基于单片机的电动自行车智能里程表的设计

基于单片机的电动自行车智能里程表的设计内容摘要：

减少。 AT89C2051 芯片的 20个引脚功能为： Vcc 电源电压。 GND 接地。 RST 复位输入。 当 RST 变为高电平并保持 2 个机器周期时，所有 I/O 引脚复位至“ 1”。 XTAL1 反向振荡器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。 P1口 8位双向 I/O 口。 引脚 ～ 提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流（ Iil） ,这是因为内部上拉的缘故。 和 需要外部上拉，可用做片内精确模拟比较器的正向输入（ AIN1）。 P1口输出缓冲器能接收 20 mA 电流，并能直接驱动 LED 显示器； P1 口引脚写入“ 1”后，可用作输入，在闪速编程和编程校验期间， P1 口也可接收编码数 据。 P3 口 引脚 ～ 为 7 个带内部上拉的双向 I/O 引脚。 在内部已与比较器输出相连，不能作为通用 I/O 引脚访问。 P3口的输出缓冲器能接收 20 mA电流； P3 口写入“ 1”后，内部上拉，可用输入。 P3 口也可用作特殊功能口，其 16 功能见下 26表 表 26 P3 口特殊功能 P3 口引脚 特殊功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0（定时器 0 外部输入） T1（定时器 1 外部输入） P3 口同时也可以为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。 从上述引脚说明可看出， AT89C2051 没有提供外部扩展存储器与 I/O 设备所需的地址、数 据 、控制信号，因此利用 AT89C2051 构成的单片机应用系统不能在 AT89C2051 之扩展存储器或 I/O 设备，也即 AT89C2051 本 身即构成了最小单片机系统。 特殊功能寄存器（ SFR） AT89C2051 中特殊功能寄存器描述在下表中，它们工用了 19 个字节，其功能与 8051 SFR 功能相对应。 低功耗工作方式 AT89C2051 有两种低功耗工作方式：空闲方式与掉电方式。 （ 1）空闲方式（休眠方式） 当利用软件使空闲方式 IDL（ ） =1 时，单片机进入空闲方式。 此时，CPU 处于休眠状态，而片内所有其他外部设备保持工作状态，片内 RAM 和所有特殊功能寄存器内容保持不变。 在空闲方式下，当晶振 fosc=12 MHz、电源电压 Vcc= 6V 时，电源电流 Icc从 20mA降至 5mA，而 Vcc=3V 时 ,Icc由 mA 降至 1Ma。 中断或硬件复位可以终止空闲方式。 当空闲方式由硬件复位时， CPU 要从休眠处恢复程序的执行，执行 2 个机器周期后，内部复位算法才起作用。 此时，硬件禁止访问内部 RAM，但允许访问端口引脚。 为了防止休眠被复位终止时对端口引脚意外写入的可能性，在生成空闲方式的指令后不应紧跟对端口引脚的写指令。 （ 2）掉电方式 掉电方式由掉电方式位 PD（ ） =1来设置，此时，振荡器停止工作，设 17 置掉电方式的指令成为最后执 行的 1 条指令，片内 RAM 和特殊功能寄存器内容保持不变。 在掉电方式下， Vccmin=2 V。 当 Vcc=6 V 时， Iccmax=100 uA；当 Vcc=3V 时， Iccmax==20 uA。 退出掉电的唯一方法是硬件复位。 硬件复位将重新定义特殊功能寄存器，但不影响片内 RAM。 复位的保持时间应足够长，以便振荡器能重新开始工作并稳定下来，在 Vcc 没有恢复到正常工作电压之前，不应进行复位。 