单片机在汽车速度_加速度测量系统中的硬软件设计

科技信息SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010 年 第 7期 0 引言 随着国家汽车工业化的日益发展和新技术的不断涌现，汽车性能 检测的技术就显得尤为重要。 我国近几年汽车性能检测系统发展迅 速，随着五轮仪的渗入推动了汽车制造业的发展。 经过几十年的不断 改进与完善，我国五轮仪从最初的纯数字电路型发展到现在的电子型 和数字智能型。 现在的第五轮仪有两种类型。 机械式和电子式的，这种五轮仪的 特点是测量数据的处理简便直观，而且精度较高使用方便。 它可以准 确地测出车辆行驶的距离、时间和速度，供进行汽车整车性能道路试 验使用,本文就运用 AT89C52 单片机 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了汽车速度、加速度测量系 统。 1 设计总体介绍 本次设计的仪器汽车和拖拉机速度，加速度性能测试仪。 本仪器 用于测试公共汽车、电车、载重卡车、拖拉机以及其他各种汽车的速 度、加速度性能滑行性能等具有如下功能：（1）随时测定车辆的瞬时速 度；（2）开关测定车辆的行驶距离；（3）测量车辆的加速度；（4）测量路 段时间及车辆从一速度到另一速度所需要的时间。 本仪器称为“五轮仪”，是通过获取轮子上的信号来进行测量的。 获取信号的轮子通过夹具固定在车身上，使轮子跟随车辆运动。 因为 这个轮子是车辆本身四个车轮之外的第五个轮子，所以通常把此仪器 叫做“五轮仪”。 第五轮仪分接触式和非接触式两种，接触式第五轮仪，应较多的 是单片机采控的五轮仪。 接触式第五轮仪由光电开关发出一个光电 脉冲信号行程的信号，一般一个信号等于汽车行驶 1cm 行程。 是通过 光电转换器发出脉冲信号，由单片机共同完成实现对脉冲的测量和计 数，即是由硬件和软件来对系统进行全面的控制。 用数码管显示一定 时间间隔内汽车的行程，既该段时间中的平均速度。 时间间隔一般为 36ms。 我们的设计就是主要采用上述的接触式方式。设计的主要内容就 是单片机系统和显示部分。 应用系统的整体结构的简图如图 信号发生模块→光电脉冲信号→单片机测量系统模→ 显示驱动 模块→LED 显示模块 2 AT89C52 的介绍 AT89C52（简称 89C52）的广泛使用，该芯片（以下简称多功能接 口）具有如下功能：①有 1 个专用的键盘/显示接口；②有 1 个全双工 异步串行通信接口；③有 3 个 16 位定时/计数器。 这样，1 个 89C52 芯 片，承担了 3 个专用接口芯片的工作；不仅使成本大大下降，而且优化 了硬件结构和软件设计，给用户带来许多方便。 它的主要性能： 1)8K 字节在系统可编程 Flash 闪速存储器 2)1000 次擦写周期 3)全静态操作：0Hz～24MHz 4)三级加密程序存储器 5)256*8 字节片内 RAM 6)32 个可编程 I/O 口线 7)3 个 16 位定时器/计数器 8)8 个中断源 9)可编程 UART 串行通道 10)低功耗空闲和掉电模式 功能特性描述： AT89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在 系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技 术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程 序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash， 使得 AT89C55WD 为众多嵌入式控 制应用系统提供高灵活、超有效的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 AT89C52 具有以下标准功能 ：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器， 一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另 外，AT89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作， 支持 2 种软件可选择节电模 式。 空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中 断继续工 作。 掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单 片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 3 硬件设计 系统硬件的设计要求 硬件除了要求达到单片机独立运行要求外还须具备以下功能： 1)脉冲信号计数可采用定时器/计数器。 2)选择 8279 作为 LED 显示器译码驱动电路。 3)LED 显示，对速度、加速度、行驶路程进行显示。 4)设置两个开关，一个仪器总开关，接通时仪器开始工作，断开时 仪器停止工作。另一个为测定时间的开关，接通时开始计时，断开时停 止计时。 硬件设计思路 1)采用单片机为核心器件.对数据进行采集和处理. 2)脉冲信号计数可采用定时器/计数器. 3)选择 8279 作为 LED 显示器的译码驱动电路,并确定 8279 与单 片机和与 LED 显示器的接口方式. 4)选择 LED 显示的驱动译码电路. 硬件电路设计 设定和显示是微机是微机控制系统不可缺少的内容.但在工程实 际中, 特别需要在现场显示和设定就显得很不方便. LED 数码管是工 业系统中应用十分广泛的器件.当显示的数字位数较多时,就要占用较 多的硬.软件资源.提出采用一种 inter8279 芯片的显示接口方案,这种 方案可以动态显示 16 只 LED 数码管 ,而不占用 CPU 的时间 ,而且电 路简单,功耗低. 8279 键盘.