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毕业设计-单片机电动车测速系统设计.doc

毕业设计-单片机电动车测速系统设计

林麗麗ninyLAMs
2017-11-11 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《毕业设计-单片机电动车测速系统设计doc》,可适用于综合领域

毕业设计单片机电动车测速系统设计毕业设计(论文)说明书摘要随着科技的迅速发展单片机的应用也越来越广泛并带动传统控制检测技术不断更新。现在的车速表大多是电子式的用LED数码管或LCD即时显示显示更加直观。电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。本次设计给出了以ATC为核心利用单片机的运算和控制功能并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案以及串口数据存储电路和系统软件。该方案由于使用了数码管显示模块和EPROM以及高效快速算法因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形:信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大,以降低对待测信号的幅度要求波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号。通过单片机的设置可使INT引脚能够对内部定时器T的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的期)。速度显示部分采用数码显示,所得的数据采用IC总线,并通过EPROM来存储,因而节省了所需单片机的口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程。本方案实现了电动车速度即时显示并可通过控制两个按键显示速度或里程同时加入了超速语音报警功能使之更加人性化。关键词:单片机霍尔传感器数码显示语音报警DCDC变换器I毕业设计(论文)说明书AbstractWiththerapiddevelopmentoftechnology,moreandmorewidespreadapplicationofmicrocomputer,andpromotethetraditionalcontroldetectiontechnologyconstantlyupdatedMostofthecurrentelectronicspeedometer,andwiththeLEDdigitaltubeorLCDdisplayrealtime,displaymoreintuitiveElectronicspeedometerflexibleshaftusingthecontactspeedsensorinsteadofdriving,speedtablescanbeinstalledwithoutdistan当高保证在以下所以此项误差一般可以忽略。根据以上分析误差主要来自时标信号脉冲计数误差即:d,ddfNN,,,,,,TfNmTm,()若精度要求为a即:df,,af(),,maT()综合式()和式()即可确定值:m,Tm,,maTT()在实际计算过程中以每个测试周期中的第一个转速周期作为求T解m值的试算脉冲。得到m的下限值再由测试周期计算出m的上限值从中取一个合适的整数值作为当前测试周期内的转速脉冲分颓值由于固定转速计算精度所以转速越高m值越大转速越低m值越小。这样既保证了转速计算精度又提高了低速检测的实时性。精度自适应方法的软件设计关键在于计算出每个测试周期内的m的值。由于T在具体的检测系统中是已知的由式()可知求m的T上限值只须求出此测试周期内的值。利用ATC单片机中的定时器,计数器T。的门控位GATE测量INTO(P)引脚上出现的转速脉冲河南理工大学毕业设计(论文)说明书宽度(的值即为转速脉冲宽度的倍。同理利用的值可求出的TTm下限值。然后再用插值法从下限值和上限值得到一个整数值(即为当前测试周期内的分频值。求出值后再按多倍周期法的转速计算公式m利用C单片机的定时器,计数器在时间内对时标脉冲进行mT计数其值为N这样即可求出车速。河南理工大学毕业设计(论文)说明书系统硬件设计单片机主控电路单片机概述ATC是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS位单片机片内含kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和bytes的随机数据存储器(RAM)器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产兼容标准MCS指令系统片内置通用位中央处理器和Flash存储单元功能强大atc单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,它具有如下主要特性:和MCS产品的兼容K字节可重编程闪速存储器耐久性:,写,擦除周期V,V的操作范围全静态操作:Hz,MHz两级加密程序存储器位内部RAM根可编程IO引线两个位定时器计数器六个中断源可编程串行UART通道直接LED驱动输出片内模拟比较器低功耗空载和掉电方式ATC是一个有个引脚的芯片,引脚如图所示,与内部结构进行对比可发现,ATC减少了两个对外端口(即P、P河南理工大学毕业设计(论文)说明书口),使它最大可能地减少了对外引脚,因而芯片尺寸有所减少。ATC引脚图所示。图ATC引脚图ATC芯片的个引脚功能为:Vcc:电源电压。P口:P口是一位双向IO口。P和P要求外部上拉电阻。P和P还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN)和反相输入(AIN)。P口输出缓冲器可吸收mA电流并能直接驱动LED显示。当P口引脚写入“”时,其可用作输入端。当引脚P,P用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(I)。P口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。