基于89C51的輪胎自動充氣壓力控制器設(shè)計

1、 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計單片機系統(tǒng)課 程 設(shè) 計成績評定表設(shè)計課題 ： 基于89C51的輪胎自動充氣壓力控制器設(shè)計 學院名稱 ：專業(yè)班級 ：學生姓名 ：學 號 ：指導(dǎo)教師 ：設(shè)計地點 ：設(shè)計時間 ：指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日 單片機系統(tǒng)課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 基于89C51的輪胎自動充氣壓力控制器設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ：學 生 姓 名 ：學 號 ：指 導(dǎo) 教 師 ：課程設(shè)計地點：課程設(shè)計時間： 單片機系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名專業(yè)班級學號題 目基于89C51的輪胎自動充氣壓力控制器設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師臧海河主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89C51設(shè)計一種輪胎自動充氣

2、壓力控制器，實現(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當輪胎壓力達到設(shè)定值時控制電磁閥關(guān)閉氣源。任務(wù)要求（進度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。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)計要有詳細論述。第5-6天：軟件設(shè)計，編寫程序。第7-8天：實驗室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計報告。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)計正確，篇幅合理。主要參考資料1 張迎新單片微型計算機原理、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

3、LAB6000系列單片機仿真實驗系統(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，2006 4 夏路易 石宗義Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京： 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 目 錄1 概述41.1 研究背景41.2 設(shè)計思想及基本功能42 方案設(shè)計52.1系統(tǒng)框圖52.2 方案選取52.3 總體方案設(shè)計73 硬件電路設(shè)計73.1 壓力檢測電路73.2 A/D轉(zhuǎn)換電路93.3顯示電路113.4 鍵盤電路133.5氣泵控制電路143.6電源電路153.7復(fù)位電路153.8 時鐘電路164 軟件設(shè)計174.1 壓力檢

4、測及A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計174.2數(shù)碼管顯示程序設(shè)計174.4外部中斷0服務(wù)程序設(shè)計194.5系統(tǒng)總體程序設(shè)計205 系統(tǒng)調(diào)試216 總結(jié)25附錄A 系統(tǒng)原理圖27附錄B 源程序清單281 概述1.1 研究背景信息化時代的到來，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)計也讓人們生活更加舒適。方便、智能的產(chǎn)品的也得到了人們的歡迎。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，時間已是最寶貴的東西。市面的充氣機不但不是自動的，而且氣壓也是不可調(diào)的。在人們追求方便、智能的生活體驗中，市面上普通手動控制的充氣機，顯然已滿足不了人們的需求，因此，

5、我們就想到了設(shè)計一個智能化的充氣機。在智能化產(chǎn)品中，單片機的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，單片機以它體積小、質(zhì)量輕、耗電省、可靠性高、價格低等優(yōu)點，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)品中也用到了單片機進行控制。1.2 設(shè)計思想及基本功能本設(shè)計就是根據(jù)人們對智能化，方便化的需求，而設(shè)計的基于單片機控制的智能化產(chǎn)品。同時在選取設(shè)計方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單、經(jīng)濟、實用的思想，盡量簡化電路設(shè)計，用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟實用的器件來達到設(shè)計要求。輪胎自動充氣壓力控制系統(tǒng)具有以下幾個基本

6、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態(tài)壓力；（3）當輪胎壓力達到設(shè)定值時，能自動關(guān)閉氣泵停止充氣。2 方案設(shè)計2.1系統(tǒng)框圖根據(jù)設(shè)計方案要實現(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)值輸入完畢后,按下啟動鍵啟動充氣裝置開始充氣，顯示電路要能夠顯示當前輪胎內(nèi)的動態(tài)氣壓；充氣到達設(shè)定的值后，系統(tǒng)要能夠自動切斷氣泵的電源，停止充氣的功能。 我們把本設(shè)計初步分為以下幾個模塊,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

7、下，我們將對各模塊做具體分析、設(shè)計。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，以及一個電源控制監(jiān)測器。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)生一個差動的輸出信號。這種結(jié)構(gòu)的基本特性之一是它的差

