【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 WM調(diào)速； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁(yè) 共 50 頁(yè) （ 4）油耗量需要實(shí)時(shí)顯示，要求每 1s輸出一次數(shù)據(jù)，并且有斷電保存功能； （ 5）程序要有復(fù)位功能，里程顯示要有清零復(fù)位功能。 總體設(shè)計(jì)思路 根據(jù)機(jī)動(dòng)車油耗量的計(jì)算與顯示系統(tǒng)功能的要求。使用單片機(jī)作為中心處理器，則需要為提供 5V 穩(wěn)定電壓的電源。我們知道機(jī)動(dòng)車的電池電壓一般是 12V，要為單片機(jī)提供 5V 電壓需要進(jìn)行電源的轉(zhuǎn)換，即將 12V 能轉(zhuǎn)換為 5V。 系統(tǒng)要求顯示里程、瞬時(shí)油耗量和平均油耗量，所以應(yīng)該用 LCD 或者數(shù)碼管作為顯示模塊。 電機(jī)帶負(fù)載模擬機(jī)動(dòng)車的車輪，通過(guò)光電傳感器測(cè)出車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率從而測(cè)出機(jī)動(dòng)車的速度。 機(jī)動(dòng)車的油耗量測(cè)量，可以用水代替燃油，通過(guò)液位流量傳感器測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)或者單位路程內(nèi)所消耗的燃油。 要求能對(duì)里程進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)斷電后能進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；需要一個(gè)斷電數(shù)據(jù)保存模塊。 因此，我們可以得出大概的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖： 燃油測(cè)量模塊 數(shù)據(jù)保存模塊 電源轉(zhuǎn)換模塊 單片機(jī) 顯示模塊 外圍控制模塊 速度測(cè)量模塊 圖 機(jī)動(dòng)車油耗量計(jì)算與顯示的控制關(guān)系結(jié)構(gòu)圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 50 頁(yè) 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3． 1 單片機(jī)的選擇 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，我們知道單片機(jī)要處理傳感器的脈沖信號(hào)，計(jì)算和轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，存取讀取數(shù)據(jù)；這些功能一般單片機(jī)類型都能勝任，因此單片機(jī)的選擇要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和熟悉操作的。 AT89S52 單片機(jī) 是一個(gè)較為經(jīng)典的單片機(jī)，它作為教材的典例，在許多書(shū)籍中都有很詳細(xì)的介紹，因此 AT89S52 是最佳的選擇。 3. 2 AT89S52 單片機(jī)的介紹 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 。使用 Ateml 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許 程序存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣 泛應(yīng)用。 主要性能 ? 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ； ? 1000次擦寫(xiě) 周期 ； ? 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； ? 三級(jí)加密 程序存儲(chǔ)器 ； ? 32個(gè)可編程 I/O 口線； ? 三個(gè) 16位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； ? 六個(gè) 中斷源 ； ? 全雙工 UART 串行通道； ? 低功耗空閑和掉電模式； ? 掉電后中斷可喚醒； ? 看門狗定時(shí)器 ； ? 雙數(shù)據(jù)指針； ? 掉電 標(biāo)識(shí)符 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁(yè) 共 50 頁(yè) 圖 AT89S52引腳圖 DIP封裝 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器 。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許 程序存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時(shí)器 ， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工 串行口 ， 片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2種 軟件 可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī) 一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 P0 口 ： P0口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏 輯電平。對(duì) P0端口寫(xiě) “1”時(shí)， 引腳 用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部 程序 和數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí) ， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash 編程 時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 程序 校驗(yàn) 時(shí)， 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 50 頁(yè) 需要外部上拉電阻。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 此外， 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程 和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。 引腳 號(hào)第二功能： T2（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（ 在系統(tǒng)編程 用） SCK（ 在系統(tǒng)編程 用） P2 口 ： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器 或用 16位地址讀取 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （例如 執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問(wèn) 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器 的內(nèi)容。