编程（写代码数 据 ） AT89C2051 编程按下述步骤进行： 上电过程： Vcc 加电，置 RST 为 ‘ L’（低电平）， XTAL1 为‘ L’，其他所有引脚悬空，等待 10 ms 以上； 置 RST 为‘ H’（高电平）， 为‘ H’； （ 1） 在引脚 、 、 、 上施加相应的逻辑电平，选定某种 程模式； （ 2） 地址信号由内部地址计算器提供（初始值为 000H），欲写入该地址中的数 据 加至引脚 上； （ 3） 将 RST 电平升至 12 V 启动编程； （ 4） 给 施加一负脉冲，则编程 PEROM 存储陈列或锁定位的 1 字节，字节写周期采用自定时，通常为 ms； （ 5） 若要校验已编程数 据 ，将 RST 从 12 V 降至 逻辑电平‘ H’，并置引脚 为校验模式电平，输出数 据 即可在 P1 口读取； （ 6） 编程下一个地址字节，对 XTA1 施加一正脉冲，内部地址计数器加 1，然后在 P1 口上加载欲写入的新数 据 ； （ 7） 重复步骤（ 5） （ 8），改变数 据 ，递增地址计数器直到 2 KB 存储陈列全部编程或目标文件结束； 下电过程：置 XTAL1 为‘ L’， RST 为‘ L’，其他 I/O 引脚悬空， Vcc下电。 当前次编程未结束时，不允许开始下一次编程。 如何确定一次编程操作是否结束， AT89C2051 提供了以下两种方法。 1（数 据 查询特性） AT89C2051 具有通过数 据 查询来检测写周期结束的特性。 在写期间，读操作将 18 导致 输出写入数 据 的补码，一旦完成，所有输出将出现真实数 据 ，这时可开始下一数 据 编程。 利用这一特性，可以在启动某 1 次编程后不断地查询写入数 据 ，直到查询出的数 据 为真实数 据 时，就可判定写周期已结束。 （ 2）准备好 /忙信号 在编程期间，引脚 （ RDY/BSY）提供了编程状态。 当 （ PROG）电平升高后，引脚 电平下降表示 BUSY，编程结束后 电平抬高表示 READY。 利用查询该状态信号便可 确定编程的结束。 （读代码数 据 ） 进行编程校验时，可通过下述步骤进行校验： 使 RST 从‘ L’变为‘ H’，地址计数器复位到 000H； （ 1） 提供适当的控制信号，从 P1 口读取数 据 与编程写入数 据 作比较； （ 2） 给 XTAL1 施加一正脉冲，地址计数器加 1； （ 3） 从 P1 口读 1个代码数 据 与编程写入数 据 作比较； （ 4） 重复步骤（ 3）、（ 4）直至整个存储陈列校验完毕。 写锁定位完成对闪速存储器加密。 按前述编程模式表操作：先选择写锁定模式，然后将 RST 升至 12 V， 施加编程脉冲，即可将锁定写入。 不能直接校验锁定位，锁定位的校验要通过观察其特性是否被允许来完成。 当编程模式选择为芯片擦除模式并被 引脚上施加 10 ms 的 PROG 脉冲后，整个 EPROM（ 2 KB）和 2个锁定位即可被擦除。 擦除后，存储陈列全为 FFH。 特征字节 AR89C2051 系列芯片的基本特征，由 3 或 4 字组成，存储于程序存储区的低端。 AT89C2051 芯年片的特征字节位于地址 000H、 001H、 002H 中，当选择读特征字 节模式（ ====“ L”）并采用类似校验步骤读取数据 时，即可获得 AT89C2051 芯片的特征字： （ 000H） =1EH 表示该产品由 ATMEL 生产； （ 001H） =21H 表示是 89C1051/89C2051； （ 002H） =FFH 表示 12 V 编程。 19 AT89C2051 除了可以按前述脱机编程外，还可以实现在线远程编程。 由于 AT89C2051 编程时需要利用 RST、 XTAL P1 口、 P3 口提供控制 信号与加载编程数 据 ，而这一要求常与用户系统对这些引脚的要求或操作冲突，因此，在线编程不能直接在用户工作电路中进行，而需要通过特殊电路处理才能实现。 