基于C的輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器設(shè)計(jì)

1、簽名：單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)成績評定表設(shè)計(jì)課題 ：基于 89C51 的輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器設(shè)計(jì)學(xué)院名稱 ： 專業(yè)班級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 指導(dǎo)教師意見：成績:年月日單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱：基于 89C51 的輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器設(shè)計(jì)專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間：單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級 學(xué)號題目基于 89C51 的輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì) 課題來源 自擬指導(dǎo)教師臧海河主要內(nèi)容（參數(shù)）利用 89C51

2、 設(shè)計(jì)一種輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器，實(shí)現(xiàn)以下功能： 1利用 3位LED 顯示輪胎壓力； 2按下充氣開關(guān)打開電磁閥開始充氣； 3當(dāng)輪胎壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)控制電磁閥關(guān)閉氣源。任務(wù)要求（進(jìn)度）第 1-2 天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第 3-4 天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫出單元電路圖，元件 及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第 5-6 天：軟件設(shè)計(jì)，編寫程序。第 7-8 天：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。第 9-10 天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格 式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 張迎新單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接

3、口技術(shù)（第 2 版）M 北京： 國防工業(yè)出版社， 20042 偉福 LAB6000 系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說明書3 閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 北京：高等教育出版社， 20064 夏路易 石宗義 Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程北京： 北京希望電子出版社， 2006審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日2單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目錄1概述 .4.1.1研究背景 .4.1.2設(shè)計(jì)思想及基本功能 .4.2方案設(shè)計(jì) .5.2.1系統(tǒng)框圖 .5.2.2方案選取 .5.2.3總體方案設(shè)計(jì) .7.3硬件電路設(shè)計(jì) .7.3.1壓力檢測電路 .7.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .9.3.3顯

4、示電路 .1.1.3.4鍵盤電路 .1.3.3.5氣泵控制電路 .1.4.3.6電源電路 .1.5.3.7復(fù)位電路 .1.5.3.8 時(shí)鐘電路 .1.6.4軟件設(shè)計(jì) 1.7.4.1 壓力檢測及 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) .1.74.2數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) .1.74.4外部中斷 0 服務(wù)程序設(shè)計(jì) .1.94.5系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì) .2.05系統(tǒng)調(diào)試 2.1.6總結(jié) 2.5.附錄 A 系統(tǒng)原理圖 .2.7.附錄 B 源程序清單 .2.8.單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)1 概述1.1研究背景信息化時(shí)代的到來， 使得人們的生活速度和生活質(zhì)量有了大幅度提高。 智能 化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也讓人們生活更加舒適。 方便、智能的產(chǎn)品的也

5、得到了人們的歡迎。 如今，隨著人們生活水平的提高， 小汽車將成為家家戶戶必備的交通工具。 再加 上生活節(jié)奏的加快， 時(shí)間已是最寶貴的東西。 市面的充氣機(jī)不但不是自動(dòng)的， 而 且氣壓也是不可調(diào)的。 在人們追求方便、 智能的生活體驗(yàn)中， 市面上普通手動(dòng)控 制的充氣機(jī)， 顯然已滿足不了人們的需求， 因此，我們就想到了設(shè)計(jì)一個(gè)智能化 的充氣機(jī)。在智能化產(chǎn)品中， 單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛， 單片機(jī)以它體積小、 質(zhì)量 輕、耗電省、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)， 開始不斷發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于儀器儀表、 家用電器、醫(yī)療設(shè)備、航天航空領(lǐng)域、工業(yè)專用設(shè)備的管理及過程控制等領(lǐng)域， 在很多的大中型的電氣設(shè)備以及小型的電子產(chǎn)

6、品中也用到了單片機(jī)進(jìn)行控制。1.2設(shè)計(jì)思想及基本功能本設(shè)計(jì)就是根據(jù)人們對智能化， 方便化的需求， 而設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的 智能化產(chǎn)品。同時(shí)在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單、經(jīng)濟(jì)、 實(shí)用的思想，盡量簡化電路設(shè)計(jì)， 用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件 來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。輪胎自動(dòng)充氣壓力控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)基本功能：（1）能夠利用按鍵設(shè)定充氣值；（2）能夠顯示設(shè)定充氣壓力和充氣過程中輪胎動(dòng)態(tài)壓力；（3）當(dāng)輪胎壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉氣泵停止充氣。單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)2 方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案要實(shí)現(xiàn) :充氣前，通過鍵盤上設(shè)定所要充氣的氣壓，并能夠顯 示設(shè)定值 ; 數(shù)值

