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1、目 录摘要 21 引言 32 方案设计 42.1 系统设计方案论证 4 2.1.1 第一方案 42.1.2 第二方案 42.2 第二方案的总体设计框图 43 系统硬件部分 53.1 主控芯片 53.2 滤波电路及 LM324 芯片 73.3 显示设备 83.4 控制执行机构94 系统软件设计104.1 设计思路104.2 程序流程图105 系统仿真与调试125.1 Proteus 仿真软件125.2 仿真图建立125.3 仿真调试结果14结论 18致谢 19参考文献 20附录 A 原理图 21附录 B 程序编译图 22附录 C 仿真图 23附录 D 程序代码 25 发动机转速电控系统程序设计及
2、仿真- 1 -摘 要现在汽车的安全性很重要，发动机的转速高低也在安全的范围之列。本文介绍用 AT89C52 单片机设计制作发动机转速电控系统,仅需 AT89C52 最小系统,外接一个 LCD1602、滤波电路和作为控制机构的电动机。这样就能够对发动机转速进行检测并相应控制电机运作，并将转速显示在 LCD1602 上。关键词：转速 单片机 显示 控制 LCD1602 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 2 -1 引 言 1.1 问题的提出 目前汽车上转速表显示过于复杂，并且处于安全的考虑，要用单片机知识及常见的元器件搭建出能检测汽车发动机或者其它装置的转速，并相应的进行控制将其显示在监视员的视野
3、之内，这样将减少因发动机转速而造成的人身危害。1.2 任务与分析 本文是应用 MCS-51 单片机原理和控制理论设计发动机转速检测并控制的硬件电路，利用 C 语言进行程序设计。通过检测单片机的外部中断触发信号来启动内部的定时器定时两个信号之间的时间，所得时间在程序中进行加权滤波、转换，最后将转速在 LCD 上显示，以此提醒驾驶人员注意发动机的转速。 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 3 -2 方案设计2.1 发动机转速电控系统设计方案论证2.1.1 第一方案本设计程序采用定时计数器 0 定时一段时间，在此段时间内设置定时器计数 1 对外部进行计数，最后将所得的个数进行滤波、转换，最后在数码管
4、上显示。但是，这种方案采用数码管显示，较为复杂。第二方案与方案一相比，本方案将转速在 LCD 上显示并相应的控制其执行机构。这种设计显示部分很简洁，系统稳定性较高。2.2 第二方案的总体设计框图本设计采用 89C52 作为主控芯片，通过滤波电路处理输入信号，LCD 作为输出设备显示转速。其中 P3.2 作为信号的输入，P1 口用作 LCD 的数据线，P2.5、P2.6、P2.7 口用作 LCD 的控制信号。设计框图如图一所示。8 9 C 5 2 主控芯片信号滤波输入输出锁存显示执行机构（ 电动机 ）图 2.1 发动机转速电控系统设计框图 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 4 -3 系统硬件介
5、绍3.1 主控芯片设计中所采用主控芯片为 AT89C52。因其价格便宜，在市场上已经很成熟，各个方面都能够满足设计要求故选择它。其采用标准双列直插式引脚 DIP-40 大规模集成电路封装。它的引脚排列如下图 3.1 所示图 3.1 AT89C52 的引脚排列引脚介绍：VCC：供电电压。GND：接地。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
6、，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。 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 5 -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
7、由于内部上拉的缘故。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，如下表
8、所示：P3 口管脚 备选功能:P3.0 RXD（串行输入口）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
9、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。 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 6 -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/
10、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 RESET；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。振荡器特性:XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时
11、钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。图 3.2 系统最小系统3.2 滤波电路及 LM324 芯片LM324 芯 片 是 差 动 输 入 的 四 运 算 放 大 器 。 该 运 放 放 大 器 可 以 工 作 在 低 到 3.0 伏 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 7 -或 者 高 到 32 伏 的 电 源 下 ， 静 态 电 流 为 MC1741 的 静 态 电 流 的 五 分 之 一 。 共 模 输 入 范围 包 括 负 电 源 ， 因 而 消 除 了 在 许 多 应 用 场 合 中 采 用 外 部 偏 置 元 件 的 必 要 性 。 每 一 组 运算 放 大 器
12、 可 用 图 三 所 示 的 符 号 来 表 示 ， 它 有 5 个 引 出 脚 ， 其 中 “+”、 “-”为 两 个 信号 输 入 端 ， “V+”、 “V-”为 正 、 负 电 源 端 ， “Vo”为 输 出 端 。 两 个 信 号 输 入 端 中 ，Vi-为 反 相 输 入 端 ， 表 示 运 放 输 出 端 Vo 的 信 号 与 该 输 入 端 的 相 位 相 反 ； Vi+为 同 相输 入 端 ， 表 示 运 放 输 出 端 Vo 的 信 号 与 该 输 入 端 的 相 位 相 同 。图 3.3 LM324 管脚图霍 尔 传 感 器 输 出 信 号 为 正 弦 信 号 ， 而 单
13、片 机 只 能 处 理 高 低 电 平 信 号 ， 为 此 必 须 将正 弦 信 号 转 换 成 TTL 电 平 信 号 。 设 计 中 利 用 LM324 的 比 较 作 用 将 输 入 信 号 与 参 考 电压 进 行 比 较 ， 到 大 于 时 LM324 输 出 端 为 高 电 平 ， 否 则 为 低 电 平 。 由 于 LM324 为 模 拟器 件 ， 其 驱 动 能 力 不 足 。 设 计 中 在 输 入 端 串 联 了 一 片 74LS04 的 六 非 门 芯 片 ， 提 高输 入 的 驱 动 能 力 ， 以 便 于 单 片 机 处 理 。图 3.4 信 号 输 入 滤 波 电 路 发动机转速电控系统程序设计及仿真- 8 -3.3 显 示 设 备图 3.5 转 速 显 示 设 备 LCD16023.3 控 制 执 行 机 构通 过 汽 车 理 论 知 识 学 习 ， 我 们 知
