【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 總線與其他控制部分進(jìn)行通信，在這個(gè)基礎(chǔ)上可以更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車的智能化。通信總線暫時(shí)選定CAN/LIN總線，這是汽車電子工業(yè)常用的一種串行通信。 80c51單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講:一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。8051系列微處理器基于簡(jiǎn)化的嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于從軍事到自動(dòng)控制再到 PC機(jī)上的鍵盤上的各種應(yīng)用系統(tǒng)上。8051系列的基本結(jié)構(gòu)如下：－一個(gè)8位算術(shù)邏輯單元－32個(gè)I/O口（4組8位端口）,可單獨(dú)尋址－兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器－全雙工串行通信－6個(gè)中斷源－兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)－128字節(jié)內(nèi)置RAM－獨(dú)立的64K字節(jié)可尋址數(shù)據(jù)和代碼區(qū)每個(gè)8051處理周期包括12個(gè)振蕩周期，每12個(gè)振蕩周期用來完成一項(xiàng)操作，如取指令和？。計(jì)算指令執(zhí)行時(shí)間可把時(shí)鐘頻率除以12，取倒數(shù)，然后指令執(zhí)行所須的周期數(shù)，因此，除以12后就得到了每秒執(zhí)行的指令個(gè)數(shù)，為921583條指令，取倒數(shù)將得到每條指令所須的時(shí)間（）。8051結(jié)構(gòu)提供給用戶3個(gè)不同的存儲(chǔ)空間。每個(gè)存儲(chǔ)空間包括從0到最大存儲(chǔ)范圍的連續(xù)的字節(jié)地址空間。通過利用特定地址的尋址指令，解決了地址重疊的問題。3．位操作和布爾邏輯8051可分別對(duì)BDATA和SFRs中128個(gè)可尋址位，32個(gè)I/O口進(jìn)行位邏輯操作。可對(duì)這些位進(jìn)行與 ，或，異或，求補(bǔ)，置位，清零等操作，并可像轉(zhuǎn)移字節(jié)那樣轉(zhuǎn)移位。可尋址位也可作為條件轉(zhuǎn)移的條件，一條很有用的指令就是JBC，通過判斷可尋址位是否置位來決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)移，如果該位置位則轉(zhuǎn)移，并清零該位。這條指令能夠在兩個(gè)處理周期中完成，比在兩個(gè)代碼段中分別使用跳轉(zhuǎn)和清零指令要節(jié)省一到兩個(gè)處理周期。利用JBC不但節(jié)省了代碼長度，而且使程序更加簡(jiǎn)潔美觀。8051可對(duì)存儲(chǔ)區(qū)直接或間接尋址。這些是典型的尋址方式。直接尋址是在指令中直接包含所須尋址的字節(jié)地址，直接尋址只能在DATA區(qū)和SFR進(jìn)行。間接尋址要使用DPTR， PC， R0， R1 寄存器 用來存放所要訪問數(shù)據(jù)的地址，指令使用指針寄存器，而不是直接使用地址。用間接尋址方式可訪問CODE，IDATA, XDATA存儲(chǔ)區(qū)。對(duì)DATA存儲(chǔ)區(qū)也可進(jìn)行間接尋址。只能用直接尋址方式對(duì)位地址進(jìn)行尋址。在進(jìn)行塊移動(dòng)時(shí)，用間接尋址十分方便，能用最少的代碼完成操作。可以利用循環(huán)過程使指針遞增。對(duì)CODE區(qū)進(jìn)行尋址時(shí)，將基址存入DPTR或PC中，把變址存入累加器中，這種方法在查表時(shí)十分有用。處理器的狀態(tài)保存在狀態(tài)寄存器PSW中，狀態(tài)字中包括進(jìn)位位，用于BCD碼處理的輔助進(jìn)位位，奇偶標(biāo)志位，溢出標(biāo)志位，還有前面提到的用于寄存器組選擇的RS0和 RS1。0組從地址00H開始，1組從地址08H開始，2組從地址10H開始，3組從地址18H開始。這些地址都可通過直接或間接方式進(jìn)行尋址。PSW 的結(jié)構(gòu)如下：CYACF0RS1RS0OVUSRPCY 進(jìn)位標(biāo)志位AC 輔助進(jìn)位標(biāo)志位F0 通用標(biāo)志位RS1 寄存器組選擇位高位 RS0 寄存器組選擇位低位 OV 溢出標(biāo)志位USR 用戶定義標(biāo)志位P 奇偶標(biāo)志位8051的CHMOS版本可通過軟件設(shè)置兩種節(jié)電方式,空閑模式和低功耗模式。設(shè)置電源 控制寄存器PCON的相應(yīng)位來進(jìn)入節(jié)電方式。