【正文】 定執(zhí)行完成。 再加 上我是用的液晶型號(hào)為 TM12864J，此液晶分左右半屏，可以分別顯示數(shù)據(jù) 。同時(shí)在初始化和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候，都必須對(duì)左右半屏進(jìn)行分開(kāi)的操作。 模擬傳感器電路設(shè)計(jì) 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728NA29ALE30EX_LVD313233343536373839VCC40U5STC12C5A10KR61KR7C3VCC5V10KR91KR10C4VCC5V10KR121KR13C9VCC5V 圖 模擬傳感器電路圖 設(shè)計(jì)電路圖如圖 所示，該電路為 氣壓、油壓、油量等參數(shù)的測(cè)量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號(hào)通過(guò) 單片機(jī)自帶的 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后 將數(shù)字信號(hào) 輸入單片機(jī) 89C51 中 ，經(jīng)過(guò)相應(yīng)軟件處理后輸出。 為了使電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單化，從而設(shè)計(jì)了幾個(gè)模擬的傳感器，該模擬傳感器是以滑動(dòng)變阻器為主要元器件，當(dāng)滑動(dòng)變阻器短接為零時(shí)，此時(shí)電壓信 號(hào)為最大值；當(dāng)滑動(dòng)變阻器完全接入系統(tǒng)中的時(shí)候，電壓為最小值。再通過(guò)芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)20 化功能，利用編程實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化顯示，最后再通過(guò)液晶顯示屏能夠顯示出來(lái)，用以 達(dá)到預(yù)期效果。 串口電路模塊設(shè)計(jì) 串口通訊對(duì)單片機(jī)而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制 ，我們?cè)谠O(shè)計(jì)好硬件電路之后，軟件的程序一般都是通過(guò)串口通信，使程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中的，是硬件不可或缺的電路 。 再加上 其所需電纜線少，接線簡(jiǎn)單， 所以 得到了廣泛的運(yùn)用。 串口通信電路的設(shè)計(jì)思想 本課 題中 設(shè)計(jì)一個(gè) 51 單片機(jī)與 電腦 串口 通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信 ，串口通信在該課題中是輔助電路 。 在該課題中我主要設(shè)計(jì)的是 接收 模塊，利用MAX232 來(lái)實(shí)現(xiàn) 接口電路， 我們使用 DB9 串口座（母口）與 MAX232 相應(yīng)的管腳相連，并將相應(yīng)的軟件程序轉(zhuǎn)入電路中，即可運(yùn)行。當(dāng)電路是相對(duì)獨(dú)立時(shí)，可直接調(diào)速電路參數(shù)值，其影響和干擾就小。在滿足接收模塊的要求后可單獨(dú)對(duì)控制進(jìn)行調(diào)整，程序的編入，接收部分相應(yīng)的結(jié)果 就可以 實(shí)現(xiàn)， 從而 實(shí)現(xiàn)了 電腦 對(duì)遠(yuǎn)端單片機(jī)的控制。 串口通信功能實(shí)現(xiàn)及電路 用單片機(jī)的串口和 PC 進(jìn)行串行通信時(shí)，通常都需要進(jìn)行兩種不同的電平之間的轉(zhuǎn)換，該課題中單片機(jī)所用的是 TTL 電平 (+5V 為高電平，低電平為 0V)，而計(jì)算機(jī)的串口為 RS232C 電平，其中高電平為 12V，低電平為 +12V。這里要強(qiáng)調(diào)的是 RS232C 電平為負(fù)邏輯電平。我參考平時(shí)實(shí)驗(yàn)的串口電路中，大多使用的電平轉(zhuǎn)換芯片都是美信公司生產(chǎn)的 MAX232 芯片，該芯片可以直接完成以上兩種電平的轉(zhuǎn)換。 