利用电话线就可以实现远程编程。 为了实现远程编程，首先需要设计一个编程器。 该编程器由 CPU 控制，不仅能实现对用户系统中 AT89C2051（或其它 AT89C单片机）进行编程，而且能通过内置的调制解调器（ MODEM）实现远程通信。 将编程器与用户系统中 AT89C2051 相连并通过 MODEM 和电话线连接到控端。 在远控端，操作人员可以用一台 PC 机及 MODEM 将含有新信息的新用户程序通过电话线以邮件的形式传输到本地端。 在本地端，编程器平时处于休眠状态，由内置 MODEM 监视电话线，等待呼叫。 当收到呼叫后， MODEM 应答并试着和呼叫者建立连接。 如果建立了连接， MODEM 就给编程器发 1个代码唤醒它，编程器开始工作，接收传输的邮件，并对用户系统 AT89C2051 进行编程。 编程结束后，应用系统即可执行新用户程序。 在远程通信中，可利用商业数 据 通信软件 Prom Plus 版编写用户文件传输协议（ FTP），而通常使用的文件传输协议是一种简单 的发送等待（ Sendandwait） Packetorented 协议。 在 PC 机上，可使用 Intel MCS51 软件开发包（ Intel MCS51 Software Development Packetage）产生加载给编程器的文件。 89C2051 单片机是 Atme l公司生产的 C51 系列单片几中的一种，是一种低功耗、高性能的 8位 CMOS 微型控制器芯片。 它和 89C51 指令系统兼容，引脚功能和最小系统构成也一样，但与 89C51 单片机相比，具有以下优点： （ 1） 片内带 2KB 的 Flash ROM。 （ 2） 两极程序存 储器加密； （ 3） 能吸收 20 mA 的灌入电流并可直接驱动 LED； （ 4） 片内带精密模拟比较器，其中 和 除作通用 I/O 外，还可以作为模拟比较的正确输入端和负输入端，与片内精密模拟比较器相连，P3..6 作模拟比较结果输出，没有外部引脚，通过查询 可获知 和 的比较结果； 20 （ 5） 20 引脚封装，体积更小； （ 6） 没有 P0和 P2 口，不允许接片外存储器，因此不允许使用“ MOVX”指令 可见， 2051 可以为很多的嵌入式控制应用提供高度灵活且价格适宜的方案，特别适合小系统。 本系统仅用到单片机的 10 个 I/O 口，所以 选用 2051 单片机作主系统。 三端稳压器的选择 这类稳压器有输入、输出和公共端 3 个端子，输出电压固定不变（一般分为若干等级）， CW7800 系列的输出电压为 5， 6， 9， 12， 15， 18， 24V 共 7 个档次，这个系列产品的最大输出电流可达。 同类型的产品还有 CW78M00 系列，输出电流为 ； CW78L00 系列，输出电流为。 这类产品具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，得到了广泛应用，已基本上取代了由分立元件组成的稳压电路。 三端固定式集成稳压器还有输出 为负电压的 CW7900、 CW79M00 和 CW79L00系列。 它有 3 个接线端：输入端、输出端和调节端。 在调节端外接两个电阻可对输出电压作连续的调节。 在要求稳压精度较高，并且输出电压需在一定范围内做任意调节的场合，可选用这种集成稳压器。 它也有正、负输出电压以及输出电流大小之分，选用时应注意各系列集成稳压器的电参数特性。 （正负电压集成稳压器） 有很多电路需要正负电源（如运算放大电路），正负电源通常可以用 1 个正压稳压器和 1 个负压稳压器来组成，而用跟踪式集成稳压器更为 理想。 跟踪稳压器能保证正负输出电压始终是平衡的，它的中点始终为地电位，并有自动跟踪能力。 应用电路 如下所述： 1固定输出电压源 利用三端固定输出电压集成稳压器可以方。