ILP口:P口的P,P、P是带有内部上拉电阻的七个双向I引脚。P用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用IO引脚而不可访问。P口缓冲器可吸收mA电流。用作输入时,被外部拉低P口引脚将用上拉电阻而流出电流(I)。P口还用于IL实现ATC的各种功能,如下表所示。P口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST:复位输入。RST一旦变成高电平,所有的IO引脚就复位到“”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需个振荡器或时钟周期。河南理工大学毕业设计(论文)说明书XTAL:作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。XTAL:作为振荡器反相放大器的输出。表P口的功能P口引脚功能PRXD(串行输入端口)PTXD(串行输出端口)DDPINT(外中断)PINT(外中断)PTO(定时器外部输入)PT(定时器外部输入)复位电路C的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器用来抑制噪声在每个机器周期的SP,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次然后才能得到内部复位操作所需要CC的信号。VCCJPRSTVppVCCP(RXD)PP(TXD)PXTALPXTALPRP(INT)PP(INT)PP(T)P(AIN)P(T)P(AIN)PGNDATC图C复位电路BB复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。按键手动复位电路见图。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间AATitleSizeNumberRevisionBDate:MaySheetofDrawnBy:桌面毕业设计单片机测速tangleiddbFile:C:DocumentsandSettingsAdministratorQZD河南理工大学毕业设计(论文)说明书不超过ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用MHZ时C取uF,RD取KΩ。除了上电复位外有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。时钟频率选用MHZ时C取uF,Rs取ΩR取KΩ。K晶振电路C晶振电路由晶振和两个负载电容组成。晶振电路部分电路连接如图所示。pFXMCpFC图晶振电路连接图晶振是给单片机提供工作信号脉冲的这个脉冲就是单片机的工作C速度。比如此系统所用的MHz晶振单片机工作速度就是每秒M。在调试时要注意将PC串口波特率设为。至于两个电容的大小它是根据晶振厂家提供的晶振要求选值的换句话说晶振的频率就是在它提供负载电容下测得能最大限度的保证频率值误差。两个电容取值都是相同的大部分在二十、三十pF没有相同电容的情况下可以用两个相差不大电容代替但不能相差太大容易造成谐振不平衡容易造成停振或者干脆不起振。晶振电路在本系统中是并联方式最后连接在ATc的、引脚。BBATitleASizeNumberRevisionBDate:JunSheetof毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:File:E:河南理工大学毕业设计(论文)说明书变换电路设计由于电动车电瓶的电源电压大多是VVV等所以把电瓶电源V转换为单片机所需要的电压V本系统采用的是MC制作的降压变换电源。MC引脚图及原理框图如图所示:ESQ开关管集电极驱动管集电极TRDTC开关管发射极电流检测振荡器CTAV定时电容比较器Vref地比较器反向输入参考源B图MC引脚图及原理框图MC是一单片双极型线性集成电路,专用于直流直流变换器控制部分片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,能输出A的开关电流它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。特点:能在V的输入电压下工作短路电流限制低静态电流输出开关电流可达A(无外接三极管)输出电压可调工作振荡频率从HZ到KHZ。MC是一种开关型高效DCDC变换集成电路。它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。DD河南理工大学毕业设计(论文)说明书MCDCTINRSCLVinuHVLRVoutVCKuHRuKCCuuCC图降压变换电源用MC制作的降压变换电源其特点是VI=V,Io=mA时线性调整率为mV,负载调整率为mV,纹波电压为mV。如果加一级滤波器(如图中所示)输出纹波降为mV变换效率为,短路限制电流为A。传感器电路设计在信号脉冲发生源上本系统采用的是开关型霍尔传感器。以磁场作为媒介利用霍尔传感器可以检测多种物理量如位移、振动、转速、加速度、流量、电流、电功率等。它不仅可以实现非接触测量并且采用永久磁铁产生磁场不需附加能源。另外霍尔传感器尺BB寸小、价格便宜、应用电路简单、性能可靠因而获得极为广泛的应用。除了直接利用霍尔传感器外还利用它开发出各种派生的传感器。金属或半导体薄片的两个端面通以控制电流Ic并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势Uh称为霍尔电势或霍尔电压(如图l所示)。霍尔电势Uh=KhIcB(其中Kh为霍尔元件灵敏度它与所用的材料及几何尺寸有AATitleSizeNumberRevisionBDate:JunSheetof毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:File:E:河南理工大学毕业设计(论文)说明书关)。这种现象称为霍尔效应而用这种效应制成的元件称为霍尔元件。由于霍尔元件输出的电压信号较小并且有一定温度误差目前已较少直接使用霍尔元件作传感器。霍尔传感器原理图如图所示。图霍尔传感器磁场效应本系统采用开关型霍尔传感器AE。