四二班班主任
范文一：汽车单片机
20150909 101教室。
汽车单片机与局域网技术‘【
一、 概念：
通过可修改、学习的软件程序控制相关的电子芯片，实现汽车各系统的连接、计算、运行，提高汽车控制安全性、舒适性、经济性、环保等指标和智能化的控制。
二、 学习的内容：
1、程序：运用、安装、使用控制程序：
2、电子芯片（ECU）：结构、原理、检修
3 、连接方式：CAN-BUS LIN(特点与传输方式)
4、运行计算的方式：
5、检测与维修汽车局域网（专用设备的使用、常见车型的诊断方法：卡罗拉、PASSAT）
三、学习的方法：
1、以台架、教学车、工具为主载，运用企业维修标准进行讲解。
2、讲解方法：笔记、制作PPT（按组进行）
3、考核方式：期末考试+平时成绩
四：下堂课的任务安排：
周一：第一组：ppt的要求：
1、 计算机的硬件介绍
计算机硬件的四大部件：运算器、 存储器、控制器、输入与输出设备。
CPU:是运算与控制的合成。
存储器：硬盘与内存条，RAM ROM
汽车单片机：输入：传感器 输出：执行器 运算与控制为:ECU 存储器：可读不可写的ROM进行存储。
第二组：
1、 计算机的软件功能
软件：软件也称为程序，主要是在硬件的基础上进行运行、计算、控制的一种机械语言。
软件的分类：系统软件、应用软件
第三组：
1、 汽车ECU的组成与运行（丰田5A-FE发动机控制单
元为例）
TOYOTA 5A-FE ECU的硬件：
编码 ：89661-52302 89661是指丰田车的电脑板，52302是指ECU的型号。
接线端子，三排，主要用于电源、搭铁完成供电，传感器输入，输出控制执行器。
内部的结构：电源稳压系统、电源变压系统、输入转换系统、点火控制系统、喷油控制系统、怠速电机控制系统、诊断系统、故障存储系统等。
下节课的内容：
发动机单片机内部的结构与模块的功能
第三组：
1、 丰田5A-FE发动机ECU内部结构图（要求每人自己复印
一张）
第四组：发动机ECU电源的转换（12V 5V）
第五组：发动机ECU传感器信号的输入与转换(A/D) 传感器输入 有二种信号
1、 数字信号：采用1与0的脉冲CPU可识别的信号。比
如：曲轴位置传感器
2、 模拟信号 ：采用线性或连续式CPU不可识别的信号 ，
比如节气门位置传感器
A/D转换器，是把模拟信号转换为CPU可识别的数字信号。
第六组：发动机ECU执行器信号的控制(点火、喷油、怠速、诊断)
喷油的控制：改变喷油时间而改变喷油量。
喷油嘴的控制：由点火开关提供电源，由CPU控制功率管来
控制嘴油器的搭铁实现喷油。
喷油量=基本喷油量+修正喷油量
单片机的控制：
1、运行 硬件 运行（电源） 系统程序
2、计算：信号输入，比较功能、发出指令
3、反馈：执行情况比较、重新计算、再输出、最后诊断。
下节课内容：
第3章 汽车单片机局域网基础
第七组：汽车局域网的组成
单片机是指：由电子元件和程序组成，通过传感器输入和执行器控制，完成某个系统的运行、诊断。
局域网是指：通过CAN线LIN线把单片机连接起来，形成单片机内信息共享。
组成：网关（收集、核对、运行、输出、若有故障，以报文的形式传送）、传输线（CAN LIN）单片机 诊断口（OBD-II）
第八组：汽车局域网的运行
CAN:和进行LIN:目前的动力CAN采用的是100KB,舒适CAN采用的是500KB
动力CAN: 发动机单片机+防盗单片机+变速器单片机+ABS/ASR/ESP单片机+安全气囊单片机
舒适CAN:音响单片机+空调单片机+主车门单片机+副车门单片机+后左车门单片机+后右车门单片机+座椅单片机+电动后视镜单片机+灯光系统单片机
网关：仪表 车身控制单元
集成化控制：局域网检测所需要的能力：
1、 单片机检测设备的应用的能力
2、 单片机的功能
3、 单片机的位置
4、 单片机的设定
局域网所运行的条件：
1、 自检：网关是否正常，各单片机是否正常传输（点火锁
开至IG档时完成自检）若自检不成功，通过诊断单片机输出报警。
2、 运行：当起动后，网关进行数据运行检测。
下节课内容：
第九组 CAN的组成、传输方式、特点 CAN的组成：由二条麻花线组成。
CAN的传输方式 ：采用低速CAN和高速CAN的频率信号进行数据传输。
CAN的特点：低速CAN+高速CAN=5V
CAN的传输距离：10KM
CAN的传输速度：0-1MB/S
第十组…………………… LIN的组成 传输方式、特点 LIN的组成：由单线组成。
LIN的传输：通过串行数据发送和接收任务。
LIN的特点：数据张的信号电压为12V的频率信号