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址 字節(jié) 和一些 控制信號(hào) 。 P3 口 ： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些 控制信號(hào) 。 端口 引腳 第二功 能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 讀選通 ) 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存存儲(chǔ)器 和 程序 校驗(yàn)的 控制信號(hào) 。 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè) 機(jī)器周期 以上高電平將是 單片機(jī) 復(fù)位。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器 或數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 時(shí)， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 50 頁(yè) 脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn) 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程 期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì) 特殊功能寄存器 （ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該 引腳 會(huì)被微弱拉高， 單片機(jī) 執(zhí)行外部 程序 時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 PSEN： 程序 儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部 程序存儲(chǔ)器 的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè) 機(jī)器周期 兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn) 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP ： 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪 問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器 （地 址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被 編程 ，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器編程 時(shí)，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 寄存器 并不是所有的地址都被定義了。片上沒(méi)有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫(xiě)入的數(shù)據(jù)將會(huì)無(wú)效。 用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫(xiě)入數(shù)據(jù) “1”。由于這些 寄存器 在將來(lái)可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為 “0”。 定時(shí)器 2寄存器 ：寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定時(shí)器 2 的控制位和狀態(tài)位（如表 1和表 2所示），寄存器對(duì) RCAP2H 和 RCAP2L 是定時(shí)器 2的捕捉 /自動(dòng)重載寄存器。 中斷 寄存器 ： 各中斷允許位在 IE 寄存器中，六個(gè) 中斷源 的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在 IE 中設(shè)置。 表 31 T2CON： 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2控制寄存器 T2CON 地址為 0C8H 復(fù)位值： 0000 0000B 位可尋址 TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁(yè) 共 50 頁(yè) 符號(hào) 功能 TF2 定時(shí)器 2 溢出標(biāo)志位。必須軟件清 “0”。 RCLK=1 或 TCLK=1 時(shí)， TF2不用置位。 EXF2 定時(shí)器 2 外部標(biāo)志位。 EXEN2=1 時(shí)， T2EX 上的負(fù)跳變而出現(xiàn)捕捉或重載時(shí)， EXF2 會(huì)被硬件置位。定時(shí)器 2 打開(kāi)， EXF2=1 時(shí)，將引導(dǎo) CPU 執(zhí)行定時(shí)器 2 中斷程序。 EXF2 必須如見(jiàn)清 “0”。在向下 /向上技術(shù)模式（ DCEN=1）下 EXF2不能引起中斷。 RLCLK 串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。若 RCLK=1，串行口將使用定時(shí)器 2 溢出脈沖作為串行口工作模式 1 和 3 的串口接收時(shí)鐘； RCLK=0，將使用定時(shí)器 1計(jì)數(shù)溢出作為串口接收時(shí)鐘。 TCLK 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。若 TCLK=1， 串行口將使用定時(shí)器 2 溢出脈沖作為串行口工作模式 1 和 3 的串口發(fā)送時(shí)鐘； TCLK=0，將使用定時(shí)器 1計(jì)數(shù)溢出作為串口發(fā)送時(shí)鐘。 EXEN2 定時(shí)器 2外部允許標(biāo)志位。當(dāng) EXEN2=1時(shí)，如果定時(shí)器 2沒(méi)有用作串行時(shí)鐘， T2EX（ ）的負(fù)跳變將引起定時(shí)器 2 捕捉和重載。若EXEN2=0，定時(shí)器 2將視 T2EX 端的信號(hào)無(wú)效 TR2 開(kāi)始 /停止控制定時(shí)器 2。 TR2=1，定時(shí)器 2開(kāi)始工作 C/T2 定時(shí)器 2 定時(shí) /計(jì)數(shù)選擇標(biāo)志位。 C/T2 =0，定時(shí)； C/T2 =1，外部事件計(jì)數(shù)（下降沿觸發(fā)） CP/RL2 捕捉 /重載選擇標(biāo)志位。當(dāng) EXEN2=1時(shí)， CP/RL2=1， T2EX 出現(xiàn)負(fù)脈沖，會(huì)引起捕捉操作；當(dāng)定時(shí)器 2溢出或 EXEN2=1時(shí) T2EX 出現(xiàn)負(fù)跳變，都會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)重載操作。 CP/RL2=0 將引起 T2EX 的負(fù)脈沖。當(dāng)RCKL=1或 TCKL=1時(shí)，此標(biāo)志位無(wú)效，定時(shí)器 2溢出時(shí)，強(qiáng)制做自動(dòng)重載操作。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 50 頁(yè) 表 3