显示接口器件是实现人机对话的主要部件 ,它已为广 大用户欢迎和广泛应用，其中我们会用到 4 线-16 线（下转第 36 页） 单片机在汽车速度、加速度测量 系统中的硬软件设计 游晓容 1 徐 东 2 (1．重庆机械电子高级技工学校 中国 重庆 400037; 2.重庆天府矿业有限责任公司磨心坡电厂 中国 重庆 400700) 【摘 要】本文设计了一个汽车速度、加速度检测系统。 该系统采用了简单的光电技术来实现将汽车的行驶状态转换为容易处理的外部脉 冲数，在单片机方面采用具有 3 个定时器/计数器的高速度高性能的 AT89C52，通过单片机来对外部的脉冲进行处理，同时将需要测量的参数 实时显示，并根据读取的参数进行相应的操作管理，满足其基本汽车性能测试的要求。在本设计汽车，摩托车测量系统中，用户可在户外直接测 试车子性能的；其为小型的测量仪，测量几个常用的性能，如速度，加速度，行驶路程等。 【关键词】单片机; AT89C52 ; 脉冲计数 ○IT论坛○ 58 科技信息SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010 年 第 7期 （上接第 58 页）译码器———CD4514 以及驱动器 MC1413， 4 软件设计 系统软件设计要求 要求软件不仅能完成测量任务，还要求软件显示任务、完成系统 初始化。 具体来说主要以下几个方面的要求： 1)系统初始化； 2)显示缓冲区初始化.设置堆栈指针以及开中断. 3)参数显示； 4)中断服务； 软件设计思路 根据设计要求，要测量每 0.36 秒的脉冲数，最简单的方案是利用 单片机内部三个定时器/计数器， 其中定时器/计数器 2 用来产生 0.36 秒的定时，定时器/计数器 1 用来计外部脉冲数，定时器/计数器 0 用来 测量开关闭合，断开之间的时间。 按此构思，程序由几大模块组成。 其 中模块应包含有: 1)单片机.8279 的初始化 2)定时器/计数器初始化 3)显示缓冲区初始化.设置堆栈指针以及开中断. 4)显示子程序 软件设计方案 根据设计要求，要测量每 0.36 秒的脉冲数，最简单的方案是利用 单片机内部三个定时器/计数器， 其中定时器/计数器 2 用来产生 0.36 秒的定时，定时器/计数器 1 用来计外部脉冲数，定时器/计数器 0 用来 测量时间。 系统软件设计框图如图 初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对 IP、 IE、TCOM、TMOD 的相应位进行正确的设置， 并将时间常数送入定时 器中。 5 结束语 通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求， 电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；近几年新 研制的五轮仪结构充分体现了小薄轻的发展方向。 该系统具有硬件电路简单、系统功能比较强大、所选用元器件流 行实用、数据传输准确、实时性好等特点。 其小型化、模块化、集成化、 智能化的检测具有较为广泛的前景。 【参考文献】 ［1］王宝光，蒲昭邦.测控仪器设计[M].机械工业出版社，2001，3． ［2］袁辉.光电传感器及其应用[M].机械工业出版社，1992，1． ［3］李宝琛.微型计算机常用器件手册[M].福建科学技术出版社，1999，9． ［4］刘植甄 .微行控制系统设计工程———从芯片到系统 [M].清华大学出版社 ， 2001，7． ［5］马顺心，等 .单片机的汇编语言应用程序设计 .北京航空航天大学出版社， 1999． ［责任编辑：张新雷］ 科 ● #box: 0.0 0.0 0.0 0.6 1.2 0.5 concrete #box: 0.2 0.5 0.1 0.4 0.7 0.3 free_space -------------------------------------- #hertzian_dipole: 1.0 900e6 ricker MyDipole #analysis: 21 second.out b #tx: x 0.3 0.115 0.55 MyDipole 0.0 12e-9 #rx: 0.3 0.365 0.55 #tx_steps: 0.0 0.04 0.0 #rx_steps: 0.0 0.04 0.0 #end_analysis: -------------------------------------- #messages: y 图 3 三维探地雷达模型示意图 利用gprmax.m 和 outt.m 读取输出文件 second.out 中的数据，获得 此模型 Ex数据的剖面图如图 4 所示 图 4 三维模拟模拟数据 Ex的剖面示意图 3 结论 由以上两例可知，利用 GprMax2D 和 GprMax3D 与 MATLAB 进行 GPR 正演数值模拟是可行的，并且具有很好的效果。 【参考文献】 ［1］周奇才，李炳杰，郑宇轩，等.基于 GPRMax2D 的探地雷达图像正演模拟[J].工 程地球物理学报,2008,5(4):396-399. ［2］User's Manual of GprMax2D version 2.0． ［3］GPRmax2D downloads：http://www.gprmax.org． ［4］Yee K S．Numerical solution of initial boundary value problem involving M axell equations in isotropic media[J]．IEEE Trans Antennas Propagate，1966，14(3)：302- 307． 作者简介：宋审宇（1983—），男，聊城大学硕士研究生，研究方向为光通信 技术。 ［责任编辑：汤静］ 科 ● ○科教前沿○ 36