MAX232 電平轉(zhuǎn)21 換芯片 把 TTL 電平從 0V 和 5V 轉(zhuǎn)換到 3V~15V 或 3V~15V 之間 [11]。 1310118129147C1+1C2+4GND15C13VCC16R1T1T2R2C25V6V+2U3MAX232_16P1234567891110J1C7C6C5C8C10VCC5V 圖 串口電路原理圖 由圖 可 知，該課題中 和 口實(shí)現(xiàn)了 P3 口第二功能，作為串行口的輸入接入單片機(jī)中。 由上圖可以看出串口通信的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w過(guò)程是： MAX232 的 11 腳接單片機(jī) TXD 端 ， TTL 電平從單片機(jī)的 TX 端發(fā)出，經(jīng)過(guò) MAX232 轉(zhuǎn)換為 RS232電平后從 MAX232 的 14 腳 T1OUT 發(fā)出，再連接到系統(tǒng)板上的串口座的第 2 腳 RXD，至此計(jì)算機(jī)端接收到數(shù)據(jù)。 PC 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從 PC 機(jī)串口座上的第 3 腳 TXD 端發(fā)出數(shù)據(jù)，再逆向流向單片機(jī)的 RX 端 接收數(shù)據(jù) 。 其他各種輔助電路模塊 除了上面的各種大型電路設(shè)計(jì) 之外，一個(gè)系統(tǒng)必須還有很多的輔助電路。在該系統(tǒng)中輔助電路有：電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵電路、報(bào)警 LED 電路等等。 電源是向自己設(shè)計(jì)的電子設(shè)備提供功率的裝置，它提供了該系統(tǒng)所有部件所需要的電能。電源是任何電子系統(tǒng)不可缺少的部分，電源功率的大小，將會(huì)直接影響到該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。晶振的作用在于產(chǎn)生時(shí)鐘頻率信號(hào)，該系統(tǒng)中所使用的晶振頻率是標(biāo)準(zhǔn)的 ，通常單片機(jī)系統(tǒng)中的晶振都是整個(gè)系統(tǒng)所有部件所共用的，這樣便于系統(tǒng)的各個(gè)部分能夠保持一致。 該電路設(shè)計(jì)中，缺少語(yǔ)音提醒功能，所以我設(shè)計(jì)了 四個(gè) LED 指示燈，當(dāng)溫度或者速度到達(dá)一定程度的時(shí)候， LED 指示燈會(huì)提出報(bào)警。22 復(fù)位電路一般來(lái)說(shuō)要是不需要經(jīng)常復(fù)位的話，該電路可以省略。 USB 電源供電模塊 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的供電一般都采用電腦的 USB 提供， USB 的電壓本身就是 5V，這個(gè)和單片機(jī)的電源需求相匹配。再加上電腦的 USB 最大能夠提供 500mA 的電流，基本上可以滿足單片機(jī)上元器件的工作需求，綜合考慮之下，本系統(tǒng)的電源部分采取電腦的USB 供電。 USB 供電電路的電路圖如圖 所示，該電路簡(jiǎn)單易懂，而且該電路與自制的變壓器電源供電相比， USB 供電更加安全可靠，穩(wěn)定性好。 由該圖 可知，該電路中有一個(gè) USB 母口，用來(lái)與電腦連接， SW1A 是一個(gè)六腳自鎖開(kāi)關(guān)， D5 是一個(gè)發(fā)光二極管，主要用于只是電源是否接通，發(fā)光二極管不能直接接入電路中，這樣可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)光二極管燒毀。與 Led 連接的電阻決定了 LED 的亮度，但是該電阻最小不得小于 330 歐。 1234P1USBD51KR2VCC5V231SW1AUSB_Vs220uFC1D61N4001 圖 USB電源電路 晶振模塊 晶振在該系統(tǒng)中為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)， 通常我們使用的很多單片機(jī)內(nèi)部都自帶晶振，但是一般為了是系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加完美化，我們都自主的設(shè)計(jì)一個(gè)晶振電路。