7、輸入完畢后 ,按下啟動(dòng)鍵啟動(dòng)充氣裝置開始充氣， 顯示電路要能夠 顯示當(dāng)前輪胎內(nèi)的動(dòng)態(tài)氣壓；充氣到達(dá)設(shè)定的值后，系統(tǒng)要能夠自動(dòng)切斷氣泵 的電源，停止充氣的功能。 我們把本設(shè)計(jì)初步分為以下幾個(gè)模塊 ,系統(tǒng)框圖如 圖 2-1 所示。圖 2-1 系統(tǒng)框圖2.2方案選取 有上述系統(tǒng)框圖可知，自動(dòng)充氣裝置由：壓力檢測模塊、核心控制模塊、鍵 盤模塊、顯示模塊、 充氣模塊等幾部分構(gòu)成。 以下，我們將對各模塊做具體分析、 設(shè)計(jì)。2.2.1 壓力檢測模塊方案（一）：采用英飛凌的 SPl2 壓力傳感器。 Infineon（英飛凌 ）推出的胎壓傳 感器 SPl2整合了壓力，溫度，慣性傳感器，以及一個(gè)電源控制監(jiān)測器。

8、SPl2 的 壓力范圍從 100 到 450kpa，通過 MEMS 技術(shù)集成了壓力和溫度、加速度、電壓 的檢測電路，直接以數(shù)字形式輸出各物理量的示值， 但是價(jià)格昂貴， 應(yīng)用也不是 十分普遍。方案（二）：采用常見的電阻應(yīng)變片式的壓力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。壓力單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 傳感器其本質(zhì)是利用惠斯通電橋，它具有溫度特性好，溫度變化帶來的誤差小。 利用膜片上的壓力使得電橋不平衡， 產(chǎn)生一個(gè)差動(dòng)的輸出信號。 這種結(jié)構(gòu)的基本 特性之一是它的差動(dòng)輸出電壓 U 與偏置電壓 U 成正比關(guān)系，這種關(guān)系隱含壓力 測量精度直接決定偏置電源的容限值， 當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)， 電橋 輸出為零。利用壓力電橋

9、獲得的壓力量模擬值通過 ADC0809 轉(zhuǎn)換后即可供單片 機(jī)分析使用。這二個(gè)方案都是基于單片機(jī)控制的，都能準(zhǔn)確的采集獲得輪胎內(nèi)當(dāng)前壓力 值。但是，前一種方案 SPl2 壓力傳感器價(jià)格昂貴，應(yīng)用也不是很廣；第二種方 案采用壓力電橋價(jià)格低、 應(yīng)用范圍廣、 技術(shù)成熟，而且實(shí)驗(yàn)室有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)器材。通過以上比較，綜合個(gè)方案利弊，我們最終選用了第二種方案。2.2.2鍵盤模塊 方案（一）：利用獨(dú)立按鍵控制，設(shè)定充氣預(yù)定值和氣泵的啟停。 方案（二）：利用矩陣鍵盤控制，設(shè)定充氣預(yù)定值和氣泵的啟停。 由于本設(shè)計(jì)需要設(shè)定充氣預(yù)定值和氣泵啟停， 所需要的按鍵較多， 若采用方 案一所占單片機(jī) I/O 資源較多，而矩陣鍵

10、盤按鍵多，占用 I/O 口少很好的滿足了 設(shè)計(jì)與需求?？紤]到鍵盤需要設(shè)置 0-9 十個(gè)數(shù)字和設(shè)置啟、停按鈕，所以我們最 終選定使用 3 x 4 的矩陣鍵盤。2.2.3顯示模塊方案（一）：利用 LCD 顯示屏顯示設(shè)定值和輪胎內(nèi)的當(dāng)前壓力值。 方案（二）：利用七段數(shù)碼管顯示設(shè)定值和輪胎內(nèi)的當(dāng)前壓力值。 考慮到設(shè)計(jì)需要顯示的信息量小，亮度要求高，而 LCD 雖然可顯示內(nèi)容信息量 大，但是可視偏轉(zhuǎn)角度過小、亮度和對比度低、而且容易“壞點(diǎn)”壽命有限等； 數(shù)碼管顯示無閃爍， 亮度高，軟件控制比較容易， 功耗小耐沖擊， 長壽命等優(yōu)點(diǎn)。 最終我們選用數(shù)碼管作為顯示工具。2.2.3其它模塊 此外，在考慮到價(jià)格低