结构简单，但传输速度最高为20KB/S，速度慢，所以只用以小范围之间的数据网络。
CAN与LIN线在同一台车上会同时出现。
汽车局域网的发展趋势：由传统的电线发展至CAN线、光纤、WIFI(无线) 例如特斯拉，就是用WIFI进行数据交换，未来的汽车厂商是由互联网来控制。
下节课的内容：
局域网的通信
十一组：局域网通信的组成
通信协议的三要素：（规矩）语法、语义、定时规则
一组：局域网通信的运行
数据链路层 和物理层
二组：局域网通信的诊断
诊断是通过OBD-II输出，6和14脚
节点：分支的单片机称为节点。
UADI 100 即无CAN线也无LIN线，它只是采用K线传输。
下节课的内容：
三组:CAN的标准
CAN执行的标准，SAE主要根据传输的速度来划分：A/B/C三个等级 A级：10KB 就是目前使用的K线，用于系统诊断
B级:100KB 就是目前使用的舒适系统，用于中控门锁、电动车窗、空调、音响等系统的传输
C级：500KB，就是目前使用的动力系统，用于发动机、ABS等。 安全气囊：反应的速度要快，所以对传输要求高。
安全传感器在什么时候引爆：
四组：CAN的驱动
驱动器：常见的驱动模块有二种， 一种是82C250 另一种是：TJA1050. 如何驱动：首先提供VCC 基准电压，
驱动器内有电流保护与温度保护，160度保护。
82C250 和TJA1050的区别：
相同点：传输速度最高可达1MB,协议均为：ISO11898,最多可连110个节点。
不同点：运行的速度不同，82C250 比TJA1050要慢。
车系 的基准车型：
大众的基准车型：polo与高尔夫
丰田的基准车型：卡罗拉
本田的基准车型：思域
日产的基准车型：蓝鸟
宝马的基准车型：5系
CAN线的附属装置：
负荷控制：CAN控制模块监测到：用电量大于发电量时，提高发动机转速来提高发电量，确保电瓶不能亏电。
自动变速器的车亏电，有否推着或拖着车。
不行：由于自动变速器在发动机没有起动时，除P档外挂入任何档均为空档，所以动力无法传至发动机，不能推着或拖着车。于是在私家车上一般配有一条过江龙。
便利控制：开门、关门时自动开启或关闭门灯，当车量发生碰撞时，自动开启车门或降下车窗。（水位与水压传感器）
安全控制 ：当车辆发生碰撞时，发动机未熄火，自动切断油泵，防止爆炸。
下节课的内容
1、 CAN的附属装置 第五组
2、 CAN的检修方法： 第六组
当CAN-BUS出现故障后的诊断接口是：OBD-II，大众车系通过6脚与14脚读取数据。
测量工具：专用解码器：如大众采用VAG,丰田采用IT2等，万用表：测量的信号电压和为5V，示波器：用于波形频率的测量。
CAN线常见的故障类型：
? 一是汽车电源系统引起的故障；
? 二是汽车多路信息传输系统的链接故障；
三是汽车多路信息传输系统的节点故障
电源故障：输入为12V工作电压，经单片机转换为5V工作输出电压。
下节课的内容：
1、 CAN典型电源故障的诊断 第七组
故障现象：以帕萨特1.8T为例，799C电源线中断，会导致中控门锁、电动车窗均不工作。
故障检修方法：测量电源电压与搭铁。
故障排除方法：30号为常电源12V，15号为点火开关电源，电压不能低于10.5V,否则CAN线瘫痪.
2、 多路信息传输系统典型链接故障的诊断 第八组 CANH 或CANL 某一条传输线被中断。
3、 节点典型故障的诊断 第九组
发动机控制单元、安全气囊控制单元、仪表三者的关系？共性是采用500KB的CAN传输，网关（仪表内）
下节课内容：
具体车型：PASSAT B5 1.8T
现象一：调整一边的后视镜开关后，出现左右二边的后视镜均在工作。
大网关：当调整左边的后视镜时，右边后视镜根据人体学比例自动调整右边的角度。
如何调：
假设你去4S店维修一辆帕萨特，故障现象，电动后视镜不工作，4S店诊断完后告之是：仪表故障。
把仪表插上去，电动后视镜正常，但发动机不能起动。 防盗被锁，需要重新匹配钥匙。
方法：
诊断座：OBDD-II,并且规格16脚为电源，4脚为搭铁。
解码器：把汽车单片机的数据读取，进行分析。红盒子、X431
修车王、 KT600 VAG IT2等。
解码器如何使用：主机、诊断接头、电缆线组成
开机：进入系统：选择汽车诊断、选择汽车公司、选择车型、选择年款（车架码的第十位代表是生产年份）、选择控制单元，进入控制单元。
元件自检功能：用于检测控制单元的每个执行器是否正常及准确。
读取数据流：就是把控制单元的传感器与执行器的数据全部读取，进行分析。
下节课内容：
1、 使用KT660
2 使用诊断设备：VAG5053.
