(yè) ,下面介紹一下它的引腳圖等資料。（圖 8031 引腳圖） 圖 1） 8031引腳功能： Vcc:+5V 電源電壓。 Vss:電路接地端。 2） ～ :通道 0，它是 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O通道，當(dāng)擴(kuò)展外部存貯器時(shí)，這也是低八位地址和數(shù)據(jù)總線，在編程校驗(yàn)期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道 0 吸收 /發(fā)出二個(gè) TTL負(fù)載。 3） ～ :通道 1是 8位擬雙向 I/O通道，在編程和校驗(yàn)時(shí)，它發(fā)出低 8位地址，吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL負(fù)載。 4） ～ :通道 2是 8位擬雙向 I/O通道，當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，用作高 8位地址總線。通道 2能吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL負(fù)載。 5） ～ :通道 3準(zhǔn)雙向 I/O通道。通道 3能吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL 負(fù)載， P3通道的每一根線還有另一種功能： :RXD，串行輸入口。 :TXD，串行輸出口。 :INT0，外部中斷 0輸入口。 第 4 頁(yè) :INT1，外部中斷 1輸入口。 :T0，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0外部事件脈沖輸入端。 :T1，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1外部事件脈沖輸入端 :WR，外部數(shù)據(jù)存貯器寫(xiě)脈沖。 :RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。 6） RST/VpD:引腳 9，復(fù)位輸入信號(hào)，振蕩器工作時(shí)，該引腳上， 2個(gè)機(jī)器周期的高電平可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在掉電情況下（ Vcc降到操作允許限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片內(nèi) RAM供電。 7） ALE/PROG:引腳 30,地址鎖存有效信號(hào)，其主要作用是提供一個(gè)適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)信號(hào)，在它的下降沿用于外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低 8位地址鎖存，使總線 P0輸出 /輸入口分時(shí)用作地址總線（低 8位）和數(shù)據(jù)總線 ,此信號(hào)每個(gè)機(jī)器出現(xiàn) 2次 ,只是在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期 間才不輸出 ALE。所以，在任何不使用外部數(shù)據(jù)存貯器的系統(tǒng)中， ALE 以1/6振蕩頻率的固定速率 輸出，因而它能用作外部時(shí)鐘或定時(shí)， 8751內(nèi)的 EPROM編程時(shí)，此端輸編程脈沖信號(hào)。 8） PSEN:引腳 29,程序選通有效信號(hào) ,當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時(shí)產(chǎn)生，低電平時(shí)，指令寄存器的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。 EA/VPP:引腳 31，當(dāng)保持 TTL高電平時(shí)，如果指令計(jì)數(shù)器小于 4096， 8051 執(zhí)行內(nèi)部 ROM的指令， 8751執(zhí)行內(nèi)部 EPROM的指令，當(dāng)使 TTL 為低電平時(shí)， 從外部程序存貯器取出所有指令，在 8751內(nèi) 的 EPROM 編程時(shí)，此端為 21V 編程電源輸入端。 9） XTAL1:引腳 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個(gè)輸入端， HMOS芯片使用外部振蕩源時(shí)，此端必須 接地。 10） XTAL2:引腳 19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個(gè)輸入端， HMOS 芯片使用外部振蕩器時(shí)，此端用于輸入外部振蕩信號(hào)。 二．時(shí)鐘電路 8 0 3 1X T A L 1X T A L 2V S S晶 體 或 陶 瓷 振 蕩 器C X 1C X 2 (a) 第 5 頁(yè) X T A L 1X T A L 2V S S8 0 3 1外 部 振 蕩 器信 號(hào)V C C (b) 圖 （ a)內(nèi)部方式時(shí)鐘配置電路；（ b）外部方式時(shí)鐘配置電路 8031單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 在引腳 XTAL1和 XTAL2外接晶體振蕩器 (簡(jiǎn)稱晶振 )或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如上圖所示。 外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方 式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。外部振蕩方式的外部電路如上圖所示。 圖中，電容器 CXl，CX2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 530pF。晶振頻率的典型值為12MH2，采用 6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。 因此本設(shè)計(jì)中將采用內(nèi)部方式時(shí)鐘電路，即采用圖 （ a）所示電路。 三．復(fù)位及復(fù)位電路 當(dāng) MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片 機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖 a中左圖所示。圖中電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源十 5V 來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持 RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能。 8 0 3 1R S T+ 5 VRC 8 0 3 1R S T+ 5 VR kCR s （ a） （ b） 圖 （ a）上電自動(dòng)復(fù)位 ；（ b）上電與按鈕復(fù)位 上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān) 第 6 頁(yè) 操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如上圖 (b)所示。上電后，由于電容C的充電和反相門(mén)的作用，使 RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K后松開(kāi)，也能使 RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。 單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) ： 單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)下表。 值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的韌始化部分是十分必要的。 51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時(shí)再做詳細(xì)說(shuō)明）至于內(nèi)部 RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 系統(tǒng) 復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò) 24個(gè)振蕩周期后， 51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 四． 8031 片外 ROM 連接 用譯碼法擴(kuò)展一片 2764，單片機(jī)擴(kuò)展 8K外部程序存儲(chǔ)器一般選用 2764 EPROM 芯片，硬件電路如圖 。 P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7P SE NOECEAA0127648031ALEG OEDDDDDDDD0123456701234567EA74LS138P 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .3P 2 .4P 2 .5P 2 .7P 2 .6AAAAAAAAAAA23456789101112Y0O0O1O2O3O4O5O6O774LS373( 8K *8)V ppVGM+ 5V 圖 8031與 片外 ROM連接 圖中所示的芯片接法， 2764的片選端沒(méi)有接地，而是通過(guò) 74LS138譯碼器的輸出端來(lái)提供的，這種方法稱為譯碼法。當(dāng)同時(shí)擴(kuò)展多片 ROM時(shí)，常常采用譯碼法來(lái)分別選中芯 第 7 頁(yè) 片。顯然，在圖 ,只有當(dāng)譯碼器的輸出 =0時(shí)，才能夠選中該片 2764。 第二章 數(shù)碼管顯示里程方案設(shè)計(jì) 一．檢測(cè)電路方案選擇 本設(shè)計(jì)采用霍爾傳感器進(jìn)行里程檢測(cè)。 霍耳傳感器是利用半導(dǎo)體的磁電效應(yīng)中的霍耳效應(yīng)，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成霍耳電勢(shì)。 霍爾傳感器安裝在車輪上，主要檢測(cè)汽車行進(jìn)的公里數(shù)，并產(chǎn)生一系列相應(yīng)的脈沖輸出，脈沖送到單片機(jī)進(jìn) 行處理，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)定通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)換算出行駛公里數(shù)。具體做法如下，把霍爾器件安裝在固定的軸上，在車輪上裝上小磁鐵；小車的輪子運(yùn)動(dòng)就會(huì)帶動(dòng)小磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)霍爾元件感應(yīng)到小磁鐵的時(shí)候，就會(huì)輸出一個(gè)脈沖，單片機(jī)通過(guò)記錄脈沖個(gè)數(shù)，就可以得到小車車輪轉(zhuǎn)數(shù)，且車論大小固