11、廉、使用方便、電路簡單等要求，充氣模塊我們 選用繼電器驅(qū)動(dòng)氣泵工作； 控制模塊選用 AT89C51 作為輪胎自動(dòng)充氣壓力控 制系統(tǒng)的控制核心。單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)2.3總體方案設(shè)計(jì)通過上述討論我們可以看出， 本設(shè)計(jì)輪胎自動(dòng)充氣壓力控制系統(tǒng)是基于滿足 設(shè)計(jì)要求的前提并且根據(jù)理論上的可實(shí)現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性， 綜合考慮各 種因素的情況下，而得來的系統(tǒng)方案。方案總體構(gòu)架如圖 2-2 所示：圖 2-2 輪胎自動(dòng)充氣壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1壓力檢測電路輪胎自動(dòng)充氣壓力控制系統(tǒng)要根據(jù)輪胎內(nèi)壓力當(dāng)前值的大小來確定充氣是否完成，需不需要關(guān)閉氣泵。 因而需要使用到壓力應(yīng)變傳感器。 電阻應(yīng)變式

12、傳感 器按其用途不同， 可分為應(yīng)變測力傳感器、 應(yīng)變壓力傳感器、 應(yīng)變式加速度傳感 器等。本設(shè)計(jì)中我們使用的是壓力傳感器， 這種傳感器主要用于對氣體、液體 的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的壓力的測量。 如對內(nèi)燃機(jī)管道和動(dòng)力設(shè)備管道進(jìn)出、 出氣孔流液 的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)噴口的壓力等的測量。這種傳感器主要采用膜片、薄板、筒式等 組成的彈性元件。傳感器所用的應(yīng)變片電阻值國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有：60、 120、350、和600 等各種阻值，其中以 120 為最常用。利用電橋測量原理，通過對電路輸單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 出電壓和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)的線性關(guān)系， 建立具體的數(shù)學(xué)模型， 將電壓量的變化改為壓力 的變化，即可以測出一定范圍內(nèi)的壓力值。 其中測

13、量電路中最主要的元器件就是 電阻應(yīng)變式傳感器。 設(shè)計(jì)還利用了運(yùn)算放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱 的模擬信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大， 以滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的進(jìn)行各種 轉(zhuǎn)換處理的要求。壓力檢測部分連接如圖 3-1 所示。此部分壓力傳感器參照了 LAB6000 使用說明書電路原理圖，傳感器的工作 原理，本質(zhì)上是惠斯通電橋， 該電橋溫度特性好。 當(dāng)膜片上受到壓力使得電橋不 平衡，從而產(chǎn)生一個(gè)差動(dòng)的輸出信號， 這種結(jié)構(gòu)的基本特性之一是它的差動(dòng)輸出 電壓 U與偏置電壓 U 成正比關(guān)系，當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)， 電橋輸 出為零，當(dāng)然它也能提供一種溫度補(bǔ)償最通用的方法。該電路三部分組

14、成（1）電源電路部分；（2）電橋電路部分；（3）放大電路部分。如圖所示，傳感圖 3-1 壓力檢測電路原理圖器采用 一五V 恒壓源 Vcc供電，經(jīng)過 R1與R2分壓（電容 C1起濾波作用），U2A 起到電 壓跟隨器的作用，所以點(diǎn) 1、2、3 三點(diǎn)處有相同電壓 U1:U 1 R2VCC /（R2 R1）（3.1 ）根據(jù)上式，帶入數(shù)據(jù) R1 4K ，R2 1K ，VCC 15V ，求得U1 3V 經(jīng)過電路分析電橋部分可等效為如圖 3-2 所示圖 3-2 壓力傳感器電橋電路設(shè)橋臂電阻分別為 R1,R2,R3,R4， R1 R3 R 1/(1/ R3 1/R4) 118R2 R4 R 120 ， 則當(dāng)壓

15、力傳感器受力時(shí) ,電阻變化對應(yīng)的輸出電壓值為RRRUO U1R R 1R R 1RR由于 R1，則上式可化簡為RUO UR(3.2)1R 1 RR 1 R帶入電阻、電壓值得 Uo=0.25R/R 最后經(jīng)過放大部分，壓力傳感器的微弱 采樣電壓，經(jīng)過放大電路輸出的放大。3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸 出。在選擇 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定 A/D 轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度以及轉(zhuǎn)換位數(shù)等， A/D 轉(zhuǎn)換的位數(shù)確定與整個(gè)測量控制系統(tǒng)所需測量控制范圍和精度有關(guān)，在 輪 胎自動(dòng)充氣壓力控制系統(tǒng)中采用了 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809引腳如圖 3-3 所

