大学毕业论文-—基于89c51的轮胎自动充气压力控制器设计.doc
《大学毕业论文-—基于89c51的轮胎自动充气压力控制器设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大学毕业论文-—基于89c51的轮胎自动充气压力控制器设计.doc(36页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、单片机系统课 程 设 计课程设计名称: 基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计 单片机系统 课程设计任务书学生姓名专业班级学号题 目基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师主要内容(参数)利用89C51设计一种轮胎自动充气压力控制器,实现以下功能:1利用3位LED显示轮胎压力;2按下充气开关打开电磁阀开始充气;3当轮胎压力达到设定值时控制电磁阀关闭气源。任务要求(进度)第1-2天:熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案。第3-4天:按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。第5
2、-6天:软件设计,编写程序。第7-8天:实验室调试。第9-10天:撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理。主要参考资料1 张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术(第2版)M北京:国防工业出版社,20042 伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书3 阎石数字电路技术基础(第五版)北京:高等教育出版社,2006 4 夏路易 石宗义Protel 99se电路原理图与电路板设计教程北京: 北京希望电子出版社,2006审查意见系(教研室)主任签字: 年 月 日 目 录1 概述41.1 研究背景41.2 设计思想及基本功能42 方案设计52
3、.1系统框图52.2 方案选取52.3 总体方案设计73 硬件电路设计73.1 压力检测电路73.2 A/D转换电路93.3显示电路113.4 键盘电路133.5气泵控制电路143.6电源电路153.7复位电路153.8 时钟电路164 软件设计174.1 压力检测及A/D转换程序设计174.2数码管显示程序设计174.4外部中断0服务程序设计194.5系统总体程序设计205 系统调试216 总结25附录A 系统原理图27附录B 源程序清单281 概述1.1 研究背景信息化时代的到来,使得人们的生活速度和生活质量有了大幅度提高。智能化的产品设计也让人们生活更加舒适。方便、智能的产品的也得到了人
4、们的欢迎。如今,随着人们生活水平的提高,小汽车将成为家家户户必备的交通工具。再加上生活节奏的加快,时间已是最宝贵的东西。市面的充气机不但不是自动的,而且气压也是不可调的。在人们追求方便、智能的生活体验中,市面上普通手动控制的充气机,显然已满足不了人们的需求,因此,我们就想到了设计一个智能化的充气机。在智能化产品中,单片机的应用已经越来越广泛,单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点,开始不断发展,并广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域,在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。1.2 设计思想及基本功
5、能本设计就是根据人们对智能化,方便化的需求,而设计的基于单片机控制的智能化产品。同时在选取设计方案和采用元器件方面,该系统本着简单、经济、实用的思想,尽量简化电路设计,用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。轮胎自动充气压力控制系统具有以下几个基本功能:(1)能够利用按键设定充气值;(2)能够显示设定充气压力和充气过程中轮胎动态压力;(3)当轮胎压力达到设定值时,能自动关闭气泵停止充气。2 方案设计2.1系统框图根据设计方案要实现:充气前,通过键盘上设定所要充气的气压,并能够显示设定值;数值输入完毕后,按下启动键启动充气装置开始充气,显示电路要能够显示当前轮胎内的动态气压;充气
6、到达设定的值后,系统要能够自动切断气泵的电源,停止充气的功能。 我们把本设计初步分为以下几个模块,系统框图如图2-1所示。图 2-1系统框图2.2 方案选取有上述系统框图可知,自动充气装置由:压力检测模块、核心控制模块、键盘模块、显示模块、充气模块等几部分构成。以下,我们将对各模块做具体分析、设计。2.2.1 压力检测模块方案(一):采用英飞凌的SPl2压力传感器。Infineon(英飞凌)推出的胎压传感器 SPl2整合了压力,温度,惯性传感器,以及一个电源控制监测器。SPl2的压力范围从100到450kpa,通过MEMS技术集成了压力和温度、加速度、电压的检测电路,直接以数字形式输出各物理量