解码器的使用方法
4S店使用的是专用解码器，也就是PC版，例如大众：通常会使用VAG5051 \5052\5053\5054
功能：
1、 选择模块：根据车辆的配置，选择单片机。如01 为发
动机控制单元、02为自动变速器控制单元，一辆车最多有100多块单片机
2、 自动扫描：根据车辆的配置，自动扫描车辆的单片机数
量。
3、 重置功能：保养归零，可设置车辆的保养时间与里程
4、 0BD-II扫描功能：采用CAN-BUS传输诊断
5、 集成控制：对网关的功能进行扩展以及个性化的设计。
6、 系统设置：诊断线的连接与传输。
三、 进入系统：
例如进入发动机系统：
8D0 907 559B 这是控制单元硬件的编号
1.8L R4 5V D02 这是装1.8排量4缸5气门的发动机，程序号为D02
软件编号：04001 ，新电脑为00000，需要编码后才能正常使用
服务站代码：WSC 00000 对这辆进行维修站代码的编写。 01：读码故障码：调取559B内部的所储存的故障代码。读取的故障码可能是以前存储的故障码、假码、错码之类的，所以先消码。再重新读取。
P0123:世界上所有车辆的故障码定位为5位数，P代表是发动机系统，0123厂家自行定义。节气门体故障
02 读取测量值：测量值是指数据流，运行时，传感器与执行器的状态数据。例如水温传感器、节气门体等。
数量流正常，而故障码不能消除，说明节气门体没有设定。 进入基本设定：通道号为098（上海大众，一汽大众为060）系统自行设定，最后会显示是否成功。
下节课的内容：
1、 编码功能、输出诊断功能的使用方法（10）
输出诊断功能：是指通过VAG5053向执行元件发出控制信号。
例如：发动机的喷油嘴控制、电磁阀控制、VVT阀控制等。
09年的车辆均有17位车架码，发动机控制单元、仪表、车身控制单元与档风玻璃下方的17码必须一致，否则说明车辆不合法。
年审车辆时，用解码器读取车架信息，与行驶证进行对比。
比如;仪表的转速表，采用自检可以检查表是否正常以及表是否准确。
自检后，表由0转至7000转，再回到0，最后转至3000. 温度差在实际的维修中，经常会出现表不准，因此如何判断是表的原因还是传感器故障，通常采用自检功能来判断，自检时，表正常是回到90中间位置。
光段测试：自检表的数显功能
2、 仪表网关与发动机单片机之间的连接与控制（11）
仪表网关与发动机单片机之间的连接：有三组CAN-BUS线，一组是动力CAN500KB 第二组是舒适单元100KB 第三组是诊断系统10KB
3、 防盗的匹配与设定（1）
汽车防盗分为二种防盗
第一种为车身防盗：车身防盗是指中控门锁、报警等功能。
第二种为发动机防盗
在仪表上有一个黄色的防盗指示灯，若点亮，说明非法，发动机停止喷油与点火，若熄灭，说明合法。
此时，防盗灯点亮，发动机停止点火、喷油。
如何去查找一台车的网关系统：
根据电路图，网关系统会有输入CAN\输出CAN以及诊断CAN 帕萨特的网关在仪表内，卡罗拉：在车身控制单元
帕萨特CAN防盗系统的传输：
首先是点火开关的识读线圈产生磁场（无线）后识读钥匙蕊片，通过2条数据线发送至防盗控制单元，再通过CAN线与发动机控制单元进行数据交换，确认是否锁死点火喷油，最后通过K线输出给诊断座。
内容一：PASSAT B5 动力CAN与舒适的CAN的组成 （10） 内容二：PASSAT B5 CAN的特点 (11
内容三：PASSATB5 CAN的诊断方法(1)
下节课的内容：
1、 CAN-BUS系统数据的分析（波形的分析）用万用表
检测的均为模拟信号，准确的信号是波形。（42）示波器的使用方法与检测方法
示波器的作用：测量方形波与正弦波的失真情况，用于判断信号的准确性。
在汽车维修中一般使用的是示波数字万用表。
【简单介绍】
ＵＴ８１系列(示波型数字万用表) ：UT81C 、UT81B、 UT81A
万用表：
直流电压 (V)：400mV/4V/40V/400V/1000V，±(0.8%+8)
直流电流 (A)：400μA/4000μA/40mA/400mA/4A/10A，±(1%+8)
示波器部分）
实时带宽：16MHz√
采样率：80MS/s√
【详细说明】
UT71A数字万用表
基本说明、功能参数：
ＵＴ８１系列（示波型数字万用表） ：UT81C 、UT81B、 UT81A UT81C、UT81C万用表,UT81C数字万用表,UT81C智能型数字万用表 万用表：
直流电压 （V）：400mV/4V/40V/400V/1000V，±（0.8%+8）
直流电流 （A）：400μA/4000μA/40mA/400mA/4A/10A，±（1%+8） 交流电压 （V）：4V/40V/400V/750V ±（1%+15）
交流电流 （A）：400μA/4000μA/40mA/400mA/4A/10A，±（1.5%+8） 示波器部分）
实时带宽： 16MHz √
采样率：80MS/s √
2、 CAN-BUS解码器的使用：数据分析解码器
下节课的内容：
示波数字万用表的使用方法：（苏健奔）
1、 万用表功能的使用方法
接口
10A MA COM V
测量电流是串联，其余的均为并联，所以10A MA是用于电流的测量。其余的测量均为公共端，可测量电压、电阻、电容 、二极管之类的。
电压的测量：注意交流与直流，交流一般用黄色标注，直流用蓝色标注。测量交流时，选择量程后注意表笔的绝缘检查。 电流的测量：电流测试口均设有保护端，只有转至电流档后方可进行测量，测量时，一定是串联。
2、 CAN波形的检测按