16、示ADC0809 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道，8 位逐次逼近 式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 8 路模擬信號的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng) 的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s左右。ADC0809 的主要特性有：（1）8路輸入通道， 8位A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8位。（2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s時(shí)（ 鐘為 640kHz 時(shí)），一三 0s（時(shí)鐘為 500kHz 時(shí)）（4）模擬輸入電壓范圍 0 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。ADC0809 主要引腳功能如下：IN0IN7 ：八路模擬量的輸入端。D0D7：A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端

17、，為三態(tài)可控輸出，可直接與總線相連。 A、B、C：模擬通道地址選擇斷， A 為低位， C 為高位。ALE ：地址鎖存允許信號，當(dāng)此信號有效時(shí)， A、B、C 三位地址信號被鎖存 電路選通對應(yīng)的模擬輸入通道。SC：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號。通常與單片機(jī)的寫信號線連接，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，表示一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。常作為中斷觸發(fā)信號。OE：輸出允許控制信號，通常與系統(tǒng)的讀信號線連接，打開 三態(tài)門，此時(shí)可通過數(shù)據(jù)線讀到轉(zhuǎn)換結(jié)果。本系統(tǒng) ADC0809 與單片機(jī)和壓力傳感器連接如圖 3-4 所示。10模擬信號輸入262728vcc1612IN -0msb 2 -12 -2IN -12 -32 -4I

18、N -22 -52 -6IN -32 -7lsb 2 -8IN -4A DC0 8 0 9EO CIN -5A DD -AIN -6A DD -BA DD -CIN -7A LEref(- )EN ABLESTA RTref(+)CLO CKP1 0 /TP1 1 /TP1 2P1 3P1 4P1 5P1 6P1 721220319418586157148179OC19AD718AD617AD516AD415AD314AD213AD112AD0N T_ 0 7 4 H C5 7 313IN T_ 0 1 2IN T1IN T08 0 C5 12423V CCen ab lestar t10P0

19、 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7P2 0P2 11918RD17WR16P2 2T1T0P2 3P2 4P2 5EA /V PP2 6P2 7X1X2RESETRX DTX DRDWRA LE/ PPSEN38 A D137A D236A D335A D434A D533A D632A D721d ula22w ela23ad c_ o24en ab le25star t262728p ump10113029單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)U3圖 3-4 單片機(jī)和壓力傳感器連接如原理圖所示， ADC0809 的 A、B、C 共同接地選中第 0 通道，即模擬信號 從 IN-0 輸入

20、到 A/D 轉(zhuǎn)換器，通過單片機(jī) P2.4 引腳 start 送出一個(gè)正脈沖，從而 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換完成后， EOC 輸出一個(gè)由低到高的跳變沿，經(jīng)過一個(gè)非門取反 變?yōu)橄陆笛?，出發(fā)已經(jīng)設(shè)置為邊沿觸發(fā)的 I 外部中斷 0；在中段程序中通過 P.3 引腳 enable送出高電平， 控制 ADc0809 數(shù)字量允許輸出， 信號經(jīng)過 74HC573 鎖 存器流入 P0 口；通過單片機(jī)讀程序，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字讀入片內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)操作 后顯示在數(shù)碼管上。3.3顯示電路本設(shè)計(jì)采用 LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示是因?yàn)?LED數(shù)碼管具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與 CMO、S ITL 電路兼容。

21、(2) 發(fā)光響應(yīng)ad c_ o ut1D2D3D6D7D8D74D5D3Q4Q5Q8Q1Q2Q6Q7Q2522V CC15143139 A D0ut11單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 時(shí)間極短（0.1 s） ，高頻特性好，單色性好，亮度高。 （3） 體積小，重量輕，抗 沖擊性能好。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型，為位選端主要進(jìn)行位控制，斷選端 則是進(jìn)行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方法，說明如下。 （1）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單 片機(jī)的 I/O 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 或者使用如 BCD碼二十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu) 點(diǎn)是編程簡單， 顯示亮度高

22、， 缺點(diǎn)是占用 I/O 多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則 需要 5840 根 I/O 來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89C51單片機(jī)可用的 I/O 才 32 個(gè)。故 實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 （2）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一， 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是 將所有數(shù)碼管的 8個(gè)顯示筆劃a、b、c、d、e、f、g、dp 的同名端連在一起， 另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM增加位元選通控制電路， 位元選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究 竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形， 取決于單片機(jī)對位元選通 C