开关型霍尔传感器是一种集成传感器它内部含有霍尔元件、放大器、稳压电源、带一定滞后特性的比较器及集电极开路输出部分等如图所示。图开关型霍尔传感器内部结构图开关型霍尔传感器的工作特性如图所示。图开关型霍尔传感器工作特性河南理工大学毕业设计(论文)说明书当外加的磁感应强度超过动作点Bop时传感器输出低电平但磁感应强度降到动作点Bop以下时传感器输出电平不变一直要降到释放点BRE时传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与Bre之间的滞后(或称为回差)使开关动作更为可靠。图霍尔传感器检测转速示意图霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。同样道理根据圆盘(车轮)的转速再结合圆盘的周长就是计算出物体的位移。如果要增加测量位移精度可以在圆盘(车轮)上多增加几个磁钢。由于传感器内部为集电极开路输出所以需外接一个上拉电阻其DD阻值与电源电压大小有关一般取,k如图所示。VCCRLKVoutSNHCCBBAATitleSizeNumberRevisionBDate:MaySheetofFile:E:毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:河南理工大学毕业设计(论文)说明书图传感器输出电路信号处理电路设计系统的信号预处理电路由二级电路构成第一级是由开关三极管组成的零偏置放大器采用开关三极管可以保证放大器具有良好的高频响应。当输入信号为零或负电压时三极管截止电路输出高电平而当输入信号为正电压时三极管导通此时输出电压随着输入电压的上升而下降这使得速度里程表既可以测量任意方波信号的频率也可以测量正弦波信号的频率。由于放大器的放大功能降低了对待测信号的幅度要求因此系统能对任意大于V的正弦波和脉冲信号进行测量。预处理电路的第二级采用带施密特触发器的反相器DMLS来把放大器生成的单相脉冲转换成与COMS电平相兼容方波信号同时将输出信号加到单片机的P口上。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于VT即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时波形的上升沿将明显变坏当传输线较长而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的VT和VT设置得合适均能受到满意的整形效果。信号预处理电路如图所示。河南理工大学毕业设计(论文)说明书VCCRkDDUP(T)RDMLSINPUTNPN图信号预处理电路图存储器电路设计IC总线概述IC总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上器件之间传CC送信息并根据地址识别每个器件不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。采用IC总线标准单片机或IC器件其内部不仅有IC接口电路而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立模块通过软件寻址实现片选减少了器件片选线连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线还可对该单元的工作状况进行检测从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。传统的单片机串行接口发送和接收一般都各用一条线如MCS系列的TXD和RXD而IC总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送或接收方式。当某个器件向总线上发送信息时它就是发送器(也叫主器件)而当其从总线上接收信息时又成为接收器(也叫从器件)。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。IC总线的控制完全由挂接BBAATitleSizeNumberRevisionBDate:MaySheetof毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:File:E:河南理工大学毕业设计(论文)说明书在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上既没有中心机也没有优先机。IC总线的数据传送格式是:在IC总线开始信号后送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的其中前位为地址码第位为方向位(RW)。方向位为“”表示发送即主器件把信息写到所选择的从器件方向位为“”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较如果与主器件发送到总线上的地址一致则该器件即为被主器件寻址的器件其接收信息还是发送信息则由第位(RW)确定。在IC总线上每次传送的数据字节数不限但每一个字节必须为位而且每个传送字节后面必须跟一个认可位(第位)也叫应答位(ACK)。数据的传送过程如图所示。每次都是先传最高位通常从器件在接收到每个字节后都会作出响应即释放SCL线返回高电平准备接收下一个数据字节主器件可继续传送。如果从器件正在处理一个实时事件而不能接收数据时(例如正在处理一个内部中断在这个中断处理完之前就不能接收IC总线上的数据字节)可以使时钟SCL线保持低电平从器件必须使SDA保持高电平此时主器件产生个结束信号使传送异常结束迫使主器件处于等待状态。当从器件处理完毕时将释放SCL线主器件继续传送。存储器电路ATC是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM它是内含位存储空间具有工作电压宽(,V)、擦写次数多(大于次)、写入速度快(小于ms)等特点。ATC的、、脚是三条地址线用于确定芯片的硬件地址。在ATC试验开发板上它们都接地第脚和第脚分别为正、负电源。第脚SDA为串行数据输入输出数据通过这条双向IC总线串行传送在ATC试验开发板上和单片机的P连接。