车辆工程毕业设计论文-节能车竞赛车hljit-3a型电器系统设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-节能车竞赛车hljit-3a型电器系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

对磁铁的 S 极有响应而对 N 级没有丝毫响应。 安装时一定要让磁铁的 S 极对准 A44 E 的反应传感区。 A3144E 的导通距离测量 把一块小永久磁铁固定在车轮的辐条上， A44 E 在车轮辐条附近，如图 所示。 图 A44E 导通距离测量 7 经过实验得知，磁铁和霍尔开关 A44E 移近到一定距离 (设此距离为 r)时， A44E芯片的 OUT 引脚有脉冲信号输出。 当二者的距离大于 r 时， OUT 引脚没有脉冲信号输出。 反复实验得出霍尔开关 A44E 导通的距离 r 为 4 mm或 5 mm。 硬件电路的设计 霍尔传感器 A44E 在测速系统中的主要作用是车轮转速采集。 车轮每转一周，磁铁经过 A44 E 一次。 A44 E 的第 3 脚就输出一个脉冲信号作为单片机 STC89C52 的外中断信号从 口输入。 单片机测量脉冲信号的个数和脉冲周期。 根据脉冲信号的个数计算出里程，根据脉冲信号的周期计算出速度并显示。 A44E 与单片机的硬件电路连接如图 所示。 图 A44E 与单片机硬件电路连接 A3144E 型霍尔开关传感器具有许多优点，它们的结构牢固、体积小、寿命长、灵敏度高、安装方便、功耗小、频率高、耐震动、不怕灰尘、油污及盐雾等的污染或腐蚀，位置重复精度高等优点。 单片机最小系统 单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统 .对 51 系列单片机来说 ,最小系统一般应该包括 :单片机、晶振电路、复位电路。 而本设计中选 用 STC89C52 作为最小系统板的芯片。 8 单片机最小系统的机构 工作电源：电源是单片机工作的动力源泉，对应的接线方法为： 40 脚（ VCC）电源引脚，工作时接 +5V电源， 20 脚（ GND）为接地线。 复位电路 :由电容串联电阻构成 ,结合 “电容电压不能突变 ”的性质可以知道 ,当系统一上电， RST 脚将会出现高电平 ,并且这个高电平持续的时间由电路的 RC 值来决定。 典型的 51 单片机当 RST 脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位 ,所以 ,适当组合RC 的取值就可以保证可靠的复位。 一般教科书推荐 C 取 10uf,R 取。 当然也有其他取法的 ,原则就是要让 RC 组合可以在 RST 脚上产生不少于 2 个机器周期的高电平，电路如图 所示。 图 复位电路 晶振电路 :时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。 当采用内部时钟时，在晶振引脚 XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）引脚之间接入一个晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，如 30pf。 典型的晶振取 (因为可以准确地得到 9600 波特率和 19200 波特率 ,用于有串口通讯的场合 )/40MHz(产生精确的 uS 级时歇 ,方便定时操作 )，电路如图 所示。 9 图 晶振电路 控制引脚 EA 接法。 EA/VPP（ 31 脚）为内外程序存储器选择控制引脚，当 EA 为低电位时，单片机从外部程序存储器取指令；当 EA 接高电平时，单片机从内部程序存储器取指令。 STC89C52 单片机内部有 8KB 可反复擦写 1000 次以上的程序存储器，因此我们把 EA 接到 +5V 高电平，让单片机运行内部的程序，我们就可以通过反复 烧写来验证我们的程序了。 单片机最小系统的性能 本系统板具有串口通信方式，系统板省去了 MAX232 芯片，用 PL2303 做 USB 转串口（笔记本和台式机都能用）， 232 通信的程序无需任何修改，即可于电脑的串口通信工具进行通信；复位电路，方便程序调试使用；供电方式是 USB 供电和外部供电（外部供电时，可以在电源电压为 ）。 具有双工 UART 串行通道， 双数据指示器，电源关闭标识；下载方式是 USB 下载（笔记本和台式机都可以用）和十针下载方式（可以下载 AT89S51， AT89S52 系列的 单片机）。 液晶 12864 有亮度对比度调节电阻；单片机晶振采用 和 40Mhz 可选择可插拔式，根据使用需求随时可更换晶振，适合不同的应用及实验场合。 单片机 I/O 口全部引出（方便扩展各种模块实验），电源 VCC 和 GND 都通过排针引出，方便外扩电路时电源的引入和引出。 实物如图 所示。 10 图 电路板 实物 LCD 液晶显示模块 本设计中显示模块的液晶显示屏型号为 JM12864M2，此液晶屏具有中文字库，这对显示程序的编写带来了极大的方便，并且在以后的使用中也带来了极大的益处。 此外，该液晶屏幕还具有汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192个中文汉字（ 16X16 点阵）、 128 个字符（ 8X16 点阵）及 64X256 点阵显示 RAM（ GDRAM）。 主要技术参数和显示特性 电源： VDD ～ 5V(内置升压电路，无需负压 )；显示内容： 128 列 64 行，显示颜色：黄绿，显示角度： 6： 00 钟直视， LCD 类型： STN 与 MCU 接口： 8 位或 4位并行 /3 位串行，配置 LED 背光。 多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。 如图 所示，外观尺寸： 9370 视域尺寸： 7339mm。 