蓄电池电压检测系统说明书

交通与汽车工程学院课程设计说明书课程名称:微机检测课程设计课程代码:8416671题目:年级/专业/班:学生姓名:学号:开始时间:年月日完成时间:年月日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总分（100）指导教师签名：年月日微机检测课程设计说明书-1-目录摘要…………………………………………………………………………………………21引言………………………………………………………………………………………31.1问题的提出…………………………………………………………………………31.2任务与分析……………………………………………………………………………32方案设计…………………………………………………………………………………42.1系统设计方案…………………………………………………………………………42.2系统总体框图…………………………………………………………………………43系统硬件设计……………………………………………………………………………53.189C51单片机…………………………………………………………………………53.2LCD12864人机交互设备………………………………………………………………73.3ADC0804AD转换芯片………………………………………………………………84系统软件设计……………………………………………………………………………104.1proteus软件环境介绍………………………………………………………………104.2protel软件环境介绍………………………………………………………………114.3系统软件分析………………………………………………………………………114.4程序流程图……………………………………………………………………………125系统调试过程……………………………………………………………………………14结论…………………………………………………………………………………………21致谢…………………………………………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………………………………23附录…………………………………………………………………………………………24微机检测课程设计说明书-2-摘要此次蓄电池电压检测系统设计以89C51单片机为控制核心。随着现代工业蓬勃发展，蓄电池在各行各业的应用越来越广泛，它为各种系统提供必不可少的电源。蓄电池在现代汽车上更是必不可少。此次课程设计电压检测系统原理图以51单片机、AD0804芯片、液晶屏lcd12864和一些常用元器件完成制作。通过滑动变阻器的滑头端输出电压来模拟蓄电池的电压，经AD采样，在液晶屏上显示蓄电池电压，并且当电压低于规定值2V时,会提醒驾驶员“电压过低，请充电”的显示条目。经测试，该系统的硬件电路设计任务要求。关键词：汽车蓄电池；LCD12864；51单片机；proteus仿真微机检测课程设计说明书-3-1引言1.1问题的提出伴随着汽车工业全球化的发展，汽车上用于蓄电池检测显示的设备往往很复杂。当下，我们考虑利用现在所学的微机检测知识及相关元器件搭建出能够检测并显示的蓄电池系统，以满足市场的相关需要。此次课程设计题目基于微机检测原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作汽车蓄电池电压检测系统。1.2任务与分析此次设计的系统的控制单元是89C51单片机。硬件电路图的设计在Protel软件环境中进行，而软件编程则在keil环境中进行，通过编译、调试，生成HEX文件。最后将作源代码的HEX文件是导入到仿真环境Proteus的硬件电路中，进行仿真测试。通过滑动变阻器的滑头端输出电压来模拟蓄电池的电压，经AD采样，在液晶屏上显示蓄电池电压，并且当电压低于规定值2V时,会提醒驾驶员“电压过低，请充电”的显示条目。本次课程设计是应用51单片机原理和微机控制与接口技术设计蓄电池检测系统控制器的硬件电路，并采用C语言进行程序设计。通过控制外部AD0804芯片来检测滑动变阻器模拟输出的蓄电池电压，当电压低于2V时，系统能够及时的给出提示信息。本系统的难点在于AD芯片的应用以及如何在LCD12864上显示提示信息。由于课程设计需要Proteus软件进行仿真，而软件自带的LCD12864是无字符液晶显示器，所以程序中还要编写显示字符的程序。微机检测课程设计说明书-4-2系统方案设计2.1系统设计方案通过查阅相关资料，设计初期共有二个方案供我选择，分别是：方案一:系统采用AT89C51单片机作为主控芯片，AD0804芯片作为电压检测的AD转换模块。在LCD1602上显示。方案二:系统采用AT89C51单片机作为主控芯片，AD0804芯片作为电压检测的AD转换模块。采用LCD12864显示。进行方案比较，由于要求显示汉字提示信息，方案二可以精确的显示提示信息，最后确定设计采用第2方案，即系统是由89C51单片机，AD0804芯片，LCD12864液晶显示器组成。2.2系统总体框图图1系统总体框图在设计里面，利用单片机设计电路，以滑动变阻器模拟蓄电池电压，用AD芯片进行采样，最后通过LCD12864液晶显示器进行显示，由于使用软硬件结合的方式代替了数字电路的复杂性，所以电路结构简单、调试也相对方便，经济实惠。AD0804滑动变阻器LCD12864主控芯片AT89C51微机检测课程设计说明书-5-3系统硬件电路设计3.189C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。0C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。AT89C51单片机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。其引脚图如图2所示：图289C51单片机引脚图微机检测课程设计说明书-6-89C51单片机与早期Intel的8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容，只不过用FlashROM替代了ROM/EPROM而已[3]。89C51单片机内部结构如图3所示。图389C51单片机内部结构示意图各引脚的功能如下：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，此时P0外部必须被拉高[3]。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。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用微机检测课程设计说明书-7-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。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：当/EA保持低电平时，则在此期间CPU只访问外部程序存储器（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，则执行内部程序存储器中的程序。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。3.2LCD12864人机交互设备为了进行实时的显示，本次设计选用LCD12864作为显示设备，12864可分为无字符型和有字符型。由于Proteus中自带的LCD12864为无字符型，所以还要在程序中加入字符编码。lcd12864液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。微机检测课程设计说明书-8-图4LCD12864实物图3.3ADC0804AD转换芯片ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0~5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。ADC0804芯片外引脚图如7.25所示图5ADC0804引脚名称及意义如下：VIN+VIN-：ADC0804的两模拟信号输入端，用以接受单极性、双极性和差摸输入信号。DB8~DB0：A/D转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与微机总线相接。AGND：模拟信号地。DGND：数字信号地。CLKIN：外电路提供时钟脉冲输入端。CLKR：内部时钟发生器外接电阻端，与CLKIN端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率为1/1.1RC。图5ADC0804引脚图CS：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS有效，表明A/D转换器被选中，可启动工作。WR：写信号输入，接受微机系统或其它数字系统控制芯片的启动输入端，低电平有效，当CS、WR同时为低电平时，启