测量波形时，只需按下MODE模式开关端，即可测量波形。
测量的结果：
动力CAN工作，诊断CAN与舒适CAN均中断。
舒适CAN H:4.7V CAN-L 0.3V ,说明舒适CAN处于中断。 诊断CAN 均为0V，说明无信号输出。
动力CAN H为2.6V CAN-L为2.4V，总和等于5V,说明CAN线运行正常。
3、 K线波形的检测方法
K线是大众车的数据诊断线，主要利用K线传输单片机的数据信息。如故障码、数据流之类的。
K线的信号电压在11-12V之间，电压值为：11.08V, 2010前年的大众的解码器均是根据K线进行数据读取与诊断。
3、 CAN分析仪
CAN分析仪主要用于是分析：CAN的运行状况，如信号发射、波形测量、数据交换等功能。
万用表的使用方法：
1、校表：校表的方法，把红黑表笔短接（手不要碰表笔），指针表可以调零，而数字表是不能调的，小于0.3欧属于正常。
2、电压测量：注意交流与直流电压，表的选择
先用大量程再换小量程。
3、电流测量：串联，量程分为MA与A。
4、电容测量：充放电功能，红笔插到COM公共端，黑表笔插到MA口，根据电容的容量选择量程。
SRS ECU 4700Uf 25V C
5、二极管的测量：二极管或稳压管带色环的一端为负端，测量时，正确的一方为无穷大，另一方若为572，说明它的导通电压降为572微伏。
6、三极管的测量:把三极管测量器接在MA与COM端，分清NPN管还是PNP管，它测量的是放大倍数，万用表转至HFE端。
7、汽车专用万用表：会增加二个功能：
1）温度测量：把温度表插在TEMP的+-端，即可测量各种温度值。
2）点火提前角的测量：
点火提前角是指：活塞还未到压缩点就开始点火的那个时间段称为点火提前，
原因：是因为点火后产生爆燃是需要一定的时间。 点火提前角过小：燃烧不充分，动力不足，在排气管内再次燃烧，出现放炮的现象
点火提前角过大，出现爆燃，引起回火的现象。
测量的方法：选择DWELL档，里面有3、4、5、6、8CYL，这是缸数的选择，选择后，把红笔用电流感应钳夹在一缸高压线。黑色搭铁。
数字万用表性能判断方法：先用交流档测量交流电压后，立即转成电阻档测量内阻，小于0。3欧。
在车上查找CAN线：
在车上的诊断检测端子，查找是否带CAN
测量OBD-II检测脚，4脚为搭铁，测量一组为2.4V左右，另一条为2.6V左右，总和为5V电压，这条线为CAN
晨风的检测采用的是CAN-BUS检测
花冠采用的是K线检测
CAN-BUS检测信号电压的变化规律：
静态时：CAN H:电压在2.6至-2.8之间变化
CAN L电压在2.2于2.5V之间变化
左前门车窗控制单元的更换的注意事项：
1、 门板的拆卸的注意事项，对于门板、仪表台的
固定螺丝均埋在元件安装孔内（美观）
2、 所有塑料件均有限位卡和定位卡，所以拆卸门
板的话主要用专用工具撬动定位卡。
3、
4、 装前的功能检查，确认功能正常后，方可安装。 在门板的CAN线系统内，还有防盗指示灯线束
和油箱开关线束，注意不要遗漏。
5、
6、 更换后，需重新消码或者对新元件进行编码。 拧紧螺丝时，注意力矩的大小。门板定位螺丝
一般在2-4N.M
电子转向系统控制单元的更换：
1、 VAS5052 记录 编码。
2、 断开电池负极：防止引爆安全气囊
3、 不要转动游丝（滑环）
4、 黄色插头：安全气囊连接线插头
5、 控制单元的拆卸：需用专用工具拆下专用卡位。
6、 更换后：需重新对控制单元进行编码。
工时的核算：结合工作时间+技术难度+技能要求进行核算。
1200
轮胎的拆装动平衡：
1、 轮胎防盗螺丝的拆装
2、 拆胎机的使用方法
3、 平衡机的使用方法
40
轮胎换位动平衡的里程数：10000公里
轮胎如何监测气压：在轮胎内装有蓝牙胎压发射器，注意换位后的重新设定。
轮胎胎压监测系统：在每个轮胎的气嘴上装有电子胎压监测器，采用无线发射给胎压ECU，通过CAN线向仪表进行
显示。
迈腾后制动片的更换：
1、 EPB:电子驻车系统（电子手刹）通过解码器把电
子手刹的活塞回位。
2、 电子手刹若在行车时误按：通过CAN来检测发
动机转速、车速，对电子手刹发出控制信号。
3、 刹车皮报警系统：刹车皮磨损过度报警系统，当
刹车皮磨损过度后，会自动报警，更换后，需重
新设定，否则会制动报警，解除ABS、限定发二
动机转速与车速。
冷却液加注专用工具的使用方法
在企业经常会更换冷却液后，出现水温过高？
空气
采用专用工具是把冷却系统的空气抽出，利用真空把冷却液吸入冷却系统。
若没有专用工具，通常把水位最高点的螺栓松开进行排空。
更换刹车油：
确保更换后系统无空气，否则会出现制动力不足，或制动跑偏等现象。
把油循环一次，使每个分泵流出250ML左右，顺序是由远到近。
胎压传感器如何设计：
电源？由电池提供工作电源
压力检测？压力传感器，监测30次以上的变化发射给显示屏。
发射？方式 ：红外线、蓝牙、WIFI，采用电波进行传输 胎压监测后，如何进行后处理：
通过CAN线系统传输控制：
1、 制动力的分配（ABS控制单元）
2、 转速的控制（发动机控制单元）
3、 车速与扭矩的控制（自动变速器控制单元）
一辆丰田卡罗拉在行驶途中,突然熄火,故障点为发动机单片机,请分析出现的故障点有哪些?
1 单片机的电源：12V 5V (如何取得电源与变压？)
2、 信号输入（转速信号,如何把模拟信号
转换为数字信号）
3、 计算（单片机内部如何运算？）
4、 单片机喷油的控制方式
5、 单片机点火的控制方式
2. 以PASSAT为例,分析舒适系统局域网的组成\控制过程\诊断过程?
