课程设计说明书_机油压力检测系统

课程设计说明书课程名称:微机检测系统设计课程代码:8416671题目:机油压力检测系统学院(直属系):交通与汽车工程学院年级/专业/班:2008级车辆工程汽电1班学生姓名:卢汉学号:332008030606004指导教师:唐岚彭忆强赵玲开题时间:2011年11月1日完成时间:2011年11月15日目录摘要……………………………………………………………………………………………3微机检测系统课程设计说明书-1-1引言…………………………………………………………………………………………41.1问题提出…………………………………………………………………………………41.2任务与分析………………………………………………………………………………42方案设计……………………………………………………………………………………52.1系统方案设计论证……………………………………………………………………52.1.1系统的控制方案设计……………………………………………………………………52.2最终设计方案总体设计框图……………………………………………………………53系统硬件设计………………………………………………………………………………63.1AT89C51单片机…………………………………………………………………………63.1.1AT89C51单片机介绍……………………………………………………………………63.1.2选用AT89C51单片机原因………………………………………………………………73.2时钟电路…………………………………………………………………………………73.3复位电路…………………………………………………………………………………73.4PG160128A显示电路………………………………………………………………………83.5光电报警电路……………………………………………………………………………83.6A/D转换电路……………………………………………………………………………94系统软件设计………………………………………………………………………………104.1主程序框图………………………………………………………………………………104.2蜂鸣器子程序框图…………………………………………………………………134.2显示子程序框图……………………………………………………………115系统调试过程………………………………………………………………………………125.1原理图和印制板图绘制和检查…………………………………………………………125.1.1在protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查……………………………155.1.2在protel99se生成PCB图………………………………………………………165.2Keil程序调试…………………………………………………………………………175.3Proteus仿真调试………………………………………………………………………14结论……………………………………………………………………………………………18致谢……………………………………………………………………………………………19参考文献………………………………………………………………………………………20附录一程序源代码…………………………………………………………………………21微机检测系统课程设计说明书-2-附录二电路原理图和PCB图…………………………………………………………………38附录三Proteus仿真截图……………………………………………………………………39微机检测系统课程设计说明书-3-摘要本课程设计是基于8051单片机为控制核心的机油压力检测系统。在硬件电路部分，此设计的采用8051单片机，ADC0832转换器，报警电路。本设计先测量出机油压力的电信号，然后通过单片机对所测出的油压值是否在规定范围内进行判断，进而达到报警的目的，并通过LCD显示压力数值。关键词:8051单片机、机油压力检测、LCD显示、报警微机检测系统课程设计说明书-4-1引言1.1问题的提出随着汽车电子化程度越来越高，通过增加更多的电子装置，使汽车工作在更好的状态，充分发挥汽车的性能，保证汽车的安全性，减少汽车故障率，增加汽车寿命等。由于发动机机油压力与发动机工作状况的好坏直接相关，所以如何监测机油压力对发动机有很大的意义。1.2任务与分析本设计的主要任务就是利用单片机实现汽车机油压力的检测功能。检测压力检测系统所具有的功能如下：汽车机油压力检测系统是通过声音和文字信息让驾驶员了解机油压力的状态。该系统利用8051单片机作为微控制器，通过压变式压力传感器对机油压力进行信号检测，传感器输出信号经数字滤波及A/D转换后输入ECU，经计算后在LED屏幕上显示机油压力，同时将信号与设定的信号范围进行比较，当不正常区间时报警电路则输出语音报警信号，并通过报警线点亮报警指示灯。微机检测系统课程设计说明书-5-2方案设计2.1系统方案设计论证2.1.1系统的控制方案设计检测压力传感器MPX4250检测到压力信号后，通过ADC0832转换后送入AT89C51单片机，单片机对数据进行处理，显示等。2.2最终设计方案总体设计框图图2.1系统总体设计框图本方案是由压力传感器、A/D模数转换器、AT89C51单片机、LED显示电路以及相应的报警设备所组成。机油压力传感器采集汽车机油的压力信号，将其转换为相对应的电压信号，将电压信号输送到A/D模数转换器转换为数字信号，并送入到AT89C51单片机中，经过单片的数字滤波处理后，在通过PG160128的驱动程序，将其显示在LED显示器上。如果机油压力超过预设范围时，单片机会输出控制信号用以驱动相应的声光报警电路，以提示用户机油压力不在正常范围之内。机油压力传感器A/D转换器8051单片机LCD显示机油压力值压力超过预定值，系统报警微机检测系统课程设计说明书-6-3系统硬件设计3.1AT89C51单片机3.1.1AT89C51单片机介绍（1）8051单片机在此单片机上集成了微处理器（CPU），内部数据存储器（RAM），以及输入输出端口。