23、OM端電路的控制， 所 以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開， 該位元就顯示出字形， 沒有選 通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 透過分時(shí)輪流控制各個(gè) LED數(shù)碼管的 COM端，就使各個(gè)數(shù) 碼管輪流受控顯示， 這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 在輪流顯示過程中， 每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮 時(shí)間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上 各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮， 但只要掃描的速度足夠快， 給人的印象就是一組穩(wěn)定 的顯示資料，不會(huì)有閃爍感， 動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的， 能夠節(jié)省大 量的 I/O 口，而且功耗更低。在本設(shè)計(jì)中過程中，我們查詢了大量與車胎壓強(qiáng)相關(guān)的資料得知汽車輪胎壓強(qiáng)一般在 1.5

24、-2.2bar （即一五 0-220kpa ）比較適宜，具體冬夏也有少許差別。所以我們采用 3位共陰極數(shù)碼管作為顯示部件。 數(shù)碼管顯示部分電路圖 3-5 所示：12單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)dula80C51 U4P10/TP00P11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EAV/ P38 AD137 AD236 AD335 AD434 AD533 AD632 AD721dula22wela23adc_o24enabel25start262728pumpOCC1Q2Q1D3Q2D4Q3D5Q4D6Q5D7Q6D8Q7D8DX1X2RESETRXD10TXDRDWRALEP/P

25、SEN1130OCC1Q2Q1D3Q2D4Q3D5Q4D6Q5D7Q6D8Q7D8Dmidg dp dp GND圖 3-5 數(shù)碼管顯示電路如上述電路圖所示， 數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示， 系統(tǒng)段選碼和位選碼均是通 過 74HC573 分時(shí)送出。 74HC573 是八個(gè)透明的 D 型鎖存器，當(dāng)使能 C 為高電 平時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù) D 的輸入而變。當(dāng)使能 C 為低電平時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。當(dāng)系統(tǒng)需要顯示數(shù)碼時(shí)，先通過單片機(jī)引腳P0 口送出相應(yīng)位選碼，再控制 P2.0 引腳輸出高電平， 74HC573（ U6）被打開，位選碼送到數(shù) 碼管陰極。 P2.0再輸出低電平把位選信號所存到 Q端

26、；此后，單片機(jī) P0口輸出相應(yīng)段選碼， P2.1 引腳輸出高電平，打開 74HC573（U5）被打開，段選碼送到 數(shù)碼管段選端，點(diǎn)亮選中的數(shù)碼管，并延時(shí) 1ms；以此為原理第二個(gè)、第三個(gè)數(shù) 碼管一次被點(diǎn)亮；最后重復(fù)上述過程。3.4鍵盤電路由于本設(shè)計(jì)需要設(shè)定充氣預(yù)定值和氣泵啟停， 所需要的按鍵較多， 若采用方 案一所占單片機(jī) I/O 資源較多，而矩陣鍵盤按鍵多，占用 I/O 口少很好的滿足了 設(shè)計(jì)與需求。考慮到鍵盤需要設(shè)置 0-9 十個(gè)數(shù)字和設(shè)置啟、停按鈕，所以我們最 終選定使用 3 x 4 的矩陣鍵盤功能如圖 3-6 所示。1339 AD0P01P02P03P04P05P20P21P22P23

27、P24P27P06P07P25P26U5AD0 217DAD1 316AD4 6AD5 7AD6 8AD7 974HC573AD2 4AD3 5111U6AD0 2AD1 3AD2 4AD3 5AD6 8AD7 974HC5731wela 11AD4 6AD5 71312highabacf1918eeedcd f g b1614a4D7 856bacdfgb fegedc g dp dp GND9單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)012345678 9 START END圖 3-6 矩陣鍵盤功能圖如圖按照鍵盤掃描至獲得鍵號編寫程序?qū)?yīng)如上圖所示。 矩陣鍵盤在系統(tǒng)中原理圖如圖 3-7 所示。3938373635

28、343332212223242526272810113029矩陣鍵盤工作是利用 P1 口分別對某一行賦低電平，其余行賦值高電平，然 后分別掃描各列是否出現(xiàn)低電平， 若無退出掃描， 然后檢測列線的狀態(tài)。 只要有 一列的電平為低， 則表示鍵盤中有鍵被按下， 而且閉合的鍵位于低電平線與行線 相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。 若所有列線均為高電平， 則鍵盤中無鍵按下。 斷閉合鍵 所在的位置是通過讀取 P1 口的值，與預(yù)設(shè)值比對，確定是哪個(gè)鍵按下，在確認(rèn) 有鍵按下后，就可以進(jìn)入相應(yīng)操作程序。3.5氣泵控制電路如圖 3-8 所示為電磁繼電器控制電路氣泵的工作電路14圖 3-7 陣鍵盤原理圖圖 3-8 電磁繼電器