8、動輸出電壓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，當四個橋臂電阻達到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零。利用壓力電橋獲得的壓力量模擬值通過ADC0809轉(zhuǎn)換后即可供單片機分析使用。這二個方案都是基于單片機控制的，都能準確的采集獲得輪胎內(nèi)當前壓力值。但是，前一種方案SPl2壓力傳感器價格昂貴，應(yīng)用也不是很廣；第二種方案采用壓力電橋價格低、應(yīng)用范圍廣、技術(shù)成熟，而且實驗室有現(xiàn)成的實驗器材。通過以上比較，綜合個方案利弊，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

9、的啟停。由于本設(shè)計需要設(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)計與需求?？紤]到鍵盤需要設(shè)置0-9十個數(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)的當前壓力值?？紤]到設(shè)計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”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

10、。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，在考慮到價格低廉、使用方便、電路簡單等要求，充氣模塊我們選用繼電器驅(qū)動氣泵工作；控制模塊選用AT89C51作為輪胎自動充氣壓力控制系統(tǒng)的控制核心。2.3 總體方案設(shè)計通過上述討論我們可以看出，本設(shè)計輪胎自動充氣壓力控制系統(tǒng)是基于滿足設(shè)計要求的前提并且根據(jù)理論上的可實現(xiàn)性和硬件上的經(jīng)濟實用性，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輪胎自動充氣壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3 硬件電路設(shè)計3.1 壓力檢測電路輪胎自動充氣壓力控制系統(tǒng)要根據(jù)輪胎內(nèi)壓力當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

11、使用到壓力應(yīng)變傳感器。電阻應(yīng)變式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、液體的動態(tài)和靜態(tài)的壓力的測量。如對內(nèi)燃機管道和動力設(shè)備管道進出、出氣孔流液的壓力、發(fā)動機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)標準有：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，通過對電路輸出電壓和標準壓強的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學模型，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。其中測量電路中最主要的元器件就

12、是電阻應(yīng)變式傳感器。設(shè)計還利用了運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。圖3-1壓力檢測電路原理圖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。當膜片上受到壓力使得電橋不平衡，從而產(chǎn)生一個差動的輸出信號，這種結(jié)構(gòu)的基本特性之一是它的差動輸出電壓U與偏置電壓U成正比關(guān)系，當四個橋臂電阻達到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，當然它也能提供一種溫度補償最通用的方法。該電路三部分組成（1）電源電路部分；（2）電橋電路部分；

13、（3）放大電路部分。如圖所示，傳感器采用15V恒壓源Vcc供電，經(jīng)過與分壓(電容C1起濾波作用)，U2A起到電壓跟隨器的作用，所以點1、2、3三點處有相同電壓: (3.1 ) 根據(jù)上式，帶入數(shù)據(jù)， ，求得經(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， ，則當壓力傳感器受力時,電阻變化對應(yīng)的輸出電壓值為，由于<<1，則上式可化簡為 (3.2)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

14、A/D轉(zhuǎn)換時，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 所示圖3-3 ADC0809引腳圖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?？刂贫恕?（3）轉(zhuǎn)換時間為100s(時鐘為640kHz時)

15、，130s（時鐘為500kHz時） （4）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準。 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，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，當此信號有效時，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：啟動轉(zhuǎn)換信號。通常與單片機的寫信號線連接，啟動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，此時可通過數(shù)據(jù)線讀到轉(zhuǎn)換結(jié)果。 本

16、系統(tǒng)ADC0809與單片機和壓力傳感器連接如圖3-4所示。圖3-4單片機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輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，通過單片機P2.4引腳start送出一個正脈沖，從而啟動轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換完成后，EOC輸出一個由低到高的跳變沿，經(jīng)過一個非門取反變?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；通過單片機讀程序，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字讀入片內(nèi)，進行相應(yīng)操作后顯示在數(shù)碼管上。3.3顯示電路本設(shè)計采用LED數(shù)碼管進行顯

17、示是因為LED數(shù)碼管具有以下幾個優(yōu)點：(1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。(2)發(fā)光響應(yīng)時間極短(<0.1s)，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，為位選端主要進行位控制，斷選端則是進行字符控制，數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方法，說明如下。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動： 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進位器進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×84

18、0根I/O來驅(qū)動，要知道一個89C51單片機可用的I/O才32個。故實際應(yīng)用時必須增加驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。（2）動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"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，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM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