第脚SCL为串行时钟输入线在ATC试验开发板上和单片机的P河南理工大学毕业设计(论文)说明书连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个K的电阻上拉。第脚需要接地。ATC中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后该地址寄存器自动加以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间一次操作可写入多达个字节的数据。ATC是CMOS位串行EPROM在内部的组织成位。ATC的特点是具有允许在简单的二线总线上工作的串行接口和软件协议。在本设计中用芯片ATC的SDA端与单片机的P口相连SCL端与单片机的P口相连。因为在这个IC总线上只有一个器件所以把ATC的地址设为即把A、A、A都接地。单片机计算出来的里程数据通过SDA、SCL向ATC输送数据。单片机首先向ATC发送写信号当确认后从单片机内部的数据储存单元提取数据然后向ATC的内部地址传送数据。当显示里程时单片机首先向DDATC发送读信号然后确认后单片机从ATC内部的地址向单片机的读出单元字节读出数据供显示所用。与单片机的接口如图所示。VccKKRSTVppVCCP(RXD)PP(TXD)PXTALPXTALPP(INT)PAVCCP(INT)PAWCP(T)P(AIN)ASCLP(T)P(AIN)VssSDLPGNDATCATCCC图ATCO与单片机的接口电路BBAATitleSizeNumberRevisionBDate:MaySheetof毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:File:E:河南理工大学毕业设计(论文)说明书报警电路设计电动车行使超过预设速度时提供语音报警的电路应用讲述语音报警电路的核心是WTV语音芯片。之所以选择WTV语音芯片作为电动车超速报警器电路的核心是因为WTV语音芯片不仅仅能满足电动车超速报警器性能各种要求而且芯片价格便宜外围电路简单容易制作最重要是语音内容可以由自己决定选用。我们先来认识一下WTV语音芯片根据语音芯片的各项功能规划一下电动车超速报警器的工作框图然后设计出整套电动车超速报警器。语音芯片概述WTV语音芯片是一款功能强大的一次性编程语音芯片工作电压范围为DC,V所加载的语音为K采样率时播放时间可达到秒音频输出为DAC和PWM模式PWM输出时能直接推动WΩ扬声器声音清晰洪亮。芯片特点:可编程一次性烧录(OTP)语音芯片。KHZ频率时语音长度可分别达到秒、秒、秒、秒。内置bitsDAC数字仿真转换器(DAC)内置PSG语音合成器和音质优化算法音质高。PWM和DAC两种语音输出方式。可任意插入静音且不占用语音的空间。相同语音可重复调用且不占用语音空间。多种工作模式:按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、串口控制模式等。播放语音时BUSY脚可根据需要设定输出高电平或低电平。内置W喇叭直推线路(DirectDrive),不需要外加器件,音质与音量比传统"Cout三极管"更佳,且耗电量更少。工作电压范围:V至V。省电模式时耗电uA在省电模式下芯片上电后秒钟或者语音停止播放后秒自动休眠。DIP、SOP、SSOP、QFP等多种封装形式可供选择。强大的可编程能力可以根据需要定制各种繁杂的功能。可选择语音控制方式有按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、串口控制模式。按键模式下又有脉冲可重复触发、脉冲不可重河南理工大学毕业设计(论文)说明书复触发、电平保持可循环触发、电平保持不循环触发等十几种触发方式。控制模式、触发方式和报警语音可以由上位机软件随意进行更改、设定WTV语音芯片可根据自身的设计要求应用在多种场合中。在很多需要高音质、功能灵活多变等要求的产品中WTV系列语音芯片是最具性价比的方案之一也是在某些场合替换ISD系列语音芯片的最佳选择~WTV语音芯片的语音段数如表所示:表WTV语音芯片语音段数工作模式所对应的最多语音段数封装形式语音长度按键模式按键组合并口模式串口模式DIP秒段段段段SSOP秒段段段段语音报警电路当电动车的行使速度达到或超过测速器预设速度时测速器单片机往外发出一个低电平直接拉低IO口P的电平使WTV语音芯片被触发点亮报警指示进行提示并触发语音进行报警。由于测速器送出的电压是恒定的只要超速就一直有电压输出并且要求持续提供语音报警直到电动车速度低于预设速度为止。这是一种电平保持供给的信号我们在上位机软件上将WTV芯片的控制方式设置为按键模式触发方式为电平保持可循环触发。按键控制模式指所定义的管脚可以直接触发芯片放音即每一个管脚可控制播放一段语音。每个开关的触发方式可单独设置按键控制模式的防抖动时间为:ms端口的分配如表所示。河南理工大学毕业设计(论文)说明书表按键控制模式端口分配管脚封装形式TTTTTTTTDIPKKKKSOPKKKKKKKKKKKKSSOP该芯片采用的触发方式为电平保持可循环触发。可循环触发为负脉冲触发时序图如图所示。当IO口检测到有下降沿时(该IO口对地短路一下)触发播放语音。在语音播放期间再检测到下降沿芯片会打断正在播放的语音重新播放。只要脉冲可重触发有下降沿信号就重新播放。KGroupGroupGroupVOICEOUTBUSY图可循环触发时序图电平保持触发方式如图所示。当IO口为低电平时保持播放高电平则停止。当第一遍结束后还保持低电平则继续重新播放直电平保持到转变为高电平才停止。只要是低电平则有声音高电平没声音。KGroupGroupGroupVOICEOUTBUSY图电平保持触发时序图河南理工大学毕业设计(论文)说明书在这里我们先做一个简单又能满足大部分车主要求的电动车超速报警器也就是说只在语音芯片里面录制一段报警语音DIP封装的WTV语音芯片可支持段语音的播放所以选用DIP封装的WTV语音芯片就能够满足这些要求了。如果需要特殊制作豪华型的多段语音报警的汽车超速报警器可以选用SSOP封装的WTV语音芯片在SSOP封装模式下最多可提供段语音的播放。其工作框图如图所示。单报警指示灯WTV片语音芯片机图超速报警器工作框图电路中IO口P被定义为语音触发脚因目前只用到一个IO口触发语音播放所以其他IO口暂时被腾空。