8051单片机采用40只引脚的双列直插封装方式，各引脚的功能如下：①时钟引脚X1及X2：用于接晶体振荡器，此次设计用的晶振频率为6MHZ。②RESET脚：是复位信号输入端，高电平有效。③ALE脚：地址锁存允许信号，用于锁存单片机输出的地址信号，高电平有效④PSEN脚：程序存储器输出控制端，在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出的负脉冲作为读外部程序存储器的选通信号，接至程序存储器的OE端。低电平有效。⑤EA脚：其功能为内外程序存储器选择控制端。当EA为高电平时，单片机访问内部程序存储器，当EA为低电平时，单片机直接访问片外程序存储器。本设计用的是8031，由于8031内部无程序存储器，所以此引脚应接地。低电平有效。⑥I/O口引脚：共4个，分别是P0、P1、P2、P3，均为8位口。这4个I/O口可分别作为基本的Input、Output端口。其中P0口可作为数据总线和地址总线（低8位）分时复用的端口，P2口可作为地址总线的高8位，即P0口和P2口地起构成16位地址总线，可供寻址的地址范围是：64KB。P3口具有第二功能，即可以产生中断，定时计数等功能。⑦RD、WR引脚：为读和写选通信号，RD用于将单片机的数据写入外设中，WR用于从外设中读取数据。低电平有效AT89C51系列单片机都是以8031为核心发展起来的，具有和51系列单片机及基本结构和软件特征，其内部结构如图3-2所示：振荡器及定时电路AT89C51CPU4K字节ROM128字节RAM2个16位定时器/计数器图3-18951单片机微机检测系统课程设计说明书-7-图3-2AT89C51单片机框图3.1.2选用AT89C51单片机原因在课程设计里所需外围电路简单，在设计里面使用的引脚较少，占用的资源也比较少。而且该芯片是以AT89C51为核心，性能价格比高，应用成熟，且对其内部结构较为熟悉，芯片功能够用而且适用，从而选用AT89C51单片机作为主控芯片。3.2时钟电路本设计采用内部时钟方式的电路。AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的电容C1和C2典型值通常选择为33pF左右。晶体的振荡频率的范围通常是在1.2MHZ～12MHZ之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。.图3-3时钟电路3.3复位电路复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本次设计采用上电复位电路。上电复位电路是在上电瞬间来实现的，其电路如图3-4所示。上电时，RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位。微机检测系统课程设计说明书-8-图3-4复位电路3.4PG160128A显示电路PG160128A是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及格160×128全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示10×8个(16×16点阵)汉字。主要技术参数和性能：模块内自带-15负压，用于LCD的驱动电压1.电源VDD：+5V；2.显示内容：160(列)×128(行)点3.全屏幕点阵4.十三种指令5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出6.占空比1/1287.工作温度：-10℃∽+55℃，存储温度：-20℃∽+70℃这里通过PG160128A来显示相关信息。图3-5显示电路3.5光电报警电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛用于计算机、打印微机检测系统课程设计说明书-9-机、复印机、报警器、电子玩具、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器也分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。通过三极管放大电流驱动蜂鸣器发出报警声。通过LED发光二极管作为灯光报警。图3-6光电报警电路3.6A/D转换电路ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。这里通过ADC0832将压力传感器输出的电压信号转换为数字信号，并送入到单片机中进行处理。微机检测系统课程设计说明书-10-图3-7A/D转换电路4系统软件设计4.1主程序框图(1)主程序流程框图如下:(2)信号采集子程序框图如下：否是开始信号采集数字滤波开始求出机油压力值LCD显示数值图4-1主程序流程框图是否超出预设范围？报警提示结束开始置数据区首地址A/D转换开始等待转换储存，返回图4-2信号采集程序设置采集个数微机检测系统课程设计说明书-11-(3)数字滤波流程框图如下:(4)报警、显示流程框图如下:说明：程序首先采集输入信号，然后通过数字滤波消除干扰，经过程序的计算求出压力的值，并送入显示设备，驱动显示设备显示压力值，并判断压力值是否为正常范围内，如果是则驱动光电报警电路，否则继续采集信号。通过定时器中断，以达到一定的延时时间，每次对蜂鸣器连接的IO口取相反电平，以形成方波电路，并在达到一定的次数后延时一次，以达到嘀、嘀的效果的报警声。4.2显示子程序框图开始是否达到一次持续报警声的周期个数蜂鸣器连接的IO口电平取反返回重装定时器初值延时一次重装持续周期数NOYES图4-4报警流程框图中断开始设置数据存储区首址设置采集数据个数对数据进行处理恢复现场返回图4-3数字滤波流程框图微机检测系统课程设计说明书-12-图4-5显示子程序流程图5系统调试过程通过上面的设计，设计已经基本完成。下面主要实现AltiumDesigner的原理图、印制板图的绘制和做相关检测，对Keil进行相应的检查和调试，并用Proteus对所设计系统进行仿真。5.1原理