发动机转速电控系统说明书

目录大纲,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,31前言,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4问题提出,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4任务与剖析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,42方案设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4系统方案设计论证,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4系统的控制方案设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4最后方案设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5最后设计方案整体设计框图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,53系统硬件设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6AT89C51单片机,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,63.1.1AT89C51单片机介绍,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6采纳AT89C51单片机原由,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,8时钟电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,8复位电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,94系统软件设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10主程序框图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,105系统调试过程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,11原理图和印制板图绘制和检查,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,11在Protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查,,,,,,,,,,,,12在Protel99se生成PCB图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12Keil程序调试,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,13Proteus仿真调试,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14结论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,15致谢,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,16参照文件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,17附录一程序源代码,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,18附录二电路原理图和PCB图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,22附录三Proteus仿真截图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,23发动机转速电控系统设计及仿真纲要汽车发动机转速与发动机工作利害亲近相关。如何利用已学知识发动机转速检测是开始本设计的初衷。本文经过以AT89C52单片机为中心，经过信号发生器模拟产生一个信号，送入单片机进行办理，再从单片机P0口将电平信号送入LED显示器实现动向显示。并在超出安全阈值时由单片机控制LED灯报警，发动机停止运行。此次设计给出了系统的设计原理图，并在Proteus软件中进行仿真实现设计功能。要点词：AT89C52单片机LED信号发生器仿真-1-发动机转速电控系统设计及仿真1前言1.1问题的提出跟着汽车工业与电子工业的发展，愈来愈多的电子技术被应用在现代汽车上。汽车也将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展。因为及时驾驶信息系统及多媒体设备在汽车上普及，汽车更具个性化、通用性、安全性和痛快性。无线及挪动电脑技术迅速发展，即便独自驾驶在陌生的土地上，也不会感觉孤独或迷失方向。汽车在人们的生活中不但是是代步工具，而逐渐成为一种享受生活的方式。在汽车电子领域的研究成为汽车研发中最活跃的一部分。跟着进入电气时代，电子测控装置被广泛应用于各种电器机械产品上，本次的任务就是设计一个发动机转速检测系统来检测发动机转速。1.2任务与剖析汽车转速检测系统是经过LED闪耀和文字信息让驾驶员认识转速的状态。该系统利用8051单片机作为微控制器，经过先好发生器对发动机转速进行信号检测，信号发生器输出信号输入ECU，经计算后在LED屏幕上显示发动机转速，同时将信号与设定的信号范围进行比较，当不正常区间时报警电路则输出报警信号，并经过报警线点亮报警指示灯。设计的中心是以AT89C51单片机作为硬件电路的中心。先应在protell99se中绘制出原理图并作相应的ERC检查，检查无错误后，在相应地方用文本标出说明；其次依据设计思路确立出相应的程序设计方案，并选择最正确的方案，并在Keil软件里面进行程序的编写和调试；最后在程序调试无误后在Proteus中搭建虚假的单片机仿真平台，并和Keil实现联调，并在Proteus中实现仿真结果。-2-发动机转速电控系统设计及仿真方案设计2.1系统方案设计论证2.1.1系统的控制方案设计方案1：以单片机AT89C52为中心，经过信号发生器产生模拟信号，送入单片机进行办理，电路较为简单。方案2：以单片机AT89C51为中心，经过电源发生器产生模拟信号，经过放大、滤波、A/D变换电路，送入单片机办理，电路有对于方案1较为复杂，连线时简单犯错。最后设计方案从各方面考虑后，确立方案：以单片机AT89C52为中心，信号发生器产生模拟信号，送入单片机进行办理，再经过单片机P0口送入数码管显示。并在超出安全阈值时经过单片机P2.4口控制LED灯报警。此方案电路简单易实现，并且功耗更低，应选此方案。2.2最后设计方案整体设计框图数码管片选时钟电路XTAL2P0数码管段选AT89C52单片机LED灯信号发生器图2.1系统整体设计框图当时钟电路的晶振产生外面振荡脉冲信号送入AT89C51单片机的XTAL2口时，单片机开始以时钟频率为基准，井井有条地一拍一拍地工作。单片机AT89C52执行编写在其内部的程序，办理从信号发生器送来的信号，并送到P0口输出到数码管显示。并在超出安全阈值时经过单片机P2.4口控制LED灯报警。-3-发动机转速电控系统设计及仿真系统硬件设计3.1AT89C51单片机3.1.1AT89C51单片机介绍AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可频频擦写的Flash只读程序储蓄器和256bytes的随机存取数据储蓄器（RAM），器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性储蓄技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash储蓄单元，功能兴盛的AT89C52单片机可为您供给好多较复杂系统控制应用途合。图3.1AT89C51单片机引脚89C51系列单片机都是以8051为中心发展起来的，拥有和51系列单片机及基本结构和软件特色，其内部结构如图3.2所示：振荡器及4K字节可256字节*82个16位准时准时电路编程闪耀RAM器/计数器89C52CPU64K总线扩32可编程可编程展控制I/O串行口图3.2AT89C52单片机内部框图AT89C52单片机的引脚功能：-4-发动机转速电控系统设计及仿真VCC：供电电压。GND：接地。