R为下拉电阻用于在触发时减小WTV语音芯片的功耗当汽车的行使速度超过测速器上预设的速度时测速模块上单片机就会往外传送出一个低电平直接拉低IO口P的电平使WTV语音芯片被触发触发后BUSY脚导通BUSY指示灯就是超速报警状态指示灯被点亮然后开始播放报警语音提醒司机当前速度已经超出了预设的速度需要减慢速度行使。车速减慢后测速器输出高电压根据电瓶保持触发方式触发状态被停止WTV语音芯片关闭超速报警状态指示灯和停止播放报警语音。电路由C、Q、R、R和D组成上电复位电路每次上电前自动给WTV语音芯片进行复位以确保WTV语音芯片能处在最好的工作状态。WTV语音芯片震荡模式为RC震荡震荡频率是MHz根据WTV语音芯片内部特性选取了外部震荡电阻R为KΩ。R、R、C和C组成WTV语音芯片的内置功放外部反馈电路R、R阻值的大小直接影响到SPEAKER声音的大小。电路外围元器件少安装完毕后无需河南理工大学毕业设计(论文)说明书调试只要测速器在超速时有电压输出就能正常工作。电路图中的元件参数仅供参考实际应用时请根据不同的内容适当调整参数以达到最佳效果。图中的R、R、R、R、C、C、C、C等元件必须尽可能靠近IC的相应端口焊接。R为一个K的震荡电阻可以适当改变R的值可调整语音播放的速度改动区间:K~K太大或太小都可能会导致芯片工作不正常。调节R(反馈电阻)的大小可以改变音量其值越大音量越大。在主控单片机供电电压和语音芯片供电电压不兼容的情况下地址线或者数据线复位线所加的电阻可通过下列公式计算:(VinVout)Vin=Rn,一般如果是V单片机作为主控的话建议Rn的值为到欧之间。电路图如图所示。VDDVRSPEAKERVKKKRRCVuFCLEDCREQLINEQLOUTRKAUDIOLAMPNKCRVCCAMPPBUSYBUSYVDDKRFREQGNDVPPRESETBPPDRPPCQWTV语音芯片PRCC图超速报警器语音部分电路图显示电路设计本设计显示模块用HC驱动数码管显示HC是高速硅门CMOS器件与低功耗肖特基型器件引脚兼容。HC是位边沿触BBAATitleSizeNumberRevisionBDate:JunSheetof毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:File:E:河南理工大学毕业设计(论文)说明书发式移位寄存器串行输入数据然后并行输出。数据通过两个输入端(DSA或DSB)之一串行输入任一输入端可以用作高电平使能端控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起或者把不用的输入端接高电平一定不要悬空。HC的引脚如图所示。图HC的引脚时钟(CP)每次由低变高时数据右移一位输入到QQ是两个数据输入端(DSA和DSB)的逻辑与它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位(MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效同时非同步地清除寄存器强制所有的输出为低电平。,门控串行数据输入,异步中央复位,符合JEDEC标准NOA,静电放电(ESD)保护:,多种封装形式,额定从C至C和C至C。数码管,驱动电路等组成显示电路使用共阳数码管。PP为数码管的动态扫描位驱动。PP作数码段码输出。显示电路如图所示。河南理工大学毕业设计(论文)说明书速度显示电路掉电保护电路设计为了用户方便、节省电能本设计加入了系统自动开启与关断功能。当电动车由静止开始移动时系统自动开启。当电动车的速度小于KMH(型)时系统认为电动车已停止经过S的延时系统关断电源单片机进入掉电状态。如果在l秒内测量电路没有脉冲输出则系统自动判定自行车已停止移动此时单片机将POWERC端置高电平将大部分芯片的电源切断只给单片机和测量电路继续供电而后单片机进入掉电状态此时单片机最小电流可到uA这样整个系统的耗电可保持在uA级用电池供电可正常保持近一年。单片机允许在电压低至V甚至更加小一些的电压供电时。仍然可以保证其最基本的运行(对外部输入输出功能将会失效或者停止)。电池在主电源失去时对单片机的继续运行提供能源此时的电池能源是非常宝贵的往往都是以“uA”级进行计算。而且还有一个不能避免的结果就是随着保护时间的延长电池的电量也会用完的。所以保护河南理工大学毕业设计(论文)说明书电路有一个最长保护时间的参数使用中不能超过否则保护就会失效。当电池经过保护时间的使用之后就需要补充电能以便下一次保DD护时能够“酒足饭饱”地投入保护工作。所以又有一个如何给电池充电的问题。归纳一下:就是电池在主电源正常供电时需要由主电源对其进行充电当主电源失去一时又由电池放电以保持单片机系统的运VDVCCRSTVpp行。图就是一个标准的掉电保护电路。(VCC=V)。PP(RXD)PP(TXD)DRPXTALPXTALPP(INT)PP(INT)P(AIN)P(T)P(AIN)P(T)GNDPRATCDCC图掉电保护电路当主电源正常时单片机由VCC(V)电源供电此时VCC(V)电源通过D和R对保护用电池进行充电以保证电池电量的充足。适当选择R的大小可以保证充电电流和充电时间都比较合理。例如:需要对V*mAH的电池充电充电时间选择在小时左右我们就选择充电电流为mAR,(V)(是串连二极管的导通压降)。与电池并联的稳压二极管是防止电池过充电用的。放电BB路径是:电池通过RR对单片机供电端口进行供电供电电流通过RR之后会有压降到达单片机的VCC端口时电压就会比VAATitleSizeNumberRevisionBDate:JunSheetofFile:E:毕业设计单片机测速tangleiddbDrawnBy:河南理工大学毕业设计(论文)说明书低一般会在VV左右不要企图在这个时候提高单片机的供电电压这样反而会适得其反令单片机仍然工作于正常供电状态。对各单片机生产公司的各种单片机这个低供电电压会有某些差别调整电阻R在保证单片机能够保持运行的情况下耗用电流越小越好。数据处理过程待测信号经预处理电路后加至单片机的P(INT)引脚可为单片机测量信号周期提供有效的输入信号。单片机通过检测P引脚电平来决定是否启动测量周期程序。当该引脚为高电平时,系统处于等待状态要一直到该引脚出现低电平时才开始测周期。测量时首先将零赋给THO、TL两个寄存器以将定时器T的运行控制位TR置位同时也将ET置位以允许定时器T中断。