置位 IDLE進(jìn)入空閑模式，空閑模式將停止程序執(zhí)行，RAM中的數(shù)據(jù)仍然保持，晶振繼續(xù)工作，但與CPU斷開。定時(shí)器和串行口繼續(xù)工作。發(fā)生中斷將退出中斷模式。執(zhí)行完中斷程序后，將從程序停止的地方繼續(xù)指令的執(zhí)行。通過置位PDWN位來進(jìn)入低功耗模式，低功耗模式中晶振將停止工作，因此，定時(shí)器和串行口都將停止工作。至少有兩伏的電壓加在芯片上，因此 ，RAM中的數(shù)據(jù)仍將保存。退出低功耗模式只有兩種方式，上電或復(fù)位。SMOD位可控制串行通信的波特率，將使由定時(shí)器1的溢出率或晶振頻率產(chǎn)生的波特率翻倍。置位SMOD可使工作于方式1 ，2，3定時(shí)器產(chǎn)生的波特率翻倍。當(dāng)使用定時(shí)器 2 產(chǎn)生 波特率時(shí)SMOD將不影響波特率。7．中斷系統(tǒng)基本的8051支持6個(gè)中斷源，兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，一個(gè)串行口輸入/輸出中斷。中斷發(fā)生后，處理器轉(zhuǎn)到將五個(gè)中斷入口處之一執(zhí)行中斷處理程序。中斷向量位于代碼段的最低地址出（串行口輸入，輸出中斷共用一個(gè)中斷向量）。中斷服務(wù)程序必須在中斷入口處或通過跳轉(zhuǎn)，分支轉(zhuǎn)移到別處。8051支持兩個(gè)終端優(yōu)先級(jí)，有標(biāo)準(zhǔn)的中斷機(jī)制，低優(yōu)先級(jí)的中斷只能被高優(yōu)先級(jí)的中斷所中斷，而高優(yōu)先級(jí)的中斷不能被中斷。8051/8052的中斷向量表如下表所示：中斷源中斷向量上電復(fù)位0000H外部中斷 00003H定時(shí)器 0 溢出000BH外部中斷 10013H定時(shí)器 1 溢出001BH串行口中斷0023H定時(shí)器 2 溢出002BH8 內(nèi)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)的8051有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器有16位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器既可用來作為定時(shí)器（對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)）也可用來對(duì)相應(yīng)I/O口（T0,T1）上從高到低的跳變脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)用作計(jì)數(shù)器時(shí)，脈沖頻率不應(yīng)高于指令的執(zhí)行頻率的1/2，因?yàn)槊恐芷跈z測(cè)一次引腳電平，而判斷一次脈沖跳變需要兩個(gè)指令周期。如果需要的話，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)溢出時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)中斷。TCON寄存器（timer controller）用來控制定時(shí)器的工作起停和溢出標(biāo)志位。通過改變定時(shí)器運(yùn)行位TR0 和TR1來啟動(dòng)和停止定時(shí)器的工作。TCON中還包括了定時(shí)器T0和T1的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志位被置位，當(dāng)程序檢測(cè)到標(biāo)志位從0到1的跳變時(shí)，如果中斷是使能的，將產(chǎn)生一個(gè)中斷。注意，中斷標(biāo)志位可在任何時(shí)候置位和清除，因此，可通過軟件產(chǎn)生和阻止定時(shí)器中斷。定時(shí)器控制寄存器TCON可位尋址TF1 TR1TF0TR0 IE1 IT1IE0IT0TF1 定時(shí)器1溢出中斷標(biāo)志。響應(yīng)中斷后由處理器清零TR1 定時(shí)器1控制位，置位時(shí)定時(shí)器1工作，復(fù)位時(shí)定時(shí)器1停止工作TF0 定時(shí)器0溢出標(biāo)志位。定時(shí)器0溢出時(shí)置位，處理器響應(yīng)中斷后清除該位TR0 定時(shí)器0控制位，置位時(shí)定時(shí)器0工作，復(fù)位時(shí)定時(shí)器 0 停止工作IE1 外部中斷1觸發(fā)標(biāo)志位，處 理器響應(yīng)中斷后 由硬件清除該位IT1 中斷1觸發(fā)方式控制位，置位時(shí)為跳變觸發(fā)，復(fù)位時(shí)為低電平觸發(fā)IE0 外部中斷1觸發(fā)標(biāo)志位，當(dāng)檢測(cè)到 有從高到低的跳變電平時(shí)置位，處理器響應(yīng)中斷后，由硬件清除該位。