晶振 代表了該 系統(tǒng)運(yùn)行和處理數(shù)據(jù)的速度。晶振電路圖如 所示， 我設(shè)計(jì)的時(shí)候晶振選用的是23 標(biāo)準(zhǔn)的 ，但是在實(shí)際焊接板子的時(shí)候，焊接的是 12MHz 的晶振，對(duì)于晶振電路中的電容，一般沒(méi)有硬性的要求，但是不能太大，一般最常規(guī)的選擇為 20pF 到 30pF之間，在該課題中我選擇的是 22pF 的電容。 圖 晶振電路圖 復(fù)位電路模塊 在單片機(jī)中，復(fù)位電路都是微分電路復(fù)位，在意義上一般有兩種：手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位，電路原理圖如圖 所示。 1. 手動(dòng)按鈕復(fù)位。手動(dòng)按鈕復(fù)位的時(shí)候需要人為的在復(fù)位輸入端 RST 上面加入高電平如圖 所示，在電源和 RST 之間接一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕的時(shí)候，電源的高電平直接接入 RST 中，再加上人的動(dòng)作一般會(huì)是按鈕保持幾十毫秒左右，這樣才使得復(fù)位要求得以滿足。 2. 上電復(fù)位 。 如圖 所示就是在 RST 管腳上接一個(gè)電容到電源端，再接一個(gè)10K 的 下拉 電阻接地，就可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。 上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí) ，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 VCC對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間 才行 。 24 圖 復(fù)位電路原理圖 按鍵電路模塊 按鍵電路 是一個(gè)完整系統(tǒng)中不可或缺的輔助型電路，它的功能各異，可以根據(jù)自己的需要對(duì)按鍵設(shè)置不同的功能。在該系統(tǒng)中，我一共設(shè)計(jì)了四個(gè)按鍵，該按鍵屬于獨(dú)立按鍵，如圖 所示，此設(shè)計(jì)為低電平按鍵有效， 當(dāng)我們未按鍵的時(shí)候，按鍵引腳一直處于高電平狀態(tài)，此時(shí)按鍵功能不工作； 當(dāng)我們按下一個(gè)按鍵的時(shí)候，從而導(dǎo)致按鍵 與地接通，是電源直接接到地了，導(dǎo)致 單片機(jī)的接線管腳 處于低電平，實(shí)現(xiàn) 按鍵功能。 S1S2S3S4VCC5V10KR2110KR2010KR1910KR1812345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728NA29ALE30EX_LVD313233343536373839VCC40U5STC12C5AGNDGNDGNDGND 圖 開(kāi)關(guān)按鍵電路 25 LED 報(bào)警指示燈模塊 在該系統(tǒng)中，我采用的是 LED 指示燈報(bào)警顯示的方案，在汽車儀表中，不論是水溫還是速度一旦操過(guò)一定的限度必須要采取報(bào)警提示， 該電路中一共設(shè)計(jì)了四個(gè)報(bào)警信號(hào)燈，他們分別對(duì)應(yīng)的是水溫報(bào)警、測(cè)速報(bào)警、壓力報(bào)警、油量耗盡報(bào)警。 駕駛員在 行駛過(guò)程中 接收到報(bào)警信號(hào)的時(shí)候， 就會(huì) 采取相應(yīng)的措施，以防發(fā)生駕駛事故 ，為車主帶來(lái)不必要的麻煩，這也是設(shè)計(jì)人性化的表現(xiàn)之一 。該系統(tǒng) 中 四個(gè)共陽(yáng)極的 LED 指示燈，分別接在單片機(jī) P2 口的 03 個(gè)管腳上。該電路屬于低電 平點(diǎn)亮 LED 電路，如下圖 所示。