19、通的數(shù)碼管就不會亮。透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為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)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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，不會有閃爍感，動態(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)計中過程中，我們查詢了大量與車胎壓強相關(guān)的資料得知汽車輪胎壓強一般在1.5-2.2bar （即150-220kpa）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

20、-5所示：圖3-5數(shù)碼管顯示電路如上述電路圖所示，數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，系統(tǒng)段選碼和位選碼均是通過74HC573分時送出。74HC573是八個透明的D 型鎖存器，當使能C為高電平時，Q 輸出將隨數(shù)據(jù) D的輸入而變。當使能C為低電平時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。當系統(tǒng)需要顯示數(shù)碼時，先通過單片機引腳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；此后，單片機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，點亮選中的數(shù)碼管，并延時1ms；

21、以此為原理第二個、第三個數(shù)碼管一次被點亮；最后重復(fù)上述過程。3.4 鍵盤電路由于本設(shè)計需要設(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)計與需求?？紤]到鍵盤需要設(shè)置0-9十個數(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。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。圖3-7陣鍵盤原理圖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

22、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，確定是哪個鍵按下，在確認有鍵按下后，就可以進入相應(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。圖3-8電磁繼電器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)。當該引腳輸出高電平時，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；當輪胎的氣充足后，pump引腳輸

23、出低電平，使三極管截止，則繼電器不會產(chǎn)生吸合力，從而斷開了氣泵的工作。3.6電源電路51單片機正常工作電壓為5V，因此我們設(shè)計了電源電路為單片機工作供電。如下圖3-9是為單片機提供電源的電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓芯片7805， 來為單片機提供穩(wěn)定的5V的直流電壓。圖3-9電源電路圖3.7復(fù)位電路復(fù)位電路的主要功能是使單片機進行初始化，在初始化的過程中需要在復(fù)位引腳上加大于24個時鐘周期的高點平。本設(shè)計復(fù)位電路如圖3-9所示：圖3-10復(fù)位電路3.8 時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

24、準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機發(fā)出時鐘信號。如圖3-11為單片機時鐘電路圖3-11單片機時鐘電路4 軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括壓力檢測及數(shù)模轉(zhuǎn)換程序、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P2.4引腳start送出一個正脈沖，從而啟動轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換完成后，EOC輸出一個

25、由低到高的跳變沿，經(jīng)過一個非門取反變?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，。AD轉(zhuǎn)換流程如圖4-1所示。 圖4-1 A/D轉(zhuǎn)換流程4.2數(shù)碼管顯示程序設(shè)計本設(shè)計數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式，通過單片機引腳分別送出相應(yīng)位選碼，選通相應(yīng)數(shù)碼管，再用單片機輸出相應(yīng)段選碼，點亮選中的數(shù)碼管，并延時1ms；以此為原理第二個、第三個數(shù)碼管依次被點亮，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

26、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。 圖4-3鍵盤掃描流程圖4.4外部中斷0服務(wù)程序設(shè)計本設(shè)計采用外部中斷0監(jiān)測A/D是否完成，當完成后觸發(fā)中斷，在中斷處理中獲得此時輪胎氣壓值，比較是否達到設(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4.5系統(tǒng)總體程序設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)工作開

27、始首先調(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，啟動氣泵開始工作，啟泵啟動后應(yīng)該立即調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序及顯示子程序，動態(tài)的顯示輪胎內(nèi)的氣壓，以及比較現(xiàn)在的氣壓是否達到用戶的要求。由于LED顯示是動態(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，這樣做不僅實時性強，可以讓用戶了解輪胎內(nèi)氣壓的變換，而且可以增強LED顯示亮度。此外，在設(shè)計過程中，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相關(guān)的資料得知汽車輪胎壓強一般在1.5-2.2bar （即150-220kpa）比較

28、適宜，具體冬夏也有少許差別。故在考慮到實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)計總流程圖。圖4-5 軟件設(shè)計總流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試在對系統(tǒng)調(diào)試過程中，由于實驗室的偉福LAB6000試驗箱，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，我們在不影響實驗效果的前提下，對設(shè)計進行了稍微調(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。我們用一個可調(diào)電阻代替壓力傳感器，用一個發(fā)光