IT0 中斷 1 觸發(fā)方式控制位，置位時(shí)為跳變觸發(fā)，復(fù)位時(shí)為低電平觸發(fā)定時(shí)器的工作方式由特殊功能寄存器TMOD通過改變TMOD，軟件可控制兩個(gè)定時(shí)器的工作方式和時(shí)鐘源是I/0口的觸發(fā)電平還是處理器的時(shí)鐘脈沖TMOD的高四位控制定時(shí)器1，低四位控制定時(shí)器0。TMOD 的結(jié)構(gòu)如下 定時(shí)器控制寄存器TMOD不可位尋址GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時(shí)器 1定時(shí)器 0GATE 當(dāng)GATE置位時(shí)，定時(shí)器僅當(dāng)TR=1并且INT=1時(shí)才工作，如果GATE=0置位TR定時(shí)器就開始工作C/T 定時(shí)器方式選擇 。如果C/T=1，定時(shí)器以計(jì)數(shù)方式工作，C/T=0時(shí)，以 定時(shí)方式工作M1 模式選擇位高位M0 模式選擇位低位可通過C/T位的設(shè)置來選擇定時(shí)器的時(shí)鐘源。C/T=1，定時(shí)器以計(jì)數(shù)方式工作對(duì)I/0引腳脈沖計(jì)數(shù)C/T=0時(shí)，以定時(shí)方式工作對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)當(dāng)定時(shí)器用來對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，可通過硬件或軟件來控制。GATE=0為軟件控制，置位TR定時(shí)器就開始工作，GATE=1為硬件控制，當(dāng)TR=1并且INT=1時(shí)定時(shí)器才工作當(dāng)INT腳給出低電平時(shí)，定時(shí)器將停止工作。這在測(cè)量INT腳的脈沖寬度時(shí)十分有用，當(dāng)然，INT 腳不作為外部中斷使用。9 內(nèi)置 UART8051有一個(gè)可通過軟件控制的內(nèi)置全雙工串行通訊接口。由寄存器SCON來進(jìn)行設(shè)置，可選擇通訊模式，允許接收，檢查狀態(tài)位。SCON 的結(jié)構(gòu)如下：串行控制寄存器SCON可位尋址SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0 串行模式選擇SM1 串行模式選擇SM2 多機(jī)通訊允許位，當(dāng)模式0時(shí)，此位應(yīng)該為0。模式1時(shí)，當(dāng)接收到停止位時(shí)該位將置位。模式2或模式3時(shí)，當(dāng)接收的第9位數(shù)據(jù)為1時(shí)，將置位。REN 串行接收允許位TB8 在模式2和模式3中，將被發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位RB8 在模式0中，該位不起作用，在模式1中，該位為接收數(shù)據(jù)的停止位。在模式2和模式3中，未接收數(shù)據(jù)的第9位TI 串行中斷標(biāo)志位，由軟件清零RI 接收中斷標(biāo)志位，有軟件清零UART有一個(gè)接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)上一個(gè)字節(jié)還沒被處理，下一個(gè)數(shù)據(jù)仍然可以緩沖區(qū)接收進(jìn)來，但如果接收完這個(gè)字節(jié)如果上個(gè)字節(jié)還沒被處理，上個(gè)字節(jié)將被覆蓋。因此，軟件必須在此之前處理數(shù)據(jù)。當(dāng)連續(xù)發(fā)送字節(jié)時(shí)也是如此。8051支持10位和11位數(shù)據(jù)模式，11數(shù)據(jù)模式用來進(jìn)行多機(jī)通訊。并支持高速8位移位寄存器模式。模式1和模式3中波特率可變?！MA7260簡(jiǎn)介加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備，加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，加速力可以是常量，也可以是變量。加速度傳感器基本的原理就是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。加速度計(jì)是常用的測(cè)量加速度的傳感器。在智能車輛控制系統(tǒng)中系統(tǒng)中，加速度傳感器完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，獲得小車瞬時(shí)加速度值，以確定小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；加速度傳感器也可以測(cè)出小車與障礙物發(fā)生碰撞的劇烈程度；加速度傳感器還可以判斷小車所處斜坡的坡度；另外，通過推算定位法還可以計(jì)算出智能小車當(dāng)前位置相對(duì)于已知參考位置之間的偏移，從而得到小車的絕對(duì)位置。在短時(shí)間內(nèi)，利用這種方法得到的定位精度相對(duì)較高；但是可以想象，由于時(shí)間的增加，誤差積累效應(yīng)會(huì)越來越大，嚴(yán)重影響導(dǎo)航的精度。