舒适系统局域网的组成：电动车窗系统、中控门锁系统、电动后视镜系统、音响系统、空调系统组成，由车身控制单元799C与仪表网关控制。
控制过程：通过CAN线接收、发送控制信号，CAN的组成？传输原理？
诊断过程：通过OBD-II进行数据分析与诊断。OBD-II的组成？OBD-II诊断座CAN+ CAN-的脚位与诊断设备的数据交换方式 ？
下节课的内容：
1. CAN总线的组成。（陈蔚）
CAN控制器 CAN收发器 数据传输终端 数据传输线
3、 CAN的通信协议包括哪几个要素?（黄海杰） 语法:是指通信双方:如何讲:
语义:是指通信双方:讲什么
定时规则:是指顺序\时间,解决何时讲的问题
4、 CAN总线的特点。（张展涛）
特点:可靠性 灵活性 时实性 采用国际标准，有多主方式，标识符报文，自动关闭、重发功能等相关功能。
·
4.CAN总线通信的主要内容? （刘景聪）
车辆起动时的自检功能，加速过程通信，制动过程通信，周期性刷新新通信，运行过程中的监控
5.CAN的分类。（宋仪德）
传输速度可分为：10KB 100KB 500KB
传输方式可分为：动力CAN 舒适CAN
6、画出卡罗拉诊断座CAN的连接(卢浩斌)
卡罗拉诊断座的6脚为高速CAN
14脚为低速CAN
画出相关的单片机，如发动机 、ABS 车窗、中控、音响、空调、安全气囊等相关单片机与CAN线的连接方式 。
归纳：局域网的组成、局域网的特点、CAN的传输、CAN的分类、CAN的诊断
范文二：汽车单片机教案13
教师：刘杨 科目：汽车单片机技术
教 案 附 页
第一节 丰田轿车车载网络系统概述
一、丰田轿车车载网络系统的组成
丰田车系采用多路传输通信系统MPX(Multiplex Communication System)，丰田车系在网关ECU 内置了三种通信电路，即CAN 、BEAN 、AVC-LAN 。
CAN 总线具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力，其通信协议在汽车电控系统中得到更广泛的应用。
车身电子局域网络BEAN(Body Electronic Area Network)是丰田汽车专利的双向通信网络。 音响视听局域网络AVC-LAN （Audio Visual Communication-Local Area Network）主要用于音频和视频设备中的通信网络。
各个网络通信协议不同，传输速率不同，翻译工作由网关来完成。网关结构如图8-1所示。网关内置CPU 从不同的总线接收数据，对数据进行处理，再按照各通信协议把该数据发送到总线上去。网管负责来自仪表板总线、车门和转向柱总线、CAN 总线和AVC-LAN 总线数据信息的接受、转化和传输。并会将相关信息存储。其中DLC3用于故障自诊断。
二、丰田轿车车载网络系统的特点
1. CAN通信网络
CAN 通信网络的组成如图8-3所示。CAN 通信网络中的多个ECU 连接到通信线路上，终端电阻(120Ω) 安装在总线主线路上，连接电阻的目的是为了防止信号的反射，使提供的信号更稳定。各控制单元模块和相关ECU 跨接于总线上，总线采用双线传输。其CAN-H 线称为主线，CAN-L 线称为副线。
2. 车身电子局域网络BEAN
车身多路通信局域网络是一种多总线车身电子局域网，由仪表板BEAN 系统、转向柱BEAN 系统和车门BEAN 系统组成，如图8-4所示。BEAN 通信一般采用单线传输（由公用地线构成回路）。BEAN 通过扩展控制对象，提高了控制数据量。
第二节 雷克萨斯（凌志）轿车
一、雷克萨斯（凌志）轿车网络
系统的组成
雷克萨斯LS430轿车全车电控单元以网关为中心，设置了几个BUS （总线）系统，包括：仪表板BUS 、门控BUS 、转向柱BUS 、Back-up BUS（控制转向信号灯、尾灯、制动灯和后雾灯）、AVC-LAN ，其车身网络通信系统,GS430/300车身网络控制系统，各总线控制ECU 。
二、雷克萨斯（凌志）轿车总线
网络系统特点
整车CAN 总线用主BUS 线路和辅助BUS 线路连接各传感器和控制单元。主BUS 线的终端有一个电阻，防止信号反射，使提供信号更稳定。雷克萨斯RX330轿车的CAN 线路连接了防滑控制ECU 、转向传感器、横摆率和减速度传感器以及DLC3（3号诊断连接器）。通过DLC3使用诊断仪可以检测CAN 通信的故障码，DLC3通过CAN-H 和CAN-L 传输故障信息。
1．CAN 元件布置
雷克萨斯RX330车型中，CAN 包含CAN l号接头、CAN2号接头、防滑控制ECU 、转向角传感器、横摆率与减速度传感器和DLC3等元件。
2．通信线
CAN 和AVC-LAN 通信采用双线传输，BEAN 通信一般采用单线传输。
3．CAN 、BEAN 与AVC-LAN 总线的区别
(1)通信协议不同
各个电控单元所采用的数据传输速度、传输线和信号不同，因此要有明确的通信协议来完成通
信。
(2)传输速率不同
CAN 的传输速率快，因此应用在发动机和底盘等控制系统。
第三节 丰田凯美瑞轿车CAN
一、丰田凯美瑞轿车网络系统的组成
该车具有两种不同通信速度的CAN 总线：高速CAN 总线（HS-CAN ，500kbit/s）和中速CAN 总线（MS-CAN ，250kbit/s）。HS-CAN 由1号CAN 总线和2号CAN 总线组成。1号CAN 总线的终接电阻器置于发动机ECU 和仪表ECU 中，2号CAN 总线的终接电阻器置于CAN 网关ECU 和接线器(前LH ）中。
MS-CAN 由MS 总线组成MS 总线的终接电阻器置于主体ECU 和认证ECU 中。对于无智能进入和启动系统的车型，终接电阻器置于接线器RH Ⅱ中。
带有网关功能的ECU 用于总线之间传输数据。CAN 网关ECU 用于l 号CAN 总线和2号CAN 总线之间的数据传输；主体ECU 用于1号CAN 总线和MS 总线之间的数据传输。
二、丰田凯美瑞轿车网络系统主要组件分布
第四节 丰田锐志轿车车身网络系统
丰田锐志轿车车身网络系统由多个子系统组成，以下主要介绍巡航控制系统、导航系统、倒车监视系统、中央控制门锁系统、无线遥控系统、防盗系统。
一、巡航控制系统
巡航控制开关将主开关和操作开关集成在一起，安装在方向盘右侧，以确保使用方便。通过发动机ECU ，对巡航系统的所有功能进行控制。巡航控制系统的主电源（ON/OFF）、系统的异常声音均通过CRUISE 启动警告灯来显示，内置于组合仪表上。
带有内置处理器的发动机ECU ，可提供以下功能：减速控制、加速控制、取消、计算车速、马达输出控制、超速挡控制等，内置的微电脑可输入各种来自不同开关和传感器的信号，根据记忆中存储的程序对这些信号进行加工，并控制节气门控制马达。此外，可以用组合仪表内的CRUISE 启动警告指示灯进行系统故障诊断。
二、导航系统
汽车导航系统由GPS 接收机、导航电子地图（存储在DVD-ROM 中）、陀螺传感器、导航ECU 和多功能显示器组成。导航仪接受卫星的定位信号，确定当前的位置（经纬度），与地图上的经纬度比较显示出当前的位置。导航时，输入起点和终点，导航ECU 自动在导航电子地图中搜索，查找出最佳路径。在汽车行驶过程中不断把定位信息与路径的信息比对，从而起到导航的作用。
导航ECU 通过GPS 接收器得到检测本车的位置信号，通过组合仪表测出车速信号，通过陀螺传感器判断出前进方向信号，然后将汽车行驶位置显示在显示器上，同时将提示语音信号输出到左前扬声器。
三、倒车监视系统
1. 系统功能
透过多功能显示屏的画面显示来辅助停车操作，倒车监视器ECU 是利用安装在车辆后部的倒车监视器摄像机的图像，利用CAN 通信输入的转向角度传感器等接收的车辆状态参数进行计算，得出各导向路线信息，并将该信息传入多功能可视系统上。倒车监视器ECU 发出的信号通过内置的主ECU 控制，在多功能显示屏上显示倒车监视器画面。
2．系统组成