P0口：方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在接见外面数据储蓄器或程序储蓄器时，这组口线分时变换地址（低8位）和数据总线复用，在接见时期激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，经过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输进口。作输进口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不一样样之处是，P1.0和P1.1还可分别作为准时/计数器2的外面计数输入（）和输入（），P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（汲取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，经过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输进口，作输进口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外面信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在接见外面程序储蓄器或16位地址的外面数据储蓄器（比方执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在接见8位地址的外面数据储蓄器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，因为外面下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是因为上拉的缘由。P3口也可作为AT89C52的一些特别功能口，以下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输进口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外面中断0）P3.3/INT1（外面中断1）P3.4T0（记时器0外面输入）P3.5T1（记时器1外面输入）P3.6/WR（外面数据储蓄器写选通）P3.7/RD（外面数据储蓄器读选通）P3口同时为闪耀编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平常间。ALE/PROG：当接见外面储蓄器时，地址锁存赞成的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程时期，此引脚用于输入编程脉冲。在平常，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。所以它可用作对外面输出的脉冲或用于准时目的。但是要注意的是：每当用作外面数据储蓄器时，将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。其他，该引脚被稍微拉高。假如微办理器在外面执行状态ALE严禁，置位无效。-5-发动机转速电控系统设计及仿真/PSEN：外面程序储蓄器的选通讯号。在由外面程序储蓄器取指时期，每个机器周期两次/PSEN有效。但在接见外面数据储蓄器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平常，则在此时期外面程序储蓄器（0000H-FFFFH），无论能否有内部程序储蓄器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平常，此间内部程序储蓄器。在FLASH编程时期，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特色:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采纳。如采纳外面时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要经过一个二分频触发器，所以对外面时钟信号的脉宽无任何要求，但必然保证脉冲的高低电平要求的宽度。采纳AT89C51单片机原由在该课程设计里设计只要满足开环设计就可以了，在设计里面使用的引脚较少，占用的资源也比较少。并且该芯片是以8051为中心，性能价格比高，且对其内部结构较为熟习，芯片功可以用并且合用，从而采纳AT89C51单片机作为主控芯片。3.2时钟电路本设计采纳内部时钟方式的电路，其电路如下图。AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个坚固的自激振荡器。电路中的电容C1和C2典型值平常选择为30pF左右。晶体的振荡频率的范围平常是在～12MHZ之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。-6-发动机转速电控系统设计及仿真图时钟电路图3.3复位电路复位电路平常采纳上电自动复位和按钮复位两种方式。本次设计采纳按键复位电路。按键复位电路是在按键瞬时接地来实现的，其电路如图3.4所示。按下复位按钮后，电源对按键RESET端保持两个机器周期的高电平实现复位的。图复位电路图-7-发动机转速电控系统设计及仿真系统软件设计4.1主程序框图开始外面中断0初始化，准时器0初始化读取转速值显示转速值N判断转速能否过高？YLED灯亮报警发动机停止运行图主程序流程图-8-发动机转速电控系统设计及仿真4.2数码管显示子程序流程图开始始显示数码管第一位延时子程序显示数码管第二位延时子程序显示数码管第三位延时子程序返回图4.2数码管显示子程序流程图4.3报警子程序流程图开始始状态参数设置返回图LED显示子程序流程图-9-发动机转速电控系统设计及仿真系统调试过程经过上边的设计，设计已经基本完成。下边主要实现Protell99se的原理图、印制板图的绘制和做相关检测，对Keil进行相应的检查和调试，并用Proteus对所设计系统进行仿真。5.1原理图和印制板图绘制和检查在Protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查打开Protel99se，绘制系统的原理图。原理图包含能输出时钟电路，驱动电路以及复位电路。绘制完成的原理图如图5.1:A1A2A3A42986R511234567891234GGGG+51234567891U239A1P10/TP00238A2P11/TP01337A3pP12P02abcdef436A4dgP13P035354LED-SM-1LED1P14P04R163417421053P15P05173311+P16P06832P17P0713INT1P20211222INT0P21223-P221524T1P23信号发生器1425T0P2426P253127+5EA/VPP2628P2719X118C2X230pF9RESETRXD1011X1TXD1730RDALE/PCRYSTAL1629C3WRPSEN30pF8052C4R6+5+10K10uF图原理图的绘制绘制完原理图今后，对原理图进行同一网络命名多个网络名称检测、未连接的电路标号检测、未连接的电源检测、电路编号重号检测、元件编号重复检测等检测。ERC检测结果如图5.2:图5.2ERC电气规则检查在Protell99se生成PCB图在创立完原理图后，对各元器件的引脚进行封装，此后再Protel中新建PCB图并在-10-发动机转速电控系统设计及仿真原理图中更新PCB。更新PCB截图5.3所示：图加载网络表对于生成的PCB图中各器件进行调整，并布线，最一世成PCB图。结果如图5.4所示:图生成PCB图5.2Keil程序调试程序调试结果如图5.5所示：Creatinghexfilefrom“ADC0804”表示.hex文件创立成功。-11-发动机转速电控系统设计及仿真“ADC0804”-0Error(s),5Warning(s)表示文件编译结果没有错误。图程序调试结果5.3Proteus仿真调试在Proteus中建立仿真图。按下开始仿真按钮，开始进行仿真实验，结果如图5.6，图5.7所示：图5.6Proteus仿真图（正常运行）-12-发动机转速电控系统设计及仿真图5.7Proteus仿真图（报警状态）仿真电路图中实现对转速检测的控制，输出到数码管实现动向显示。当输入信号大于2000时，LED就会亮，表示报警。仿真固然能运行，但在实质电路中，还需要加入其他的一些电路才能保证单片机能正常工作，实现其功能。-13-发动机转速电控系统设计及仿真结论经过经过信号发生器产生模拟信号，送入单片机进行办理，再经过单片机P0口送入LED显示器，经过单片机P0和P2控制LED显示器位选和段选，达到LED显示见效。并在超出