图 液晶显示屏外形尺寸图 11 显示模块引脚说明及连接 该液晶屏幕的引脚说明如图 所示，该屏幕的逻辑工作电压 (VDD)： ～ ，电源地 (GND)： 0V，工作温度 (Ta)： 10℃ ～ 60℃ (常温 ) / 20℃ ～ 70℃ （宽温）。 引脚号 引脚名称 方向 功能说明 1 VSS 模块的电源地 2 VDD 模块的电源正端 3 V0 LCD 驱动电压输入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /数据选择信号；串行的片选信号 5 R/W(SID) H/L 并行的读写选择信号；串行的数据口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信号；串行的同步时钟 7 DB0 H/L 数据 0 8 DB1 H/L 数据 1 9 DB2 H/L 数据 2 10 DB3 H/L 数据 3 11 DB4 H/L 数据 4 12 DB5 H/L 数据 5 13 DB6 H/L 数据 6 14 DB7 H/L 数据 7 15 PSB H/L 并 /串行接口选择： H并行； L串行 16 NC 空脚 17 /RET H/L 复位 低电平有效 18 NC 空脚 19 LED_A （ LED+5V） 背光源正极 20 LED_K （ LEDOV） 背光源负极 图 显示屏引脚说明 如图 所示为显示模块与单片机最小系统板的管脚连接原理图，通过该图可以明确的知道显示模块与系统板各管脚是如何连接的， 这给以后为显示模块编写程序带来了极大的方便。 12 图 显示模块与最小系统板连接原理图 本章小结 本章系统的介绍了里程表的设计思路以及硬件的选取，通过本章可以知道节能车里程表的设计 是由单片机最小系统板、 STC89C5 LCD 液晶显示屏、霍尔接近开关传感器等硬件组成，并且熟悉掌握了各硬件的参数 、 使用方法 以及相互之间是如何连接的。 在此基础上便可以按所需的功能进行软件编程了。 13 第 3 章 节能车 车速 里程表 的 软件 设计 软件编程的 总体设 计 在硬件确定的基础上就可以进行软件的编程了，本设计使用的是 Keill 软件进行 C语言的编程。 根据所需要的功能，编译相应的程序。 本系统软件采用模块化设计方法。 整个系统由初始化模块、频率测量模块、速度和里程计算模块、显示模块、定时器中断 服务模块以及其他功能模块组成，如图 所示。 图 系统软件功能框图 根据各个模块的功能，利用 C 语言编译出相应功能的程序，编译出各个功能模块的程序后便利用 Keill 软件进行调试，当调试好各个功能模块程序后，便编译主程 序，通过主程序调用各个功能模块的子程序来实现总体的通能需求，最后通过软硬件的结合便可实现车速和里程的显示及测量 软件流程图 程序是按给定的方式运行的，我们按照合理的路径，按照 C 语言的方式使其达到我们所需的功能。 那么，首先应该做出软件的流程图，使程序在给定的流程框架里进行循环工作。 如图 所示，为系统软件运行的流程图。 初始化模块 显示模块 频率测量模块 中断服务模块 速度、里程计算模块 时间计数模块 14 否 是 否 是 图 软件流程图 上电 单片机复位 初始化串口 初始化液晶屏 液晶屏显示ＬＯＧＯ 延时２秒 液晶屏显示菜单１ 刷新屏幕时间到了吗。 切换屏幕时间到了吗。 显示另一个菜单 刷新屏幕数据 重新运算速度里程等数据 15 数据处理 本设计所用的霍尔传感器是一块集成芯片。 首先我们把磁钢放在节能车的转轴上，而霍尔元件就放在与其水平的转轴上，当我们完成安装后，转动节能车的转 轴，磁钢也就跟着一起转动，从而使霍尔传感器周围的磁场发生变化，将产生出一个高低电平。 假设磁钢共分为 8 片，磁场将会改变 8 次，当磁钢经过传感器时就会产生一个高电平，否则为低电平。 所以将会产生 8 个高电平，既每输出 8 个高电平代表自行车转动了一周。 比如我们的车轮在 R= 时，通过 C=2Π*R 计算得出车轮的周长 C=。 由于每一圈霍尔传感器将输出 8 个高电平，当自行车行驶 1KM 时会转动 667 次，这样每 1KM 将回产生 5336 个脉冲，单片机对这 5336 个脉冲计数。 里程表各部分程序 主程序 Vo id Main( )函数 ，即主函数。 主函数部分经过延时、初始化串口、初始化液晶显示屏、初始化测速系统、初始化所有参数，调用各个模块的子程序，使整个系统循环执行。 程序如下： / //节能行车里程表主程序 //单片机： STC89C52RC //传感器： （ INT0） void main(void) { Delayms(200)。 Init_UART()。 //初始化串口 ,波特率 9600bps， 8 位数据， 1 起始位， 1 停止位，无校验 Uart_sentstr(\r\n 复位，已经初始化串口 !)。 LCD12864_initial()。 //液晶初始化 LCD12864_clear()。 Uart_sentstr(\r\n 液晶初始化 OK!)。 ShowMenu(MENU_INDEX_LOGO)。 Delayms(1000)。 16 ShowMenu(MENU_INDEX_1)。 InitSystem()。 //初始化测速系统 while(1) { if(Flag_Fresh) { Flag_Fresh =0。 ClcSpeed()。 //计算所有运行参数 MenuMize++。 if(MenuMizeMENU_SWAP_MIZE)//该切换到下一屏了 { MenuMize = 0。 if(CurMenu==MENU_INDEX_1) //现在是第 1 屏，那就切换到第 2 屏 ShowMenu(MENU_INDEX_2)。 else //否则，切换到第 1 屏 { ShowMenu(MENU_INDEX_1)。 } } else { FreshScreen()。 //刷新 LCD 屏幕数据 } } } } 17。