7、的示值,但是价格昂贵,应用也不是十分普遍。方案(二):采用常见的电阻应变片式的压力传感器和模数转换芯片。压力传感器其本质是利用惠斯通电桥,它具有温度特性好,温度变化带来的误差小。利用膜片上的压力使得电桥不平衡,产生一个差动的输出信号。这种结构的基本特性之一是它的差动输出电压U与偏置电压U成正比关系,这种关系隐含压力测量精度直接决定偏置电源的容限值,当四个桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零。利用压力电桥获得的压力量模拟值通过ADC0809转换后即可供单片机分析使用。这二个方案都是基于单片机控制的,都能准确的采集获得轮胎内当前压力值。但是,前一种方案SPl2压力传感器价格昂贵,应用也不是很广;
8、第二种方案采用压力电桥价格低、应用范围广、技术成熟,而且实验室有现成的实验器材。通过以上比较,综合个方案利弊,我们最终选用了第二种方案。2.2.2 键盘模块方案(一):利用独立按键控制,设定充气预定值和气泵的启停。方案(二):利用矩阵键盘控制,设定充气预定值和气泵的启停。由于本设计需要设定充气预定值和气泵启停,所需要的按键较多,若采用方案一所占单片机I/O资源较多,而矩阵键盘按键多,占用I/O口少很好的满足了设计与需求。考虑到键盘需要设置0-9十个数字和设置启、停按钮,所以我们最终选定使用3 x 4的矩阵键盘。2.2.3 显示模块方案(一):利用LCD显示屏显示设定值和轮胎内的当前压力值。方案
9、(二):利用七段数码管显示设定值和轮胎内的当前压力值。考虑到设计需要显示的信息量小,亮度要求高,而LCD虽然可显示内容信息量大,但是可视偏转角度过小、亮度和对比度低、而且容易“坏点”寿命有限等;数码管显示无闪烁,亮度高,软件控制比较容易,功耗小耐冲击,长寿命等优点。最终我们选用数码管作为显示工具。2.2.3 其它模块此外,在考虑到价格低廉、使用方便、电路简单等要求,充气模块我们选用继电器驱动气泵工作;控制模块选用AT89C51作为轮胎自动充气压力控制系统的控制核心。2.3 总体方案设计通过上述讨论我们可以看出,本设计轮胎自动充气压力控制系统是基于满足设计要求的前提并且根据理论上的可实现性和硬件
10、上的经济实用性,综合考虑各种因素的情况下,而得来的系统方案。方案总体构架如图2-2所示:图 2-2轮胎自动充气压力控制系统结构框图3 硬件电路设计3.1 压力检测电路轮胎自动充气压力控制系统要根据轮胎内压力当前值的大小来确定充气是否完成,需不需要关闭气泵。因而需要使用到压力应变传感器。电阻应变式传感器按其用途不同,可分为应变测力传感器、应变压力传感器、应变式加速度传感器等。本设计中我们使用的是压力传感器, 这种传感器主要用于对气体、液体的动态和静态的压力的测量。如对内燃机管道和动力设备管道进出、出气孔流液的压力、发动机喷口的压力等的测量。这种传感器主要采用膜片、薄板、筒式等组成的弹性元件。传感
11、器所用的应变片电阻值国内标准有:60、120、350、和600等各种阻值,其中以120为最常用。利用电桥测量原理,通过对电路输出电压和标准压强的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量的变化改为压力的变化,即可以测出一定范围内的压力值。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。设计还利用了运算放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D转换器对输入信号电平的进行各种转换处理的要求。压力检测部分连接如图3-1所示。图3-1压力检测电路原理图此部分压力传感器参照了LAB6000使用说明书电路原理图,传感器的工作原理,本质上是惠斯通电桥,该电桥温度特性好。当膜
12、片上受到压力使得电桥不平衡,从而产生一个差动的输出信号,这种结构的基本特性之一是它的差动输出电压U与偏置电压U成正比关系,当四个桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零,当然它也能提供一种温度补偿最通用的方法。该电路三部分组成(1)电源电路部分;(2)电桥电路部分;(3)放大电路部分。如图所示,传感器采用15V恒压源Vcc供电,经过与分压(电容C1起滤波作用),U2A起到电压跟随器的作用,所以点1、2、3三点处有相同电压: (3.1 ) 根据上式,带入数据, ,求得经过电路分析电桥部分可等效为如图3-2所示 图3-2压力传感器电桥电路设桥臂电阻分别为, ,则当压力传感器受力时,电阻变化对应的输出
13、电压值为,由于1,则上式可化简为 (3.2)带入电阻、电压值得Uo=0.25R/R最后经过放大部分,压力传感器的微弱采样电压,经过放大电路输出的放大。3.2 A/D转换电路A/D转换的作用是进行模数转换,把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。在选择A/D转换时,先要确定A/D转换精度、转换速度以及转换位数等,A/D转换的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制范围和精度有关,在 轮胎自动充气压力控制系统中采用了8位A/D转换器ADC0809引脚如图3-3 所示图3-3 ADC0809引脚图ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D转换器。8路模拟信号的分时采