因此，加速度傳感器通常和GPS一起組合成為組合導(dǎo)航系統(tǒng)，以提高定位精度，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。1. 功能介紹智能車輛控制系統(tǒng)選用的加速度傳感器是MMA7260QT。一種低成本、低功耗、功能完善的3軸加速度傳感器，其測(cè)量范圍為177。2g。MMA7260QT既能測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度（如振動(dòng)加速度），又能測(cè)量靜態(tài)加速度（如重力加速度）。敏感元件將測(cè)點(diǎn)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)入前置放大電路，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路改善信號(hào)的信噪比，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，最后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。 MMA7260QT低成本微型電容式加速度傳感器采用了信號(hào)調(diào)理、單極低通濾波器和溫度補(bǔ)償技術(shù)，并且提供4個(gè)量程可選，用戶可在4個(gè)靈敏度中的選擇，分別為：177。、177。2gn、177。4gn和177。，當(dāng)選擇177。，靈敏度達(dá)到800 mV/gn。該器件帶有低通濾波并已做零g補(bǔ)償。該產(chǎn)品還提供休眠模式，因而是電池充電的手持設(shè)備產(chǎn)品的理想之選。當(dāng)傳感元件以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到一個(gè)與加速度方向相反的慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使懸臂梁也隨之產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。該變形被粘貼在懸臂梁上的擴(kuò)散電阻感受到。根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)，擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化，將這個(gè)電阻作為電橋的一個(gè)橋臂，通過測(cè)量電橋輸出電壓的變化可以完成對(duì)加速度的測(cè)量。它采用6 mm6 mm mm QFN的封裝，體積超小，只需很小的板卡空間。而且，MMA7260提供休眠模式，是電池充電的手持設(shè)備產(chǎn)品的理想之選。它具有三軸向檢測(cè)功能，使便攜式設(shè)備能夠智能地回應(yīng)位置、方位和移動(dòng)的變化。MMA7260三軸加速度傳感器的主要特性如下： －可選靈敏度() －低功耗：500181。A －休眠模式：3181。A －低壓運(yùn)行：～ －(QFN)封裝 －高靈敏度(800mV/g @ ) －快速開啟 －低通濾波器具備內(nèi)部信號(hào)調(diào)理 －設(shè)計(jì)穩(wěn)定、防震能力強(qiáng) －無鉛焊接 －環(huán)保封裝 －成本低由于MMA7260傳感器可準(zhǔn)確測(cè)量三軸低量級(jí)下降、傾斜、移動(dòng)、定位、撞擊和震動(dòng)，因此在HDD保護(hù)、MP3播放器、游戲、便攜式電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中則采用MMA7260來測(cè)量車輛行駛時(shí)三維的加速度信號(hào)。2．結(jié)構(gòu)與原理MMA7260的功能如圖1所示。X、Y、Z三個(gè)相互垂直方向上的加速度由GCell傳感單元感知，經(jīng)過容壓變換器、增益放大、濾波器和溫度補(bǔ)償后以電壓信號(hào)輸出。圖1　MMA7260功能框圖GCell傳感單元是由半導(dǎo)體材料經(jīng)微機(jī)械加工藝生產(chǎn)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，整個(gè)物理模型由一對(duì)撓性軸、其支撐的極板及中間極板上的檢測(cè)質(zhì)量塊組成。GCell的極板構(gòu)成了兩個(gè)背對(duì)背的平板電容，如圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)被給定一加速度時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量塊所附屬的中間極板就會(huì)偏離無加速度時(shí)的位置，這樣它到一邊固定極板的距離就會(huì)增加，同時(shí)到另一固定極板的距離就會(huì)減小。因此電容值也隨著極板間距離的改變而改變，這就是對(duì)加速度的度量。電容值經(jīng)過容壓變換器轉(zhuǎn)換