29、控制電路 要控制氣泵工作，只需控制電磁閥的閉合與斷開。單片機(jī)的pump（P2.7）引腳控制三極管的工作在放大區(qū)和截止區(qū)。 當(dāng)該引腳輸出高電平時(shí)， 使三極管導(dǎo) 通，繼電器的內(nèi)部線圈有電流通過，產(chǎn)生吸合力，將公共端吸合到常開端，則氣 泵開始充氣；當(dāng)輪胎的氣充足后， pump 引腳輸出低電平，使三極管截止，則繼 電器不會(huì)產(chǎn)生吸合力，從而斷開了氣泵的工作。3.6電源電路51 單片機(jī)正常工作電壓為 5V，因此我們設(shè)計(jì)了電源電路為單片機(jī)工作供電。 如下圖 3-9 是為單片機(jī)提供電源的電路。 在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓芯片 7805， 來為單片機(jī)提供穩(wěn)定的 5V 的直流電壓。3.7復(fù)位電路復(fù)位電路的主要

30、功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化， 單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)圖 3-9 電源電路圖在初始化的過程中需要在復(fù)位 引腳上加大于 24 個(gè)時(shí)鐘周期的高點(diǎn)平。本設(shè)計(jì)復(fù)位電路如圖 3-9 所示：153.8時(shí)鐘電路電路利用晶振產(chǎn)生固定周期的震蕩脈沖。 由于石英晶體震蕩器具有非常好的 頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力， 所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。 通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。 同時(shí)， 它還可以產(chǎn)生振蕩電流， 向 單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號。如圖 3-11 為單片機(jī)時(shí)80C鐘51 電U路480C51 U4圖 3-11 單片機(jī)時(shí)鐘電路16單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)4軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括壓力檢測及數(shù)模轉(zhuǎn)換程序、

31、 數(shù)碼管顯示程序， 鍵盤掃 描程序，外部中斷 0 服務(wù)程序構(gòu)成。4.1 壓力檢測及 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)壓力電橋和發(fā)明和放大電路由硬件控制始終處于工作狀態(tài)。 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束方 式是選擇使用結(jié)束限號，觸發(fā)外部中斷 0 的方式。具體工作是：由于 ADC0809 的 A 、B、C 共同接地，選中第 0 通道，模擬信號從 IN-0 輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器， 通過單片機(jī) P2.4 引腳 start 送出一個(gè)正脈沖，從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換完成后， EOC 輸出一個(gè)由低到高的跳變沿， 經(jīng)過一個(gè)非門取反變?yōu)橄陆笛兀?出發(fā)已經(jīng)設(shè)置為邊 沿觸發(fā)的 I 外部中斷 0；在中段程序中通過 P.3 引腳 enable 送出高

32、電平，控制 ADC0809 數(shù)字量允許輸出，。AD 轉(zhuǎn)換流程如圖 4-1 所示。返回圖4-1 A/D 轉(zhuǎn)換流程4.2數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描方式， 通過單片機(jī)引腳分別送出相應(yīng)位選碼， 選通相應(yīng)數(shù)碼管，再用單片機(jī)輸出相應(yīng)段選碼， ，點(diǎn)亮選中的數(shù)碼管，并延時(shí) 1ms；17單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)以此為原理第二個(gè)、 第三個(gè)數(shù)碼管依次被點(diǎn)亮， 再循環(huán)此過程。 數(shù)碼管顯示流程 如圖 4-2 所示：圖 4-2 數(shù)碼管顯示流程圖4.3鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)矩陣鍵盤工作是利用鍵盤掃描， 依次檢測按鍵是否按下。 首先對某一行賦低 電平，其余行賦值高電平，然后分別掃描各列是否出現(xiàn)低電平，若無退出掃描， 然后

33、檢測列線的狀態(tài)。 只要有一列的電平為低， 則表示鍵盤中有鍵被按下， 而且 閉合的鍵位于低電平線與行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平， 則鍵盤中無鍵按下。 斷閉合鍵所在的位置是通過讀鍵盤行取列值， 與預(yù)設(shè)值比對 確定的。鍵盤掃描流程如圖 4-3 所示。184.4外部中斷 0 服務(wù)程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用外部中斷 0 監(jiān)測 A/D 是否完成，當(dāng)完成后觸發(fā)中斷，在中斷處 理中獲得此時(shí)輪胎氣壓值， 比較是否達(dá)到設(shè)定值， 若是氣泵停止工作， 若否等待 下一次中斷。中斷處理流程如圖 4-4 所示：圖 4-4 中斷處理流程圖1920單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)4.5系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)工作開始

