基于单片机的公交车平顺性毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的公交车平顺性毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

方法虽然可以表现出振动的差异性，但是无法量化分析总体评价。 （ 4）吸收功率法 1968 年时，美国学者 A. Lee 与 F. Pradko 等提出了吸收功率法（ AP 法），包括之后的修正方法，即吸收功率的幅值频率分布法。 吸收功率法假定人体在一定范围内时是一个弹性系统，由于人体接收的振动能量可以传遍全身，由此得出吸收功率是振动能量的时间变化率。 吸收功率将人体承担的横向振动（前后与左右）、垂直 振动以及坐式时人体脚步的振动加在一起，运用数据来阐述评价。 吸收功率法共有两个特点：第一、这种评价方法通过物理量瓦特来表现指标，十分直观并且容易测量；第二、这种评价方法的指标在不同轴上测量时，最后可以统一汇总成一个单值。 同时，吸收功率法也可以进行时域分析，对于建立非线性系统模型而言是非常重要的。 但是该评价方法还有一些未能解决的问题，比方说该方法应该有一个平顺性评价的极限指标，但是这个指标会因不同的情况而产生数值变化，这显然是颇为不当的。 所以，吸收功率法并不适合成为公交车平顺性的评价方法。 （ 5）总乘坐值法 学 者 Janeway提出了舒适度系数法，即 Janeway准则，此方法在日本深受推荐。 同时在 IS02631/CD1991草案里引入“总乘坐值法”的概念，并且给出了加速度值同人主观感受之间的联系，同时将人体主观感受用 01 间的小数表示，用 1 表示舒适， 0 表示极不舒适。 下表 给出人体对不同加权加速度的主观感受与量化评价。 表 不同加权加速度对人体的主观感受与量化评价 9 Janeway 准则不仅综合了加权加速度均方根法在统计分析上的优点，而且结合了人体主观感受进行了量化，因此该准则可以较好地实际应用于公交车振 动平顺性的评价过程。 现根据上述表格中的加权平均加速度值，可以对相应的评价区间进行线性划分，得到以下公式： 1 0. 31 50. 480. 1 0. 9 0. 31 5 0. 480. 48 0. 31 50. 740. 15 0. 75 0. 48 0. 740. 74 0. 481. 15() 0. 25 0. 5 0. 74 1. 151. 15 0. 741. 830. 4 0. 1 1. 15 1. 831. 83 1. 152. 00. 1 1. 83 2. 02. 0 1. 830 2. 0xxxxxxZx xxxxxx                    由上式可以得出，分段区间近似线性，因此可以简化为：   )(xxxxxZ 简化后可得到：  1 8 3 1 )(xxxxxZ Z(x)是依据单次检测得出的平均加权加速度值来计算出的振动平顺性评价值。 如果该值越大，则表明人体在公交车乘坐过程中主观感觉越好，对于公交车的平顺性评价度也更高。 检测装置硬件 电路研究设计 [已改 ] 10 本论文提出的平顺性检测装置，应当对系统各个模块进行功能设计以及实现，论文主要通过单片机核心模块来连接其余功能模块，系统主要包含微处理器、液晶显示模块、加速度传感器模块以及数据存储模块等。 以下对上述的硬件模块的芯片分别进行介绍，并对电路连接予以说明。 单片机核心模块 [已改 ] 本设计采用 STC89C52 作为主控制系统；采用 1602 液晶显示作为显示部分；采用 ADXL345 作为加速度传感器。 本电路是由 STC89C52 单片机为控制核心，具有操作简单、高性能的优点。 系统硬件框图如下图 所 示： AT89S52L C D蜂 鸣 器温 度 传 感器湿 度 传 感器加 速 度 传感 器A T 2 4 C 0 2M A X 2 3 2 R S 2 3 2 CR S 2 3 2 C上位机 图 系统硬件框图 STC89C52 芯片简介 STC89C52 是一种带 8K 字节可编程可擦只读存储器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，即单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容 [21]。 单片机总控制电路如下图 所示。 11 图 单片机总 控制电路图 其中， 51 系列单片机具有有 4 个输入输出端口（通常把 4 个端口笼统地表示为 P0～ P3），每个端口都是 8 位的准双向端口。 每个端口都包括一个锁存器 (即专用寄存器 P0～ P3)、一个输入缓冲器和输出驱动器。 在没有片外扩展存储器的系统中，这 4 个端口的每一位都可以作为准双向通用 I/O 端口使用。 在系统需要片外扩展存储器的设计中， P2 口作为高 8 位地址线， P0口分时间段分别作为低 8 位地址线和双向数据总线。 51 系列 MCU的 4个 I/O 端口线路设计的非常巧妙，学习 I/O 端口逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口，而且会给设 计单片机外围逻辑电路有所启发。 时钟电路 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 TXD和 RXD 分别是此放大器的输入端和输出端。 单片机的时钟有两种方式产生一种是外部方式，另外一种是内部方式。 内部方式的时钟电路如图 （ a） 所示，在 RXD和 TXD 引脚上另外接外置时钟芯片，内部的振荡器就可以产生自激振荡。 我们通常所用的定时元件通常是有石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 外部方式的时钟电路如图 （ b） 所示， RXD 引脚接地， TXD 接外部振荡器芯片。 如果电路对外部振荡信号没有 特殊要求，只要求拥有一定的脉冲宽度，通常都采用频率低于 12MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，提供给单片机使用。 RXD 接地， TXD 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 12 （ a）内部方式时钟电路 （ b）外部方式时钟电路 图 时钟电路 时钟电路的作用是产生单片机工作所必须的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。 