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728NA29ALE30EX_LVD313233343536373839VCC40U5STC12C5AVCC5V510R17510R16D1D2510R15D3510R14D4 圖 LED報(bào)警電路 26 第 四 章 系統(tǒng) 抗干擾設(shè)計(jì) 由于本 課題 儀表系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的本意是 針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的 車輛而 設(shè)計(jì)的， 該課題以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng) 。在實(shí)際應(yīng)用中， 電子設(shè)備 所在環(huán)境復(fù)雜，一般都比較惡劣，所以 系統(tǒng) 在工作時(shí)會(huì)受到 來(lái)自 系統(tǒng) 內(nèi)部或外部的各種干擾。如果系統(tǒng) 沒(méi)有抗 干擾的設(shè)計(jì)，就會(huì)受到干擾源的影響， 是系統(tǒng)工作極不穩(wěn)定，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。 因此完全的系統(tǒng)中也必須有抗干擾設(shè)計(jì) [9]。 本系統(tǒng)干擾來(lái)源和特點(diǎn) 在本系統(tǒng)中的干擾是來(lái)自元器件 自身 工 作 產(chǎn)生的 ，該干擾信號(hào) 通過(guò)單片機(jī)的地址總線、電源線、信號(hào)線、電容等等，他們將會(huì)影響系統(tǒng)工作的正常狀態(tài)，使本應(yīng)該存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤或丟失。 本系統(tǒng)的 抗干擾設(shè)計(jì) （ 1）該系統(tǒng)有良好的接地，接地不良的時(shí)候，將形成明顯的干擾，該印制電路板為兩層，電源在上面層共用一個(gè)電源供電，地在下面一層共用一個(gè)接地點(diǎn)。 （ 2）在給 STC2C5A08AD 單片機(jī)、 MAX232 芯片、 LM324 芯片 的 供電電源上接一個(gè) 的瓷片電容， 該電容 用于濾波 整形 ，使供電電源更加穩(wěn)定，同時(shí)減少有源信號(hào)對(duì)系統(tǒng) 的干擾。 （ 3） 選擇時(shí)鐘頻率相 對(duì)較低的單片機(jī)，外部時(shí)鐘是高頻的噪聲源不僅能夠引起自身系統(tǒng)的干擾，還可能對(duì)外界產(chǎn)生干擾， 該系統(tǒng)中選用的 STC12C5A08AD 單片機(jī)的工作頻率為： 035MHz，而普通的 8051 單片機(jī)的工作頻率為： 0420MHz，相比之下，該系統(tǒng)選用的單片機(jī)的時(shí)鐘頻率很低，增加了系統(tǒng)的可靠性。 27 第 五 章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 我們電子類專業(yè) 所學(xué)的系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)都是硬件和軟件相互結(jié)合，最后共同達(dá)到該系統(tǒng)的功能。所謂軟件就是一系列按照特定順序組織的指令的集合，在該系統(tǒng)中軟件指的是能夠被下載到單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)具體功能的程序。軟件是用戶與 我設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)之間的一個(gè)接入口，軟件就像一個(gè)人的靈魂，在沒(méi)有硬件支撐的時(shí)候，它是一個(gè)幽靈，沒(méi)有載體 ， 所以只有 當(dāng) 硬件和軟件相互結(jié)合起來(lái)，才能算是一個(gè)完整的系統(tǒng)。 編程 語(yǔ)言介紹 自大學(xué)以來(lái)，我四年所接觸過(guò)的 高級(jí) 語(yǔ)言有： VB、 C、 C++、匯編語(yǔ)言 等等 ， 各種語(yǔ)言各不相同，而如今我們電子行業(yè)中最熱門(mén)的語(yǔ)言是 C 語(yǔ)言，相對(duì)于匯編語(yǔ)言來(lái)說(shuō) C語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，可讀性很強(qiáng)，是當(dāng)今電子工程設(shè)計(jì)師們最鐘愛(ài)的一門(mén)語(yǔ)言。 C 語(yǔ)言簡(jiǎn)介