倒车监视器系统由倒车监视器摄像机、倒车监视ECU 、多功能显示屏（与导航ECU 一体）等元件组成。倒车监视器摄像机安装在后备箱外侧装饰物内，将拍摄车辆后方图像信号输出到倒车监视器ECU 。倒车监视器ECU 安装在仪表板前排乘员座椅一侧，它通过CAN 通信收集车辆信息和多功能
显示屏发出的信号，并根据此信号自动打开/关闭倒车监视器摄像机倒车监视器ECU 取得倒车监视器摄像机拍摄的画面，并利用CAN 通信得到的方向盘转向信号，制作出各导向线的图像信号，输出到多功能显示屏。根据倒车监视器ECU 发出的图像信息，在画面上显示出车辆后方图像及各导向路线图。多功能显示屏将RGB 图像信号输出到倒车监视器ECU ，同时将车辆角速度数据输出到倒车监视器ECU 。
四、中央控制门锁系统
田锐志轿车中央控制门锁系统配备“车门钥匙联动门锁”，具备钥匙锁止功能以及碰撞感应车门锁解除功能，门锁采用了保护器一体式外壳，驾驶员座位车门钥匙筒和门锁总成直接耦合以及和车门内侧手柄的拉索式连接，增强了车辆的防盗性能。
中控锁采用无线遥控实现智能化控制。中控锁的无线遥控功能是指不用把钥匙键插入锁孔中就可以远距离开门和锁门，其最大优点是：不管白天黑夜，无需探明锁孔，可以远距离、方便地进行开锁（开门）和闭锁（锁门）。 遥控的基本原理是：从车主身边发出微弱的电波，由汽车天线接收该电波信号，经电子控制器ECU 识别信号代码，再由该系统的执行器（电动机或电磁线圈）执行启/闭锁的动作。该系统主要由发射机和接收机两在部分组成。
1．系统组成
门锁系统由MPX 车身l 号ECU （驾驶员侧接线盒ECU ）、各座位门锁总成、MPX 总开关。各座位车门控灯开关、网关ECU 、中央气囊传感器总成、各气囊传感器等元件组成。电子门锁系统组成元件位置。
2．元件功能
MPX 车身1号ECU （驾驶员侧接线盒ECU ）：根据各种开关、车速传感器、碰撞传感器检测汽车的状态，控制内置继电器驱动所有座位门锁马达。
各座位门锁总成：通过内置的各座位门锁马达的正转或逆转，对各座位的车门分别锁止或开锁。通过内置的各座位门锁位置开关，分别检测各座位车门的锁止或开锁状态（锁止OFF ，开锁ON ），检测出内置的门锁控制开关（用于钥匙联动）状态，将锁止或开锁的要求信号输出到MPX 总开关（仅限驾驶员座位）。
MPX 总开关：检测出各门锁控制开关（手动操作用）和驾驶员座位门锁位置开关的状态，用双向车身多路通信，发送到驾驶员侧接线盒ECU 。
各座位车门控灯开关：检测出各座位车门的开闭状态，车门开为ON ，车门关为OFF 。输出到驾驶员侧接线盒ECU 。
网关ECU ：作为各通信网络（双向车身多路通信）的连接点，中转通信数据。
各气囊传感器：检测到碰撞，并将其传输到中央气囊传感器总成。
中央气囊传感器总成：通过各安全气囊传感器发出的信号以及使用内置的碰撞传感器检测车辆受到的碰撞，并将其传输到驾驶员侧接线盒ECU 。当发生碰撞时，可使车门锁自动开锁，便于乘员逃生。
3．电子门锁系统电路控制
(1)手动上锁（开锁）操作
如果将MPX 总开关的门锁控制开关（手动操作用）操作为上锁（开锁），MPX 总开关发出的驾驶员座位手动上锁（开锁）开关信号，就会由双向车身多路通信传输到驾驶员侧J/B ECU。接收到此信号的驾驶员侧J/B ECU就会打开上锁（开锁）继电器，驱动各座位车门上锁马达，对车门上锁（开锁）。
(2)车门钥匙联动上锁（开锁）操作
如果将机械式钥匙插入驾驶员座位车门钥匙筒，进行上锁（开锁）操作，门锁控制开关（钥匙联动用）就在上锁（开锁）时打开，由此，MPX 总开关发出的驾驶员座位车门钥匙联动上锁（开锁）开关信号就会由双向车身多路通信输出到驾驶员侧J/B ECU，和手动上锁（开锁）操作相同，对各座位车门上锁（开锁）。电子门锁系统电路控制。
(3) 防止钥匙锁入车内操作
在钥匙开锁提醒开关以及驾驶员座位车门控灯开关ON 的信号输入驾驶员侧J/B ECU的状态下，
如果将驾驶员座位车门上锁按钮切换到上锁一侧，MPX 主开关就会检测到驾驶员座位上锁位置开关的OFF 状态。接收此信号的驾驶员侧J/B ECU 就会打开开锁继电器，分别驱动车门上锁马达，对车门开锁。
(4)碰撞时车门开锁操作
根据从中央气囊传感器总成接收到的碰撞检测信号，驾驶员侧J/B ECU对所有座位车门开锁。当点火开关处于0N 时或者从ON 到OFF 的4s 内，如果车辆受到的撞击力超过了规定值，中央气囊传感器总成检测到后，将碰撞检测信号输出到驾驶员侧J/B ECU。如果驾驶员侧输入了从中央气囊传感器总成发出的碰撞检测信号，在经过碰撞感应开锁延迟时间（约10 s ）后，就会打开开锁继电器，驱动各座位车门上锁马达，对车门开锁。开锁操作完成后驾驶员侧J/B ECU禁止输入所有车门上锁信号，除非将点火开关从OFF 打到ON ，车速从约15 km/h提高到20 km/h，并持续5s 以上，或者通过门锁控制开关（手动操作用）进行上锁操作，如果点火开关从ON 打到OFF ，驾驶员座位车门从“开”到“关”（驾驶员座位车门控好开关从ON 到OFF ）时可以接收。
五、无线遥控系统
1．无线车门上锁（开锁）操作
如果按下上锁键（开锁键），就会从发射器钥匙（无线遥控）、智能钥匙以及无线车门上锁钥匙发出微弱电波式的本车识别代码和功能代码。车门控制接收器或车内调谐器（配备智能进入和启动系统的车型）接收到这些信号后，就会通过内部的高频率电路开始对其进行认证和分辨。车门控制接收器进行识别代码认证和功能代码分辨，如果识别代码和本车代码一致，并且功能代码识别为“上锁”（“开锁”），这些信号就会作为代码数据输出到驾驶员侧J/B ECU。另外，配备智能进入和启动系统的车型的认证ECU 如果和车门控制接收器进行同样的分辨和识别，这些信号也会被作为代码数据输出到驾驶员侧J/B ECU。
驾驶员侧J/B ECU接收到上锁（开锁）信号后，和手动上锁（开锁）操作相同，打开上锁继电器（开锁继电器），并对所有车门上锁（开锁）。
2．后备箱门开启操作
如果按下后备箱键，就会从发射器钥匙（无线遥控）、智能钥匙以及无线车门上锁钥匙发出微弱电波式的识别代码和功能代码。车门控制接收器或车内调谐器（配备智能进入和启动系统的车型）接收到这些信号后，就会通过内部的高频率电路开始对其进行认证和分辨。
车门控制接收器进行识别代码认证和功能代码分辨时，如果识别代码和本车代码一致，并且功能代码识别为“后备箱门开启”，这些信号就会作为代码数据输出到驾驶员侧J/B ECU另外，配备智能进入和启动系统的车型的认证ECU ，如果和车门控制接收器进行同样的分辨和识别，这些信号也会作为代码数据输出到驾驶员侧J/B ECU。
接收到这些信号的驾驶员侧J/B ECU，在钥匙开锁提醒开关OFF 的状态下，如果检测到所有座位车门控灯开关为OFF ，就会驱动后备箱盖开启马达，从而打开后备箱盖。无
六、防盗系统
防盗系统包括门锁控制系统和无线门锁遥控系统，当有人企图强行进入车内打开发动机盖或后备箱门时，或当蓄电池端子被断开又重新接上时，防盗系统启动。
范文三：单片机红外汽车测速
编号
xx大学xx学院
毕业设计(论文)
相关资料
题目: 单片机红外汽车测速
机电 系 电子信息工程 专业
学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:讲 师 )
(职称: )
XXXX年X月XX日
xx大学xx学院本科毕业设计(论文)
诚 信 承 诺 书
本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文) 单片机红外测速设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班 级:
学 号:
作者姓名:
年 月 日
xx大学xx学院
机电 系 电子信息工程 专业
设 计
毕 业 任 务 书 论 文
一、题目及专题:
,、题目 单片机红外汽车测速设计
,、专题 单片机红外汽车测速的软硬件设计 二、课题来源及选题依据