然后再判断P引脚是否还为低电平如为低电平则等待,直到出现高电平再开始判断P引脚是否为低电平当其不是低电平时再等待。一旦出现低电平则立即复位TR终止定时器,以结束测周期程序。测周期过程中可能会发生定时器T的中断每发生一次中断则将R寄存器加一因此R实际上是周期值的高字节。测出的周期值存储在R、TH、TL三个寄存器中,然后将其转换成速度。速度是用车轮的周长除以脉冲周期得到的。由于所测周期的单位是μs因此在相除转换时应将被除数扩大倍以保证得出正确的速度。每秒进行一次里程数累加时可用当前的速度值加上一秒前的里程数得出当前的总里程数得出速度和总里程值放到EPROM中。通过s、s键可显示速度或里程值s键为速度键s键为里程键两个键可以随时设置。要显示的速度或里程放到R、R、R三个寄存器后即可调用转换BCD代码模块以将数据值转换成压缩的BCD代码并显示处理。考虑到对响应时间的要求BCD代码模块采用快速算法。数据转变成相应的压缩BCD代码后可调用显示消多余零和显示数据存储模块并将要显示的数据值通过查表转换成相应数据的段码放到显示缓冲区以备显示。当然,编程时要把十进制数据的河南理工大学毕业设计(论文)说明书相应段码放在表格中这样才能进行查表以得到相应数值的段码。此过程的另一个重要目的是消除最高有效位前面的多余零以使多余零的段码处于不显示状态从而保证数据以正常的格式显示出来。最后将显示缓冲区的位段码经串口送至液晶显示模块进行显示。河南理工大学毕业设计(论文)说明书系统仿真与分析仿真结果图图河南理工大学毕业设计(论文)说明书仿真分析由于信号处理电路已把脉冲信号转化为方波信号输入到单片机中且信号频率和方波周期是对应关系因此当改变信号频率时输入方波信号周期也随着发生变化显示的速度值也不一样。图图分别表示对应脉冲频率值为HzHz时的速度。经验证若继续改变脉冲信号频率值则显示速度继续发生变化脉冲信号频率越高对应的的速度值也越大这与现实生活中的相符合。因此本系统设计方案满足了测电动车即时速度的要求达到了预期目标。河南理工大学毕业设计(论文)说明书系统软件设计系统软件总流程图图系统主程序流程图总流程图如图所示。系统软件包括单片机初始化模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示等。河南理工大学毕业设计(论文)说明书速度处理子程序当电动车的行使速度达到或超过测速器的预设速度时测速器往外发出一个V的恒定直流电压WTV语音芯片在检测到这个电压后点亮报警指示灯进行提示并触发语音进行报警。由于测速器送出的电压是恒定的只要超速就一直有电压输出并且要求持续的提供语音报所警直到电动车速度低于预设的速度为止。速度处理子程序如图示。关里程指示灯,开速度指示调每圈时间转换为速度N是否超速关报警Y报警显示速度返回图速度处理子程序速度、里程以及报警模块处理程序如下所示:******************************************里程处理******************************************diss:setbpclrp开里程指示河南理工大学毕业设计(论文)说明书callquanscallplayretquans:movh,#movh,#movh,#movh,#movh,#hmovh,hmovfh,hmoveh,h被除数赋初值movah,#hmovh,#hmovh,fhmovh,eh除数赋初值jmpdivstret****************************************速度处理****************************************disv:setbp关里程显示clrp开速度显示callkmph调速度转换子程序mova,#ffhcjnea,h,dsp与设置速度比较超速报警setbp报警指示灯亮jmpexitdsp:clrp关报警指示灯callplay调显示子程序exit:ret显示子程序显示程序如下所示:**********************显示子程序play:movr,#ahmovr,#fehplayloop:mova,rmovp,a河南理工大学毕业设计(论文)说明书mova,ranla,#fhmovdptr,#tabmovca,adptrmovp,acalldelayms显示msincrmova,rjnbp,playoutrlamovr,ajmpplayloopplayout:movp,#ffh关显示rettab:dbfh,h,bh,fh,h,dh,dh,hdbfh,fh,h,ch,h,eh,h,hdbh河南理工大学毕业设计(论文)说明书总结与展望本设计以ATC为核心利用单片机的运算和控制功能并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案以及串口数据存储电路和系统软件。论文主要是在参考各种资料和相关的专业文献的基础上完成的所参考的专业文献在论文中已经列单出来但还有部分来源资料参差不齐不能在论文中详细列出在这里也说明一下。论文的整个制作过程的确不容易现在回想一下那段时日有艰辛的一面亦有喜悦的一面但整个过程总结来说还是蛮充实的毕竟在整个设计的过程中自己又对已经学过的专业课知识梳理了一下而且对于实际的应用和需求也参考了各个方面的资料所以整个设计过程下来自己整体的专业知识水平又进行了一次升华。本方案基本实现了电动车速度即时显示并可通过控制两个按键显示速度或里程但也存在两个不足之处:一是LED数码管只有两个当速度超过kmh时(当然电动车速度一般不超过该值)不能显示出来二是没有对小数位进行控制系统默认对速度里程值取整处理尽管算法很准确但是由于系统本身设置的原因测量值只能精确到个位。由于时间紧迫和个人水平不高的原因并没有能在毕业设计中解决这些问题这也是本次设计的瑕疵本人对此也感到很遗憾。随着科技的不断发展电子式车速表也在不断的完善中随着传感器的广泛应用电子式车速表的功能日益多样化如加入时钟电瓶电量显示等。河南理工大学毕业设计(论文)说明书致谢首先我要感谢我的论文指导老师李辉老师。本论文从题目的确定、写作、修改到最后定稿得到了李老师的悉心指导。特别是我多次向他询问论文中的一些不明白的问题时李老师总是耐心的为我讲解帮我分析。他严肃的教学态度严谨的治学精神和精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。