【文章內(nèi)容簡介】 17 西華大學畢業(yè)設計說明書 4，功耗低 LCD 液晶顯示器主要 內(nèi)部的電極和驅動 IC 上 耗功電量 ，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 下圖是 LCD 液晶顯示器實物圖： 圖 7 LCD液晶顯示器 時鐘電路 本設計采用內(nèi)部時鐘方式的電路。 在 89C52 單片機內(nèi)部 中 有一個用于構成放大器， 該放大器內(nèi)有高增益反相的振蕩器，其中 XTAL1 為 輸入端口 ， XTAL2為 輸出端口。這兩個引腳連 接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的電容 C3和 C4 為 30pF。常是在 ～ 12MHZ 為晶體的振蕩頻率的通常范圍。晶體 頻率 與 系統(tǒng)的時鐘頻率 成正比 ， 而頻率越快， 單片機的運行速度也就越快。 18 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 8 時鐘電路 復位電路 復位電路通常采 用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本次設計采用上電復位電路。加電瞬間 通過 電容充電來實現(xiàn)的 是上電復位電路 ，其電路如圖 9 所示。通電 的時候 ，電容 C1通過電阻 R1充電， RST 端 口 出現(xiàn)正脈沖 時候 ，用以復位。當 電源 Vcc 的上升時間沒有 超過 1ms 時 ， 系統(tǒng)自動復位 ，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復位初始化。 在 參數(shù)的選定 過程中， 振蕩穩(wěn)定后應保證復位高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。本次設計 采用的晶體頻率為 6MHZ， C1=22uF, R1=1kΩ。 圖 9 復位電路 19 西華大學畢業(yè)設計說明書 4 系統(tǒng)軟件設計 proteus 軟件環(huán)境介紹 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司 所開發(fā)的 工具軟件， Proteus 軟件除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外， 最重要的是， 它 有 互動的電路仿真 。 在 微處理器的應用 上 ，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調試 。 Proteus 軟件 中能進行 模擬和數(shù)字電路的設計 ，在設計中可以使用一個特定符號來代替元器件，并完成不會對真實電路造成任何損害的電路仿真操作。而且在仿真過程中能獲得信號圖標，對于市面上最流行的單片機都能進行 仿真，而且還能利用 ARES 開發(fā)印制電路板。 Protel 軟件環(huán)境介紹 Protel印制板設計軟件包是澳大利亞 protel technology公司 發(fā)開的 電子 CAD產(chǎn)品， 在電路圖的設計上， protel 有著很高的自動布線布通率。 而 電子元 器 件在電路圖中連接 ，在 印刷版圖 中能否 實現(xiàn) 主要依靠它 。在設計常用的單、雙面印制板時只要選擇適當?shù)脑季趾筒季€策略方法 ， protel 就可以輕易的達到98%100%的布通率。對于極少數(shù)不能布通的定方 ， protel 可以用飛線指示出來，引導用戶用手工方法連通。 統(tǒng)軟件 和硬件 在本次 系統(tǒng)， 我偏重做了軟件部分 ， 對整個巡航系統(tǒng)首先做了 Protel 電路圖，和 Proteus 仿真，又利用 keil 軟件進行程序的編譯與調試， 它對硬 件系統(tǒng)起到擴充和完善的作用。而在系統(tǒng)硬件部分，我做了巡航 5個按鍵以及顯示的功能。下面將軟件和硬件部分做個簡單介紹： （ 1）汽車巡航 軟件 程序設計過程 使用的 AD芯片采樣模擬路況，通過信號發(fā)生器模擬車速傳感器信號，程序 20 西華大學畢業(yè)設計說明書 里要對 AD 進行控制和數(shù)據(jù)讀取， 而單片機 要處理車速信號得到當前車速，還要控制液晶顯示和舵機的工作，由于本系統(tǒng)使用的單片機沒有 PWM模塊，舵機控制信號采用的是由兩個中斷來控制產(chǎn)生的 [7]。 （ 2）汽車巡航硬件實物設計過程 在 硬件電路設計中，先購買需要的各種元器件，然后依照 Protel 軟件中生的 PCB 版，對電路進行連線，最后將程序寫 入 單片機，輸入信號，進行按鍵調試，下圖為此次畢業(yè)設計中所做的實物： 圖 10 硬件實物 程序流程圖 （ 1）主程序流程圖 21 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 11主程序圖（上 ） 22 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 12 主程序圖（下） 主程序流程圖說明： 對系統(tǒng)先進行初始化，由 AD 轉換器采集的模擬信號轉換為數(shù)字信號，輸入單片機進行處理，同時進行按鍵掃描，當車速 達到巡航要求范圍內(nèi)，按下巡航設定，采樣當前車速，并進行設定，那么此時 PID算法將起作用，將車速和舵機轉角控制在設定值左右， 由于本系統(tǒng)涉及到生命財產(chǎn)安全，所以設計了開關和設定兩個按鍵來確認汽車巡航， 其中巡航取消 按鍵 和駕駛員加減油門 都可以使汽車巡航關閉 。 （ 2） A/D 采樣模擬路況子程序 23 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 13 AD采樣子程序流程圖框圖 A/D 采樣模擬路況子程序圖說明： 在此圖中先將 AD轉換器初始化，將滑動變阻器產(chǎn)生的模擬信號轉變成數(shù)字信號，然后讀取到采樣值，并輸入給單片機工作。 24 西華大學畢業(yè)設計說明書 （ 3） PID 車速控制子函數(shù) 圖 14 PID車速控制子程序流程框圖 PID 車速控制子函數(shù)流程圖說明： 在此流程圖中，主要說明的是車速的控制算法，車速的變化范圍從幾十千米每小時到零點幾千米每小時 ， 變化范圍大，控制精度高，一套 PID 參數(shù)難以達到要求，于是我采用了分段 PID 的方式，當前車速和巡航車速相差較大的時候，采用一套參數(shù)，較小采用另一套，最后得到當前舵機的控制量 [9]。 （ 4）車速采樣子函數(shù) 25 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 15 車速采樣程序流程圖 車速采樣程序流程圖說明： 因為本方案采用的車速傳感器是用信號源 模擬的，傳給單片機的脈沖是一定的，因為車速和舵機角度還有路況都有關系，計算車速的時候我是用舵機和路況參數(shù)產(chǎn)生一個系數(shù)來影響車速， 經(jīng)過試驗，得出，舵機系數(shù)是 (duoji500)/800，路況系數(shù)為 (adval+400)/700， 從而把這三者聯(lián)系起來 。 （ 5）按鍵掃描子程序 26 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 16 按鍵掃描子程序流程圖 按鍵掃描子程序流程圖說明： 按鍵按下后信號會出現(xiàn)一定頻率的抖動，導致單片機識別錯誤，只按了一次，識別為按了多次，所以我們這里要加延時去抖。 27 西華大學畢業(yè)設計說明書 5 系統(tǒng) 調試過程 電路原理圖 通過上面的硬件設計和軟件設計過程，設計的工作已經(jīng)基本完成，接下來的工作就是對所設計好的應用系統(tǒng)進行調試。通過調試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯誤，從而進行下一步的修改。 （ 1）在 Protel 99 SE 中，對硬件電路圖進行 ERC 電氣規(guī)則檢查。 圖 17 protel原理圖 28 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 18 ERC 電氣規(guī)則檢查結果 （ 2）程序調試 程序經(jīng)過調試顯示“ 0錯誤， 0警告”。表示程序調試通過。 圖 19 程序調試通過示意圖 (3)PCB 板圖 圖 20 PCB圖 系統(tǒng)仿 真調試 (1)在 Proteus 中建立仿真圖，界面結果如圖 29 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 21 protues 仿真圖 30 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 22 巡航按鍵 (2)當速度達到 40Km/H 以上后，汽車可以進入巡航狀態(tài)，當按下設定鍵，汽車開始以當前速度巡航，如圖 31 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 23 汽車巡航狀態(tài) 圖 24 汽車舵機轉 動狀態(tài) 此時當前速度 83Km/h,設定巡航車速為 83Km/h，此時舵機轉角為 (3)在仿真中我用一個滑動變阻器來模擬道路狀況的變化，如圖所示： 圖 25 滑動變阻器 1 當滑動變阻器 值 變小時，表示路面狀況變好，此時速度會 增加，但因為在巡航中，設定為一定速度，所以，此時巡航控制系統(tǒng)會調節(jié)舵機角度，使其變小，來減小節(jié)氣門開度，從而達到降速的目的： 32 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 26 路況變好車速和舵機轉角 此圖為當?shù)缆窢顩r變好時，當前車速略微高于設定車速，所以舵機轉角從 減小為 ，降低節(jié)氣門開度，來達到降速目的。 2 當滑動變阻器值增大時，表示路面狀況變差，此時速度會降低，但因為在巡航中，設定為一定速度，所以，此時巡航控制系統(tǒng)會調節(jié)舵機角度，使其變大，來增大節(jié)氣門開度，從而達到提速的目的： 圖 27 路況變差車速和舵機轉 角 此圖為道路狀況變差時，當前車速略微低于設定速度，所以舵機轉角從 增大至 ，增大假期們開度，開達到提速目的。 (4)在巡航中， 當駕駛員想減小巡航車速，按下巡航減速鍵 ，設定速度會以 5Km/h往下遞減，如圖： 圖 28 巡航減速 此圖為駕駛員連續(xù)按了 3 次 設定速度減為 68 Km/h， 舵機轉角從 減小至，使節(jié)氣門減小， 當前車速 也隨著減小為 69Km/h 附近 （其中車速的誤差由于方波信號本身的誤差導致） ， (5)巡航中， 當駕駛員想增加巡航車速，按下巡航加速鍵，設定速度會以 5Km/h 33 西華大學畢業(yè)設計說明書 往上遞增，如圖： 圖