单片机可以看做是一个复杂的同步时序电路，为了保证单片机有条不紊的工作，电路应在唯一的时钟信号的严格控制下工作。 单片机的内部设计有一个高增益反相放大器，其输入输出端分别为引脚 XTAL 1 和引脚 XTAL2，只需要在单片机 XTAL 1 和 XTAL2 之间外部跨接晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。 电容器C1 和 C2 的作用是稳定频率和快速起振，电容值的范围在 5pF30pF,典型值为 30pF，晶振的频 率通常选择 和 12MHz。 单片机的自激振荡器在单片机内部会产生时钟脉冲信号。 时钟振荡电路如图 所示 : 图 时钟振荡电路 复位电路 （ 1）复位操作 复位是单片机的初始化操作。 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出现错误或者人为的操作错误将迫使系统处于死锁状态，此时为了摆脱困境，也需按复位键将单片机初始化即将各位都置高位。 除 PC 之外， RST 操作还对其他一些寄存器有影响，单片机的复位状态如 表 所示： 表 一些寄存器的复位状态 13 （ 2）复位信号及其产生 RST 引脚是复位信号的输入端。 复位信号是高电平，其有效时间应持续二个机器周期以上。 如果使用频率为 6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作。 产生复位信号的电路逻辑如图 所示： 图 复位信号的电路逻辑图 整个复位电路包括芯片内、外两部分。 外部电路产生的复位信号（ RST）送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到单片机内部复位操作所需要的信号 [22]。 复位电路是使单片机的 CPU 或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从以这上状态开始工作。 单片机常见的复位电路通常单片机复位电路有两种复位电路，按键复位电路。 上电复位电路 :上电复位电路是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。 利用电容充电的原理来实现的 电路如图 所示 : 14 图 （ 3）复位电路工作原理 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。 上电瞬间 RST 引脚的 .旬电平将逐渐下降。 RST引脚的高电平只要保持足够的时间 (2 个机器周期 )，单片机 就可以进行复位操作。 上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作。 本设计选用上电复位电路。 液晶显示模块 [已改 ] 液晶的简介 液晶显示的原理是利用液晶所特有的物理特性并且通过电压对其进行控制，有电就能够显示。 液晶显示器具有厚度薄、能够被集成电路直接驱动，能够实现全彩色显示等特点，目前己被已得到广泛的使用，在小家电以及其他电子行业得到了广泛的应用 [23]。 液晶显示按照其显示的方式可以分为段式、字符式、点阵式等。 除了黑白显示外，液晶显 示器还有多灰度有彩色显示等。 1602 芯片的运用及其广泛，屏幕的显示成本较低，在各类或者中小型的设备显示领域都非常适合，由于公交车内显示屏运用较多，因此要降低成本， 1602 液晶显示模块很符合实际要求。 1602 液晶显示模块主要用于显示公交车内的状况，进而把车内的信息利用界面显示提供给乘客与驾驶员观看，这样可以提供出较好的人机互动界面。 液晶的 16 位引脚的介绍见表 ： 表 16 位引脚的介绍 15 1602 液晶与单片机的连接电路如图 所示 : 图 液晶与单片机的连接电路 液晶的设置 （ 1）初始化设置见表 : 表 初始化设置 （ 2）显示开 /关及光标设置见表 ： 表 显示开关及光标的设置 16 I2C 总线协议 由于本论文选用 ADXL345 加速度传感器，其共有两种工作模式， I2C 模式和 SPI 模式，本文采用 I2C总线方式。 其中， I2C（ Inter－ Integrated Circuit）总线是由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接 微控制器 及其外围设备。 是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。 它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器 件封装形式小，通信速率较高等优点。 I2C只要求两条总线线路：一条串行数据线 SDA，一条串行时钟线 SCL。 他可以连接多个设备每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机 /从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收器。 起始和终止信号 I2C 总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。 SCL 线为高电平期间， SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号； SCL 线为高电平期间 ， SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号。 起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。 图 起始信号与终止信号时序图 字节传送与应答 每一个字节必须保证是 8 位长度。 数据传送时，先传送最高位（ MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有 9 位）。 如果一段时间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已正确接收到数据。 17 图 字节传送时序图 由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正 在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的 “ 非应答 ” 通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号。 这个信号。