基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计

单片机系统课程设计单片机系统课程设计成绩评定表设计课题：基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日单片机系统课程设计1单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：单片机系统课程设计2单片机系统课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于89C51的轮胎自动充气压力控制器设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师臧海河主要内容（参数）利用89C51设计一种轮胎自动充气压力控制器，实现以下功能：1．利用3位LED显示轮胎压力；2．按下充气开关打开电磁阀开始充气；3．当轮胎压力达到设定值时控制电磁阀关闭气源。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书[3]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2006[4]夏路易石宗义．Protel99se电路原理图与电路板设计教程．北京：北京希望电子出版社，2006审查意见系（教研室）主任签字：年月日单片机系统课程设计3目录1概述............................................................................................................................41.1研究背景..........................................................................................................41.2设计思想及基本功能......................................................................................42方案设计....................................................................................................................52.1系统框图...........................................................................................................52.2方案选取..........................................................................................................52.3总体方案设计..................................................................................................73硬件电路设计............................................................................................................73.1压力检测电路..................................................................................................73.2A/D转换电路...................................................................................................93.3显示电路.........................................................................................................113.4键盘电路........................................................................................................133.5气泵控制电路.................................................................................................143.6电源电路.........................................................................................................153.7复位电路.........................................................................................................153.8时钟电路........................................................................................................164软件设计..................................................................................................................174.1压力检测及A/D转换程序设计...................................................................174.2数码管显示程序设计.....................................................................................174.4外部中断0服务程序设计.............................................................................194.5系统总体程序设计.........................................................................................205系统调试..................................................................................................................216总结..........................................................................................................................25附录A系统原理图....................................................................................................27附录B源程序清单....................................................................................................28单片机系统课程设计41概述1.1研究背景信息化时代的到来，使得人们的生活速度和生活质量有了大幅度提高。智能化的产品设计也让人们生活更加舒适。方便、智能的产品的也得到了人们的欢迎。如今，随着人们生活水平的提高，小汽车将成为家家户户必备的交通工具。再加上生活节奏的加快，时间已是最宝贵的东西。市面的充气机不但不是自动的，而且气压也是不可调的。在人们追求方便、智能的生活体验中，市面上普通手动控制的充气机，显然已满足不了人们的需求，因此，我们就想到了设计一个智能化的充气机。在智能化产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域，在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。1.2设计思想及基本功能本设计就是根据人们对智能化，方便化的需求，而设计的基于单片机控制的智能化产品。同时在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单、经济、实用的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。轮胎自动充气压力控制系统具有以下几个基本功能：（1）能够利用按键设定充气值；（2）能够显示设定充气压力和充气过程中轮胎动态压力；（3）当轮胎压力达到设定值时，能自动关闭气泵停止充气。单片机系统课程设计52方案设计2.1系统框图根据设计方案要实现:充气前，通过键盘上设定所要充气的气压，并能够显示设定值;数值输入完毕后,按下启动键启动充气装置开始充气，显示电路要能够显示当前轮胎内的动态气压；充气到达设定的值后，系统要能够自动切断气泵的电源，停止充气的功能。我们把本设计初步分为以下几个模块,系统框图如图2-1所示。AT89C51压力检测电源模块键盘模块键盘模块充气模块显示模块图2-1系统框图2.2方案选取有上述系统框图可知，自动充气装置由：压力检测模块、核心控制模块、键盘模块、显示模块、充气模块等几部分构成。以下，我们将对各模块做具体分析、设计。2.2.1压力检测模块方案（一）：采用英飞凌的SPl2压力传感器。Infineon(英飞凌)推出的胎压传感器SPl2整合了压力，温度，惯性传感器，以及一个电源控制监测器。SPl2的压力范围从100到450kpa，通过MEMS技术集成了压力和温度、加速度、电压的检测电路，直接以数字形式输出各物理量的示值，但是价格昂贵，应用也不是十分普遍。方案（二）：采用常见的电阻应变片式的压力传感器和模数转换芯片。压力单片机系统课程设计6传感器其本质是利用惠斯通电桥，它具有温度特性好，温度变化带来的误差小。利用膜片上的压力使得电桥不平衡，产生一个差动的输出信号。这种结构的基本特性之一是它的差动输出电压U与偏置电压U成正比关系，这种关系隐含压力测量精度直接决定偏置电源的容限值，当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零。利用压力电桥获得的压力量模拟值通过ADC0809转换后即可供单片机分析使用。这二个方案都是基于单片机控制的，都能准确的采集获得轮胎内当前压力值。但是，前一种方案SPl2压力传感器价格昂贵，应用也不是很广；第二种方案采用压力电桥价格低、应用范围广、技术成熟，而且实验室有现成的实验器材。通过以上比较，综合个方案利弊，我们最终选用了第二种方案。2.2.2键盘模块方案（一）：利用独立按键控制，设定充气预定值和气泵的启停。方案（二）：利用矩阵键盘控制，设定充气预定值和气泵的启停。由于本设计需要设定充气预定值和气泵启停，所需要的按键较多，若采