29、二極管代表氣泵?？烧{(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)定值一段時間。圖5-2設(shè)定充氣值（3）輪胎內(nèi)初始氣壓檢測結(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)碼管亮代表氣泵工作，對輪胎進行充氣。圖5-3輪胎內(nèi)初始氣壓（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。圖5-4

30、輪胎充氣過程（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，當壓力達到設(shè)定值以后，單片機控制的發(fā)光二極管自動熄滅，即氣泵自動停止工作，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)試試驗我們得出結(jié)論，此次設(shè)計基于89C51的輪胎自動充氣壓力控制器，穩(wěn)定性很好，可重復(fù)性號，能夠很好的完成輪胎自動充氣的任務(wù)。6總結(jié)本次單片機課程設(shè)計歷時兩周，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，對整個系統(tǒng)有了一定的認識，通過討論，爭辯，有了清晰的思路，又經(jīng)過畫圖，修改，到最終確定整個設(shè)計方案，做出完整的實驗報告，在這個過程中我們收獲很

31、多。從方案選擇的激烈討論，到查找每個芯片引腳功能和用法，從對芯片工作原理的熟悉，到實際應(yīng)用編程的斟酌，這個過程中的每一個小的步驟都有我們犯下的錯誤，也有我們改正錯誤后學到知識的喜悅。當然這個設(shè)計的成功完成，是我和我的小伙伴們共同努力的結(jié)果。此外，在以前學習時我學習軟件花費的精力遠比硬件多的多，在對單片機的實踐學習，也是基于在自己買來的開發(fā)板上，根據(jù)別人設(shè)計好的原理圖根據(jù)其工作原理，在例程基礎(chǔ)上改來改去、模仿設(shè)計，所以在硬件設(shè)計過程中，遇到了很多困難。也正是遇到的這些問題提醒了我，在以后的學習過程中，要注重對硬件的學習。參考文獻1 張迎新單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）M北京：國防工

32、業(yè)出版社，20042 偉福LAB6000系列單片機仿真實驗系統(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，2006 4 夏路易 石宗義Protel 99se電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京： 北京希望電子出版社，20065何立民編著.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京M：北京航天航空大學出版社，19946 楊家成單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計北京：清華大學出版社，20077 鄧興成單片機原理與實踐指導(dǎo)北京：機械工業(yè)出版社，20108 李朝青編著.單片機原理及接口技術(shù).北京M：北京航天航空大學出版社，19949 潘新民，王燕芳編著.微型計算機與傳感器.北京M：人民郵電出版社，1998

33、10 何立民. 單片機應(yīng)用技術(shù)選編M. 北京航空航天大學出版社,200311 王化祥，張淑英,傳感器應(yīng)用及原理.天津M：天津大學出版社，199112賴麒文.8051 單片機 C語言徹底應(yīng)用. 北京M:科學技術(shù)出版社，200213童長飛. C8051F系列單片機開發(fā)與 C語言編程 M .北京:北京航空航天大學出版社,2005.附錄A 系統(tǒng)原理圖 附錄B 源程序清單#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dula=P20;sbit wela=P21;sbit adc_out=P2

34、2;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= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0;/子程序聲明void delay(uint z);/延時函數(shù)uchar keyscan(); /鍵盤掃描程序display(uchar bai,uchar shi,uchar ge);/數(shù)碼管顯示程序/

35、主程序void main()uchar a,b,c,d,e;/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=keyscan();while(t=0) t=keyscan();b=t;t=0;t=keyscan();while(t=0) t=keyscan();c=t;t=0;t=a*100+b*10+c;/設(shè)定值/顯示設(shè)定值d=50;while(d-) display(a,b,c);/等待啟動氣泵開始工作pump=1;/啟動AD轉(zhuǎn)換EA=1;IT0=1;EX0=1;start=0;start=1; start=0;delay(10);while(1) display(high,mid,low);delay(10); /中斷服務(wù)程序void INT_0 () interrupt 0 using 1EA=0;enable=1;adc_out=1;adc_out=0;k=P0;if(k<t)high=k/100;mid=k/10-10*high;low=k%100;enable=0;start=0;start=1;