在此谨向李辉老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。此外还要感谢我的同学他们在我的论文写作过程中给了我大的帮助。我最想对他们说的是:能够顺利完成论文是因为一路上有你们的支持谢谢~再次衷心地感谢李辉老师和所有在我论文写作过程中给予过我帮助的人们。对于这次毕业设计的制作我有很多的感触但是若要用完整的文字把它表达出来真的不知道该怎样写。回首四年的大学时光有值得回忆的美好往事也有不堪讲述的琐事有让我意气风发的成功也有让我垂头丧气的失败真的一言难尽。只希望能平淡的度过最后的这一段时光拿到毕业证和学位证满怀希望的地离开校园踏向工作岗位并在以后的工作中不断地学习让自己不断进步。最后感谢各位评审老师的评阅。由于本人水平有限论文中难免存在一些不足和错误请各位老师批评指正。河南理工大学毕业设计(论文)说明书参考文献余发山主编单片机原理及应用技术中国矿业大学出版社董爱华主编检测与转换技术中国电力出版社康华光主编电子技术基础数字部分(第五版)朱经利蒋玉亮等编著海尔家用洗衣机原理和维修人民邮电出版社孟庆龙,张鸿海等编著小鸭家用洗衣机原理和维修人民邮电出版社谢自美主编电子线路设计实验测试华中理工大学出版社张友汉主编电子线路设计应用手册福建科学技术出版社宋家友主编集成电子线路手册福建科学技术出版社吴金戌等编著单片机实践与应用清华大学出版社阎石编著数字电子技术基础高等教育出版社张顺兴编著数字电路与系统东南大学出版社赵家贵主编新编传感器电路设计手册中国计量出版社丁杰元主编单片机微机原理及应用机械工业出版社沙占友等主编单片机外围电路设计电子工业出版社河南理工大学毕业设计(论文)说明书附录A程序清单sdaequpEEPROM数据线sclequpEEPROM时钟线quanequh存放圈数*********************************orghjmpmainorghjmpintorgbhretiorghjmpintorgbhjmpinttorghreti********************************主程序*********************************orghmain:callclearl:jbp,keymovquan,#jmpdatainkey:jbp,keymovquan,#jmpdatainkey:jbp,keymovquan,#jmpdatainkey:jbp,errmovquan,#jmpdatainerr:callerrjmpldatain:callcmd车圈长度调入子程序movie,#bbh河南理工大学毕业设计(论文)说明书setbtrclrpcallreadeeprom数据调入l:jbp,long里程处理calldisv速度处理jmpllong:calldissjmpl***************************************初始化***************************************clear:movtmod,#h设置T门控方式一movtcon,#hINT,INT边沿触发setbpxINT中断优先级最高movsp,#h设置堆栈clrhclramovr,#fhclearloop:incrmovr,acjner,#h,clearloopmovp,#ffHp置高电平ret***************************************int:pushaccpushpswinchclracjnea,h,introminchcjnea,h,introminchintrom:callromwpoppswpopaccreti*************************************int:pushaccpushpsw河南理工大学毕业设计(论文)说明书clrex关外部中断一jnbh,intll判断标志位为未超速movh,#ffh超速处理movh,#ffhmovh,#ffhmovh,#ffhjmpintllintll:movh,tl计数单元保存movh,thmovh,hmovh,hintll:movtl,#计数单元清零movth,#movh,#movh,#clrhsetbexpoppswpopaccreti***************************************intt:pushaccpushpswinchclracjnea,h,timinchcjnea,h,timsetbhtim:poppswpopaccret*****************************************出错处理*****************************************err:cplPcalldelaymsRET*****************************************车圈长度调入子程序河南理工大学毕业设计(论文)说明书*****************************************cmd:mova,hcjnea,#,cmdmovfh,#moveh,#dhmovdh,#chmovch,#chmovfh,#h一公里转圈moveh,#fhjmpcmdoutcmd:cjnea,#,cmdmovfh,#hmoveh,#dhmovdh,#chmovch,#chmovfh,#h一公里转圈moveh,#chjmpcmdoutcmd:cjnea,#,cmdmovfh,#hmoveh,#dhmovdh,#chmovch,#chmovfh,#h一公里圈moveh,#hjmpcmdoutcmd:cjnea,#,cmdoutmovfh,#hmoveh,#dhmovdh,#chmovch,#chmovfh,#h一公里圈moveh,#ehcmdout:ret***************************************eeprom写***************************************romw:movr,#ah设置器件地址movbh,#eeprom首址movr,#h要送出数据首址河南理工大学毕业设计(论文)说明书movr,#共三个字节setbsdasetbsclclrsdamova