34、首先調(diào)用鍵盤子程序等待用戶輸入需要沖氣的 多少，并把所設(shè)定的氣壓值再數(shù)碼管上顯示一段時(shí)間， 幫助使用者確定是否有誤 操作，若有重新輸入，若無則按下 start 鍵，啟動(dòng)氣泵開始工作，啟泵啟動(dòng)后應(yīng) 該立即調(diào)用 AD 轉(zhuǎn)換子程序及顯示子程序， 動(dòng)態(tài)的顯示輪胎內(nèi)的氣壓， 以及比較 現(xiàn)在的氣壓是否達(dá)到用戶的要求。由于 LED 顯示是動(dòng)態(tài)的。所以必須循環(huán)的調(diào) 用 AD 轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序， 這樣做不僅實(shí)時(shí)性強(qiáng)， 可以讓用戶了解輪胎內(nèi) 氣壓的變換，而且可以增強(qiáng) LED 顯示亮度。此外，在設(shè)計(jì)過程中， 我們查閱了大量與輪胎胎壓相關(guān)的資料， 我們查詢了 大量與車胎壓強(qiáng)相關(guān)的資料得知汽車輪胎壓強(qiáng)一般在 1.

35、5-2.2bar （即一五 0-220kpa）比較適宜，具體冬夏也有少許差別。故在考慮到實(shí)際情況和軟件編制 的簡易性的情況下， 我們規(guī)定用戶輸入的充氣氣壓只能位于 0255kpa的范圍內(nèi)。 這樣一來，由于 ADC0809 的精度為八位，其輸出的數(shù)字量的范圍也是 0255。 量化后正好是一對一的關(guān)系，就大大的減輕了軟件編制的困難。如下圖4-5 所示為軟件設(shè)計(jì)總流程圖。圖 4-5 軟件設(shè)計(jì)總流程圖單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)5系統(tǒng)調(diào)試在對系統(tǒng)調(diào)試過程中，由于實(shí)驗(yàn)室的偉福 LAB6000 試驗(yàn)箱，包括壓敏電阻 在內(nèi)的很多部件都有不同程度的損壞， 無法完成調(diào)試。 所以， 我們在不影響實(shí)驗(yàn) 效果的前提下， 對設(shè)計(jì)

36、進(jìn)行了稍微調(diào)整， 并在自己購買的開發(fā)板上順利完成了系 統(tǒng)調(diào)試。我們用一個(gè)可調(diào)電阻代替壓力傳感器， 用一個(gè)發(fā)光二極管代表氣泵。 可 調(diào)電阻阻值轉(zhuǎn)換后視為輪胎內(nèi)的氣壓， 二極管兩代表氣泵工作， 二極管滅代表氣 泵停止工作，具體調(diào)試過程圖片如下。（1）設(shè)計(jì)接線圖如圖 5-1 所示。圖 5-1 系統(tǒng)接線圖（ 2）設(shè)定充氣值結(jié)果如圖 5-2 所示。有圖可以看出設(shè)定充氣值為 245，設(shè)定完 成數(shù)碼管顯示設(shè)定值一段時(shí)間。21單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)圖 5-2 設(shè)定充氣值（ 3）輪胎內(nèi)初始?xì)鈮簷z測結(jié)果如圖 5-3 所示。由圖可以知道，輪胎內(nèi)壓力初值 為 110，由于氣壓小于設(shè)定值，數(shù)碼管左側(cè)的發(fā)光二極管代表氣泵，數(shù)

37、碼管亮代 表氣泵工作，對輪胎進(jìn)行充氣。圖 5-3 輪胎內(nèi)初始?xì)鈮海?4）輪胎充氣過程如圖 5-4 所示。在圖中我們可以看到，隨著發(fā)光二極管亮即 氣泵工作，輪胎內(nèi)壓力值在逐漸增大。2223單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（ 5）輪胎充氣結(jié)束如圖 5-5 所示。根據(jù)數(shù)碼管顯示，我們可以知道，隨著氣泵 工作，車胎內(nèi)壓力增大， 當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值以后， 單片機(jī)控制的發(fā)光二極管自動(dòng)熄滅，即氣泵自動(dòng)停止工作，充氣完成圖 5-5 輪胎充氣結(jié)束經(jīng)過數(shù)次重復(fù)調(diào)試試驗(yàn)我們得出結(jié)論，此次設(shè)計(jì)基于 89C51 的輪胎自動(dòng)充氣壓力控制器，穩(wěn)定性很好，可重復(fù)性號，能夠很好的完成輪胎自動(dòng)充氣的任務(wù)。24單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)6總結(jié)本次單片機(jī)課

