【正文】 A 技術(shù)，采用 Verilog HDL 硬件語言描述。其原理框圖如圖 22 所示： 圖 22 FPGA實(shí)現(xiàn)框圖 方案三：基于單片機(jī)，通過 C 語言編程控制各模塊的相互作用，實(shí)現(xiàn)速度測(cè)試功能的設(shè)計(jì)。其原理框圖如圖 2— 3 所示： 圖 23 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)框圖 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩電路 整形電路 LED顯示 計(jì)數(shù)器 譯碼器 分頻器產(chǎn)生方波脈沖 計(jì)數(shù)器 LED顯示 單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖 外部中斷對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù) 按鍵功能設(shè)置 LCD顯示 第 3 頁(yè) 西華大學(xué)電氣 信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 方案論證 方案一采用數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中使用的分離元件電路較多，元件內(nèi)部延時(shí)很大，不容忽視，這就要求精密的計(jì)算，工作量大，而且增加了硬件調(diào)試的時(shí)間，過程繁瑣；此外各元件受外部環(huán)境影響較大，電路設(shè)計(jì)出來實(shí)物的穩(wěn)定性較差。方案三采用單片機(jī)技術(shù)，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了，一方面單片機(jī)有極高的性能價(jià)格比，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高等特點(diǎn)，另一方面利用 C 語言編程的可移植性和易讀性，開發(fā)較 為容易，利用程序?qū)崿F(xiàn)各個(gè)功能模塊的相互配合，實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品靈活性好，可靠性好。 第 4 頁(yè) 西華大學(xué)電氣 信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 3 硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要采用了單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵模塊、 LCD 顯示模塊，單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心部件，主要用于實(shí)時(shí)速度的測(cè)量，總路程的計(jì) 算并在 LCD 上顯示出來，還有是否超速的檢測(cè)。 單片機(jī)最小系統(tǒng) EA/VP31X119X218RESET9RD/17WR/16INT0/12INT1/13T0/14T1/151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/P30TXD/11RXD/10IC389C5XC16R2110kGNDR221kVCCRSTRSTR1910kR20 10kC1922pFC2022pfCY2RP210k x8VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07VCCRXDTXDP10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T0T1VCCRDWRX2X1P20P21P22P23P24P25P26P27ALEPSEN最小系統(tǒng)S22復(fù)位電路 圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)的核心部件是 89C52 單片機(jī)，各管腳的連接如圖 31所示， P0端口的管腳接有上拉電阻。 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可使單片機(jī)復(fù)位。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。89C52 的輸入、輸出引腳具有 32 根 I/O 口線，可以連接 LCD顯示器、按鍵電路、串口通信接口、液晶顯示接口等各種外部器件，用以控制電路的各個(gè)模塊的運(yùn)行。 第 5 頁(yè) 西華大學(xué)電氣 信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 LCD 顯示電路 12345678910111213141516J101602W1POT1GNDGNDVCCP04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCGNDW2POT1GNDVCCGNDVCCP05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27液晶顯示接口1234567891011121314151617181920J11NS12864FGNDVCCVCCGND 圖 32 LCD液晶顯示接口 液晶顯示口主要由兩個(gè)單排插座組成，分別為單列 20管腳和單列 16管腳的插座，可將 LCD 顯示器接插在上面，也可根據(jù)需要取下 LCD 顯示器。而本設(shè)計(jì)采用為 16*2 的 LCD 顯示器，第一排顯示報(bào)警速度值和總路程值，第二排顯示實(shí)時(shí)速度值。S18KEY4S19KEY4S20KEY4S21KEY4 圖 33 按鍵電路 按鍵電路是本設(shè)計(jì)一個(gè)重要的組成部分，它能在設(shè)備啟動(dòng)后，司機(jī)根不同的路面情況設(shè)置當(dāng)前需要的報(bào)警速度。 第 6 頁(yè) 西華大學(xué)電氣 信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 S19：模擬的實(shí)時(shí)速度加操作鍵，本實(shí)驗(yàn)中因?yàn)闂l件限制，只能由有單片機(jī)產(chǎn)生脈沖模擬汽車的速度，而為了能清楚的看到設(shè)計(jì)結(jié)果，需要改變汽車的模擬速度， S19 鍵就是對(duì)模擬速度進(jìn)行加操作的按鍵。 報(bào)警電路 R151KQ19012VCCLS1SPK1GND蜂鳴器 圖 34蜂鳴 器報(bào)警電路 報(bào)警電路采用三級(jí)管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，當(dāng) INT1 為高電平時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，表示所測(cè)的實(shí)時(shí)速度超過了報(bào)警速度，提示司機(jī)該減速行駛了。圖中 J1 為串口的接口，用來連接電腦的輸出端口， IC1 中的管腳 10 TXD、管腳 9 RXD 用來連接單片機(jī)的管腳 WR、管腳 RD，完成程序從電腦到單片機(jī)的讀寫功能。此電路采用的是 USB 接口供電方式。圖中 S1 為電源開關(guān)鍵，手動(dòng)給整個(gè)電路上電。單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心芯片，控制著整個(gè)電路的功能更，而程序的功能由燒寫到單片機(jī)里的程序來實(shí)現(xiàn)。下面對(duì)著兩種器件進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹。 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 由于 89C51 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器只有 4KB，本設(shè)計(jì)中根據(jù)所編寫的程序的大小，選擇了 89C52，有 8KB 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間。其它方面， 89C51 與 89C52 的區(qū)別不大，用法相同。111 條指令，大部分為單字節(jié)指令 21個(gè)專用寄存器 2 個(gè)可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 雙列直插 40PinDIP 封裝 單一 +5V 電源供電 CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； I/O 口：四個(gè) 8 位并行 I/O 口，既可用作輸入，也可用作輸出； T/C：兩個(gè)定時(shí) /記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式； 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 一個(gè)全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微 機(jī)之間的串行通信； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。 第 10 頁(yè) 西華大學(xué)電氣 信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 LCD 顯示器 圖 38 LCD 顯示器結(jié)構(gòu)圖 引腳接口說明如 下 表 ： 表 31 LCD顯示器 各引腳的說明表 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 31所示 : 第 1腳： VSS 為地電源。 第 3腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 5腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 15 腳：背光源正極。 1602LCD 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 32所示： 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志 或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從