,rcallsubsmova,bhcallsubswagain:mova,rcallsubsincrdjnzr,wagainclrsdacalldewsetbsclcalldewsetbsdaretsubs:movr,#hsubsloop:clrsclrlcamovsda,cnopsetbsclcalldewdjnzr,subsloopclrsclcalldewsetbsclrep:movc,sdajcrepclrsclretdew:nopnopret****************************************read:movr,#ah设置器件地址movbh,#eeprom首址movr,#h要送出数据首址河南理工大学毕业设计(论文)说明书movr,#setbsdasetbsclclrsdamova,rcallsubsmova,bhcallsubssetbsdasetbsclclrsdamova,rsetbacccallsubsmore:callsubrmovr,aincrdjnzr,moreclrsdacalldewsetbsclcalldewsetbsdaretsubr:movr,#rloop:setbsclcalldewmovc,sdarlcaclrsclcalldewdjnzr,rloopcjner,#h,lowsetbsdajmpsetoklow:clrsdasetok:calldewsetbsclcalldewclrscl河南理工大学毕业设计(论文)说明书calldewsetbsdaret*****************************************里程处理*****************************************diss:setbpclrp开里程指示callquanscallplayretquans:movh,#movh,#movh,#movh,#movh,#hmovh,hmovfh,hmoveh,h被除数赋初值movah,#hmovh,#hmovh,fhmovh,eh除数赋初值jmpdivstret****************************************速度处理子程序****************************************disv:setbp关里程显示clrp开速度显示callkmph调速度转换子程序mova,#ffhcjnea,h,dsp与设置速度比较超速报警setbp报警指示灯亮jmpexitdsp:clrp关报警指示灯callplay调显示子程序exit:ret*****************************************河南理工大学毕业设计(论文)说明书速度转换子程序(v=Lt)*****************************************kmph:movh,#movh,#movh,#movh,#movh,fhmovh,ehmovfh,dhmoveh,ch被除数赋初值movah,hmovh,hmovh,hmovh,h除数赋初值jmpdivst调除法子程序kkk:nopcallbcdst调bcd码转换子程序mova,hanla,#fhmovah,amova,hswapaanla,#fhmovbh,amova,hanla,#fhmovch,aret*************************************除法子程序**************************************divst:setbrssetbrs用寄存器clrcmova,ehsubba,hmova,fhsubba,hmova,hsubba,h河南理工大学毕业设计(论文)说明书mova,hsubba,ahjncdivoutmovr,#hdivloop:clrcmova,ehrlcamoveh,amova,fhrlcamovfh,amova,hrlcamovh,amova,hrlcamovh,amova,hrlcamovh,amova,hrlcamovh,amova,hrlcamovh,amova,hrlcamovh,amovf,cclrcmova,hsubba,hmovr,amova,hsubba,hmovr,amova,hsubba,hmovr,a河南理工大学毕业设计(论文)说明书mova,hsubba,ahjbf,divloopjcdivloopdivloop:movh,amova,rmovh,amova,rmovh,amova,rmovh,aincehdivloop:djnzr,divloopclrfdivout:clrrsclrrsjmpkkkdivout:setbfjmpdivout**************************************bcd码转换子程序**************************************bcdst:movr,#hclrcmovh,#movh,#bcdstloop:mova,ehrlcamoveh,amova,fhrlcamovfh,amova,haddca,hdaamovh,amova,haddca,hdaa河南理工大学毕业设计(论文)说明书movh,adjnzr,bcdstloopret****************************************显示子程序****************************************play:movr,#ahmovr,#fehplayloop:mova,rmovp,amova,ranla,#fhmovdptr,#tabmovca,adptrmovp,acalldelayms显示msincrmova,rjnbp,playoutrlamovr,ajmpplayloopdelayms:MOVR,#MOVR,#DLOOP:NOPDLOOP:DJNZR,DLOOPDJNZR,DLOOPRETplayout:movp,#ffh关显示rettab:dbfh,h,bh,fh,h,dh,dh,hdbfh,fh,h,ch,h,eh,h,hdbhEND河南理工大学毕业设计(论文)说明书附录B电路
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