红外线传感器应用相当广，在许多地方你都可以看到它的身影，如红外门禁系统，红外报警系统、红外测距系统，红外遥控系统等等。自从单片机问世以来，在国外，他已广泛应用于自动控制、数据采集和处理、家用电器等各方面，同时也参透到其他各个科技领域。在国内，虽然起步比较晚，但由于单片机物美价廉、功能强、体积小、使用灵活方便，越来越得到发展，尤其在工业过程控制、自动化仪器等领域得到广泛应用。所以本次毕业设计我选择了单片机红外汽车测速这个课题。单片机红外汽车测速精度高，应用广。
三、本设计(论文或其他)应达到的要求:
1. 硬件电路的设计 2. 用protel画出硬件原理图
3. 软件编程程序框图设计
4. 软件编程实现汽车速度测量
四、接受任务学生:
班 姓名 五、开始及完成日期:
自 年 月 日至 年 月 日 六、设计(论文)指导(或顾问):
指导教师 签名
签名
签名
教研室主任
学科组组长
〔〕 签名 研究所所长
系主任 签名
xxxx年xx月xx日
摘 要
随着居民生活水平的不断提高，汽车已经成为现代社会中不可缺少的一部分。本次设计制作的单片机红外汽车测速仪能够显示汽车的行驶速度。单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。。而且单片机与数字电路完美的搭配组合能够完成前沿先进的设计。红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离;反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。本产品具有密度大、体积小、易安装、易操作等优点。这是一般汽车电子产品所没有的。
关键词:单片机;测速;红外线发射
Abstract
With the continuous improvement of living standards, cars have become the indispensable part of society. The design of microcontroller infrared speed detector capable of displaying the car speed. SCM has the advantage of small size, light weight, anti-interference ability, less demanding on the environment, low cost, high reliability, good flexibility, develop more easily. . Microcontroller and digital circuits and with the perfect combination of cutting-edge advanced design to completion. Infrared transmitter and receiver in two ways, one is the direct type, the other is reflective. LED direct-type refers to the relative placement and receiving tube launched and controlled at both ends of the middle distance apart; reflective means LED tubes tied together with the receiver, usually receiving tube has no light, only the issue of infrared LED encountered light reflector, the receiver tube receive the infrared light reflected back before work. This product has high density, small size, easy to install, easy to operate. This is a general automotive electronic products do not have.
Keywords: microcontroller; speed; infrared emission
目 录
1 绪论 ................................................................................................................... 1
2 课题研究内容和分析论证 ................................................................................ 2
2.1 课题研究内容 .................................................................................................................. 2
2.2 整体方案设计与选择....................................................................................................... 2
2.2.1 显示部分电路选择 ............................................................................................................................ 2
2.2.2 计数电路选择 .................................................................................................................................... 2
2.3 系统结构图 ...................................................................................................................... 3
3 硬件设计 ........................................................................................................... 4
3.1 AT89C51单片机 ............................................................................................................ 4
3.1.1 单片机发展过程 ................................................................................................................................ 4
3.1.2 AT89C51单片机简介 ..................................................................................................................... 5 3.1.3 主要功能 ............................................................................................................................................ 5