38、程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周， 從剛開始剛拿到題目的懵懵懂懂， 不知如何 下手，到后來的通過查閱大量相關(guān)資料， 對整個(gè)系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識(shí)， 通過討論， 爭辯，有了清晰的思路，又經(jīng)過畫圖，修改，到最終確定整個(gè)設(shè)計(jì)方案，做出完 整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告， 在這個(gè)過程中我們收獲很多。 從方案選擇的激烈討論， 到查找每 個(gè)芯片引腳功能和用法， 從對芯片工作原理的熟悉， 到實(shí)際應(yīng)用編程的斟酌， 這 個(gè)過程中的每一個(gè)小的步驟都有我們犯下的錯(cuò)誤， 也有我們改正錯(cuò)誤后學(xué)到知識(shí) 的喜悅。當(dāng)然這個(gè)設(shè)計(jì)的成功完成，是我和我的小伙伴們共同努力的結(jié)果。此外，在以前學(xué)習(xí)時(shí)我學(xué)習(xí)軟件花費(fèi)的精力遠(yuǎn)比硬件多的多， 在對單片機(jī)的 實(shí)踐學(xué)習(xí)， 也是基于在自

39、己買來的開發(fā)板上， 根據(jù)別人設(shè)計(jì)好的原理圖根據(jù)其工 作原理，在例程基礎(chǔ)上改來改去、模仿設(shè)計(jì)，所以在硬件設(shè)計(jì)過程中，遇到了很 多困難。 也正是遇到的這些問題提醒了我， 在以后的學(xué)習(xí)過程中， 要注重對硬件 的學(xué)習(xí)。25單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1張迎新單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第 2 版）M 北京：國 防工業(yè)出版社， 20042偉福 LAB6000 系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說明書3閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 北京：高等教育出版社， 20064夏路易 石宗義 Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程北京： 北京希望電子出版社， 20065何立民編著 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北

40、京M ：北京航天航空大學(xué)出版社， 19946楊家成單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社， 20077鄧興成單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20108李朝青編著 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .北京M ：北京航天航空大學(xué)出版社， 19949潘新民，王燕芳編著 .微型計(jì)算機(jī)與傳感器 .北京M ：人民郵電出版社， 199810何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 M. 北京航空航天大學(xué)出版社 ,200311王化祥，張淑英 ,傳感器應(yīng)用及原理 .天津M ：天津大學(xué)出版社， 199112賴麒文.8051 單片機(jī) C語言徹底應(yīng)用. 北京M:科學(xué)技術(shù)出版社， 2002 一三童長飛. C8

41、051F系列單片機(jī)開發(fā)與 C 語言編程 M .北京:北京航空航天 大學(xué)出版社 ,2005.26單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)附錄 A 系統(tǒng)原理圖1KR1522uFC4 C330PFEND30PFCCINT_0113WRRD16 17918WRRD2XRESETT0T1 ITN0 ITN1 P17P16P15P14P13P12P11P/1T0/T80C5140.33uFGND27U7805+5VC70.1uF+C810uFVCCAPSELPNETD/XDRXP27P26P25P24P23P22P21P20 P07P06P05P04P03P02P01P00c_out32 AD735 A36 A38 A39 A

42、D037 A34 Aeladula2930133AD6D5D4D3D2D5U12 13 141516 17 187D6D5D4D3D2D1D7D 6D 5D 4D8 7 6 53D 2D 1D 0D4 3 2 1dp g f e e GND d dp cfgb ahigh98 7 6 5 4 3 2 1dp g f e d c b a dmi efGND d g a7D6D5D4D3D2D 1D8 7654 320D1low27dp g f e d c b a22 232425tstart enablVCC附錄 B 源程序清單#include #define uchar unsigned ch

43、ar #define uint unsigned int sbit dula=P20;sbit wela=P21;sbit adc_out=P22;sbit enable=P23;sbit start=P24;sbit pump=P27;uint num=0,temp=0,t=0,k ;uint high,mid,low; /共陰極數(shù)碼管編碼 uchar code table= 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f, 0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c, 0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0;/子程序聲明void delay(uint z);/ 延時(shí)函數(shù)uchar keyscan(); / 鍵盤掃描程序display(uchar bai,uchar shi,uchar ge);/數(shù)/ 碼管顯示程序/主程序void main() uchar a,b,c,d,e;28單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)/開始e=keyscan();while(e!=11)e=keyscan();/獲取設(shè)定值 t=keyscan(); while(t=0)t=keyscan();if(t!=0)a=t;t=0;t=keysca