14、集,片内有8路模拟选通开关,以及相应的通道抵制锁存用译码电路,其转换时间为100s左右。ADC0809的主要特性有:(1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。 (2)具有转换起停控制端。 (3)转换时间为100s(时钟为640kHz时),130s(时钟为500kHz时) (4)模拟输入电压范围05V,不需零点和满刻度校准。 ADC0809主要引脚功能如下:IN0IN7:八路模拟量的输入端。D0D7:A/D转换后的数据输出端,为三态可控输出,可直接与总线相连。A、B、C:模拟通道地址选择断,A为低位,C为高位。ALE:地址锁存允许信号,当此信号有效时,A、B、C三位地址信号被锁存 电
15、路选通对应的模拟输入通道。SC:启动转换信号。通常与单片机的写信号线连接,启动A/D转换。EOC:转换结束信号,表示一次转换结束。常作为中断触发信号。OE:输出允许控制信号,通常与系统的读信号线连接,打开 三态门,此时可通过数据线读到转换结果。 本系统ADC0809与单片机和压力传感器连接如图3-4所示。图3-4单片机和压力传感器连接如原理图所示,ADC0809的A、B、C共同接地选中第0通道,即模拟信号从IN-0输入到A/D转换器,通过单片机P2.4引脚start送出一个正脉冲,从而启动转换;转换完成后,EOC输出一个由低到高的跳变沿,经过一个非门取反变为下降沿,出发已经设置为边沿触发的I外
16、部中断0;在中段程序中通过P.3引脚enable送出高电平,控制ADc0809数字量允许输出,信号经过74HC573锁存器流入P0口;通过单片机读程序,把转换后的数字读入片内,进行相应操作后显示在数码管上。3.3显示电路本设计采用LED数码管进行显示是因为LED数码管具有以下几个优点:(1)能在低电压、小电流条件下驱动发光,能与CMOS、ITL电路兼容。(2)发光响应时间极短(0.1s),高频特性好,单色性好,亮度高。(3)体积小,重量轻,抗冲击性能好。 数码管有共阴极和共阳极两种类型,为位选端主要进行位控制,断选端则是进行字符控制,数码管有静态显示和动态显示两种方法,说明如下。(1)静态显示
17、驱动: 静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O进行驱动,或者使用如BCD码二十进位器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O多,如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O来驱动,要知道一个89C51单片机可用的I/O才32个。故实际应用时必须增加驱动器进行驱动,增加了硬体电路的复杂性。(2)动态显示驱动:数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a、b、c、d、e、f、g、dp 的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路,位元选通由各自独立的I/O线控
18、制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位元选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位元就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位元数码管的点亮时间为12ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示资料,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O口,而且功耗更低。在本设计中过程
19、中,我们查询了大量与车胎压强相关的资料得知汽车轮胎压强一般在1.5-2.2bar (即150-220kpa)比较适宜,具体冬夏也有少许差别。所以我们采用3位共阴极数码管作为显示部件。数码管显示部分电路图3-5所示:图3-5数码管显示电路如上述电路图所示,数码管采用动态扫描显示,系统段选码和位选码均是通过74HC573分时送出。74HC573是八个透明的D 型锁存器,当使能C为高电平时,Q 输出将随数据 D的输入而变。当使能C为低电平时,输出将锁存在已建立的数据电平上。当系统需要显示数码时,先通过单片机引脚P0口送出相应位选码,再控制P2.0引脚输出高电平,74HC573(U6)被打开,位选码送
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大学毕业 论文 基于 89 c51 轮胎 自动 充气 压力 控制器 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。