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1、淮 阴 工 学 院汽车电子课程设计说明书 设计题目： 发动机定转速换挡系统模拟设计 学院名称： 交通工程学院 专 业： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013年12月目录第1章 课题分析与方案论证11.1课题任务分析11.2系统方案设计11.3设计方案选择11.4方案比较2第2章 系统硬件电路设计32.1 系统总体电路图32.2主要元器件简介3第3章 系统软件设计73.1 主程序流程图73.2系统源程序7第4章 模拟系统仿真结果104.1 一档仿真图104.2 二档仿真图104.3 三档仿真图114.4 四档仿真图11参考文献12课程设计小结12第1章 课题分析与方案论证1.1课题任务分析本
2、次设计为了实现发动机定转速换挡系统的模拟设计，首先要做好设计前对学过单片机一些基本知识的复习工作，并且熟悉此次课程设计课题的具体任务，做好充足的准备工作。清楚本次设计的基本流程，掌握AT89C51和ADC0808工作原理，根据所要做的课题设计出一套现实可行的方案。通过队里确定的设计方案，按照自己的设计任务，在伟福6000中验证代码可行性！反复修改程序代码直至没有错误，最后进行单片机的仿真，根据仿真的结果得出本次设计的正确性，写出相对应的流程图。最后与其他同学的设计方案进行对比分析，找出自己方案中的优缺点。1.2系统方案设计本文设计一个能控制发动机定转速换挡的模拟系统，通过单片机判断发动机转速，
3、确定发动机所处的档位。本组成员分工任务为：赵杨（提出方案），高大鹏（绘制仿真图），朱海波（查阅仿真软件各元件名称），丁杰（编写代码），赵万雷（在伟福6000中验证代码可行性），汪震（后期代码与仿真软件调试），徐慧华（整合文档）。本文设计的方案以一个电位器表示发动机转速，电位器接+5V电压，则通过改变电位器电压大小可以表征发动机转速信号，以电位器05V的电压对应发动机04000的转速，通过ADC0808将电压信号转换成一个8位二进制数，以00HFFH对应05V，并输入AT89C51。01000转为一档，对应电位器01.25V(00H41H)10002000转为二档，对应电位器1.252.5V(4
4、1H80H)20003000转为三档，对应电位器2.53.75V(80H0C0H)30004000转为四档，对应电位器3.754V(0C0HFFH)AT89C51将输入的8位二进制数进行判断，得出应该在哪一个档位，并点亮相应的LED灯。发动机的4个档位分别由4个LED灯表示，1号LED灯亮则为1档，其它灯也一样。注：ADC0809的时钟信号由单片机通过定时中断程序实现，由P3.3口输出。1.3设计方案选择关于ADC0808的时钟信号如何加？方案一：从AT89C51的ALE接口引一根线串联两个D触发器，D触发器再接到ADC0808的CLOCK接口。D触发器将其D端和Q端连接，R端和S端接地，CL
5、K端输入，Q端输出，此种接法使D触发器有二分频功能，AT89C51的ALE端口的频率为晶振频率的1/6，经过两个D触发器的二分频得到500MHZ的频率，这个频率加在ADC0808的CLOCK端口正好。方案二：ADC0808的时钟频率由AT89C51单片机通过定时中断来实现。每隔10个机器周期，P3.3端口取反一次，形成稳定的时钟信号。1.4方案比较方案一的优点在于能够实现500MHZ的时钟频率，这个频率是ADC0808的典型频率，非常适合ADC0808，缺点在于触发器在市场上较难买到且造成不必要的浪费，产生的时钟信号也不够稳定，甚至无法调试出来；方案二的优点在于实现起来比较简单，无须额外添加设
6、备，直接把AT89C51的P3.3端口与ADC0808的CLOCK端口相连即可，缺点在于这种方案产生的时钟信号频率比较小，拖慢了ADC0808的工作速度，从而拖慢了整个系统的工作速度。最终，我们选择了方案二。因为方案二的源程序代码较为简单且慢是毫秒级，甚至微秒级的，相对人的反应速度来说是可以忽略的，可以满足要求。第2章 系统硬件电路设计2.1 系统总体电路图2.2主要元器件简介发动机的换挡控制程序通过单片机的实现，ADC0809则将电位器的输入IN3端口的电压信号模数转化，经P1口输出到单片机，单片机的P2.7P2.4接LED灯及保护电阻，LED灯表示档位。主要用到的硬件：AT89C51 AD
7、C0808 4个LED灯 电位器硬件数量AT89C51单片机1个通用板1个发光二极管4个30P电容2只10U25V电容1只10K的电阻 1个270R的电阻 4个导线若干ADC0808 1个12MHZ晶振1个电位器1个AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的A
8、T89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。2.3芯片管脚说明 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数
9、据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由
10、于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）
11、 P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对
12、外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESE
13、T；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。第3章 系统软件设计3.1 主程序流程图3.2系统源程序ADCEQU35H;存放转换后的数据ST BIT P3.2OE BIT P3.0EOC BIT P3.1CLK BIT P3.3ORG 00HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 0030HSTART:MOV TMOD,#02H MOV TH0,#245 MOV TL0,#00H MOV IE,#82H SE
14、TB TR0 SETB P2.4 SETB P2.5 SETB P2.6 SETB P2.7 WAIT: CLR STSETB STCLR ST ;启动转换 JNB EOC,$ ;等待转换结束SETB OE ;允许输出 MOV ADC,P1 ;暂存转换结果 CLR OE ;关闭输出MOV A,ADC ;将AD转换结果 CLR C SUBB A,#41H JC L1 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#80H JC L2 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#0C0H JC L3 CLR P2.4 SETB P2.5 SETB P2.6 SETB P2.7 SJMP WAI
15、T L1: CLR P2.7 SETB P2.4 SETB P2.5 SETB P2.6 SJMP WAIT L2: CLR P2.6 SETB P2.4 SETB P2.5 SETB P2.7 SJMP WAIT L3: CLR P2.5 SETB P2.4 SETB P2.6 SETB P2.7 SJMP WAIT INT_T0: CPL CLK RETI END第4章 模拟系统仿真结果4.1 一档仿真图4.2 二档仿真图4.3 三档仿真图4.4 四档仿真图参考文献1单片机原理与接口技术编著：崔光照等 北京邮电大学出版社，2007.2单片机应用开发实例编著：刘文涛 清华大学出版社，2005
16、.3PROTEUS在MCS-51系统中的应用百例编著：周润景 北京：电子工业出版社，2006.451系列单片机开发宝典编著：赵建领 北京：电子工业出版社，2007.58051系列单片机C程序设计完全手册编著：求是科技 北京：人民邮电出版社，2006.课程设计心得通过本次课程设计，实现了定转速换挡控制系统的模拟。了解了AT89C51单片机的工作原理，能够掌握一些简单的源程序代码的应用，对伟福6000和Proteus7.4SP3 isis应用程序有了一个大概的了解。通过自己和队友的合作与探讨完成了本次的实验操作，虽然过程中有挫折与困难，刚开始也不能够准确的实现灯泡的开与灭！不过没有队友放弃，都在不断地找寻原因，分析错误！从中学到了很多平时理论课程里学不到的知识，充分体现了理论和实际操作相结合的道理。所以正验证了时间是检验真知的唯一标准！