【正文】 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖 硬件電路設(shè)計(jì)單元 本設(shè)計(jì)硬件電路分為六個(gè)單元：電源電路單元，系統(tǒng)控制單元，驅(qū)動(dòng)電路單元，信號(hào)檢測(cè)單元，顯示單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。變壓器將 220V 交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?12V 交流電 ,經(jīng)過(guò)整流橋和濾波電容后變?yōu)橹绷?,經(jīng)過(guò) 7805 芯片后輸出 5V 穩(wěn)壓電源。 圖 電源電路原理圖 系統(tǒng)控制單元 系統(tǒng)控制單元主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)和獨(dú)立按鍵組成。 AT89S52 芯片的主要引腳功能分別為： VCC 電源電壓。 RST 復(fù)位輸入。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的DISRTO 位（地址 8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 XTAL2 來(lái)自反向振蕩放大器的輸出。也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口：一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 P2 口：一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。在訪問(wèn)外部程 序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P2 亦接收低 8 位地址。 P3 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入端口使用時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口的第二功能引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖，如圖 所示。按鍵接線圖，如圖 所示。 Key5：調(diào)速按鈕，用來(lái)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使測(cè)試時(shí)可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 一下的電機(jī)。通過(guò)單片機(jī)的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作，LM298N 的邏輯功能表，如圖 所示。 J4 接入邏輯電源， J6 接入動(dòng)力電源， J1 與J2 分別為單片機(jī)控制兩個(gè)電機(jī)的輸入端， J3 與 J5 分別與兩個(gè)電極的正負(fù)極相連。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù) 芯片的安全。 圖 LM298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 信號(hào)檢測(cè)單元 電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)模塊是由對(duì)射式光電傳感器及其配套電路組成的，對(duì)射式光電傳感器原理圖，如圖 所示。如上圖所示 ,當(dāng)發(fā)射管與接收管之間沒(méi)有物體存在時(shí) ,光敏三極管接收到紅外光后導(dǎo)通 ,out輸出低電平 。 但是上述電路存在缺陷 ,當(dāng)直流電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí) ,out輸出的信號(hào)就容易失真 ,很難被單片機(jī)檢測(cè)識(shí)別。 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無(wú)窮大”的運(yùn)算放大器。 LM393 是雙電壓比較器集成電路 圖 對(duì)射式光電傳 感器原理圖 圖 LM393引腳圖 速度檢測(cè)電路原理圖，如圖 所示。當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有物體存在時(shí) ,光敏三極管無(wú)法接收到足夠的強(qiáng)的紅外光所以截止 ,out 輸出低電平。 圖 速度檢測(cè)電路原理圖 顯示單元 數(shù)碼管顯示 顯示單元采用兩個(gè)四位 8 段數(shù)碼管顯示信息，一組顯示金額，另一組顯示路程配合按鍵來(lái)切換顯示。如圖 所示為數(shù)碼管顯示接線圖。接線圖如圖 所示。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 本設(shè)計(jì)使用了 24C02 作為外部存儲(chǔ)芯片。計(jì)價(jià)器能將里程和總價(jià)格實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)到 24C02 中，當(dāng)計(jì)價(jià)器因掉電停止工作， 24C02 會(huì)存儲(chǔ)掉電前一刻的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)從新上電時(shí)能夠恢復(fù)里程和總價(jià)格。 24C02 的接線圖，如圖 所示。其中，鍵盤(pán)掃描和數(shù)碼管顯示采用查詢方式，轉(zhuǎn)速信號(hào)接收采用中斷方式。 圖 軟件設(shè)計(jì)流程圖 計(jì)算模塊 計(jì)算程序根據(jù)里程數(shù)分別進(jìn)入不同的計(jì)算公式。 對(duì)于速度的判斷及等待時(shí)間的記錄采用定時(shí)器零中斷，設(shè)定 10ms一個(gè)中斷，然后判斷車速，小于 5 公里 /小時(shí)時(shí)，則開(kāi)始記錄等待時(shí)間。 顯示程序 顯示程序利用主函數(shù)內(nèi)的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫 留現(xiàn)象，即可實(shí)現(xiàn)顯示 PWM 波的生成 在 AT89 系列單片機(jī)中 ,由于沒(méi)有 PWM 控制器 ,要輸出 PWM 信號(hào)就需通過(guò)軟件的方式在 I/O 口上模擬 PWM 的輸出。 本設(shè)計(jì)是利用軟件延時(shí)獲得 PWM 信號(hào)的 ,在軟件中設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)的軟件延時(shí)程序 ,通過(guò)反復(fù)調(diào)用這個(gè)延時(shí)程序 ,從而獲得不同的時(shí)間長(zhǎng)度 ,為了電機(jī)速度穩(wěn)定 ,我們選擇使用同周期 ,不同占空比的 PWM 進(jìn)行調(diào)速。具體程序如下 : define uchar unsigned char sbit PWM P3^4。 delay q 。 delay 10q 。 for 。a for b 29。b _nop_ 。 速度檢測(cè) 經(jīng)檢測(cè)模塊得到的信號(hào)輸入到單片機(jī)內(nèi) ,因?yàn)檩斎氲氖堑碗娖叫盘?hào) ,所以我把信號(hào)輸入到了中斷 0 端口 ,每接收一個(gè)低電平信號(hào)程序就會(huì)進(jìn)入中斷函數(shù)里面 ,中斷 0 函數(shù)如下 : void int0 interrupt 0 sudu++。 程序源代碼 程序源代碼見(jiàn)附錄 2。 圖 Proteus 軟件仿真圖 5 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們選的題目是出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì)。比如能顯示里程、金額數(shù)、總等待時(shí)間，可設(shè)定單程價(jià)格和雙程價(jià)格，按暫停鍵，計(jì)價(jià)器可暫停計(jì)價(jià)，按查詢鍵，可顯示總等待時(shí)間，空 車指示、信息存儲(chǔ)等。從前的學(xué)習(xí)過(guò)程過(guò)于浮淺，只是流于表面的理解，而現(xiàn)在要做課程設(shè)計(jì)，就不得不要求我們對(duì)所用到的知識(shí)有更深層次的理解。但是我們毫不畏懼，因?yàn)槲覀兿嘈盼覀兡苄小Ｔ诖舜握n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們碰到了許多的問(wèn)題。當(dāng)然，問(wèn)題并不可怕，只要我們懷著一顆不服輸?shù)男模峦鼻?，那么勝利將不?huì)離我們太遠(yuǎn)。 通過(guò)這次課程設(shè) 計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 總之，本次課程設(shè)計(jì)讓我們更加深刻的掌握了 MCS51 系列單片機(jī)的工作原理和編程語(yǔ)言，更加熟練的掌握了 KEIL、 PROTEUS、 Altium designer 等專業(yè)軟件的使用，熟悉了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的大致流程，深刻的體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的重要性 ，培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獨(dú)立思考問(wèn)題、多種途徑解決問(wèn)題的能力，鍛煉并提高了了我們的動(dòng)手實(shí)踐能力和理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。 致謝 在課程設(shè)計(jì)即將完成之際，我想向給予我?guī)椭椭С值娜吮硎局孕牡母兄x！感謝高老師和王老師給我們提供這次難得的課程設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，讓我們有機(jī)會(huì)把理論 得以應(yīng)用到實(shí)踐上。嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。我還要感謝在一起愉快的度過(guò)的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 //啟動(dòng) sbit key1 P1^1。 //單返程 sbit key3 P1^3。 //顯示等待