3.1.3 管脚说明 ........................................................................................................ 错误～未定义书签。7
3.1.4 振荡器特性 ........................................................................................................................................ 5
3.2 74LS14 .............................................................................................................................. 5
3.2.1 施密特触发器介绍 ............................................................................................................................ 8
3.2.2 施密特触发器的应用 ........................................................................................................................ 9 3.2.3 74LS14介绍 ....................................................................................................................................... 9
3.3 七段LED数码显示器 ................................................................................................... 10
3.3.1 七段LED数码管 ............................................................................................................................ 10
3.3.2 LED数码显示器的显示段码 ...........................................................................................................11 3.3.3 74LS164显示接口芯片 ....................................................................................................................11 3.4 红外发射接收电路 ........................................................................................................ 12
3.4.1 红外线特点 ...................................................................................................................................... 12
3.4.2 红外线发射与接收器件 .................................................................................................................. 13 3.4.3 发射接收电路组成 .......................................................................................................................... 14
V
4 软件设计 ......................................................................................................... 16
4.1 中断程序设计 ................................................................................................................. 16 4.2 显示输出程序 ................................................................................................................. 16 4.3 总程序设计 ................................................................................. 错误～未定义书签。24 5 总结与展望 ..................................................................................................... 20 致 谢 ............................................................................................................. 21 参考文献 ............................................................................................................. 22 附 录 ............................................................................................................. 23
VI
单片机红外测速设计
1 绪论
单片机自20世纪70年代问世以来，以极高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广泛，发展很迅速。单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。广大工程技术人员通过学习有关单片机的知识后，也能依靠自己的力量来开发所希望的单片机系统，并可获得较高的经济效益。而且单片机与数字电路完美的搭配组合能够完成前沿先进的设计。
目前单片机技术和数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，单片机和数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际。
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xx大学学士学位
2 课题研究内容和分析论证
2.1 课题研究内容
本次设计的任务是制作一个单片机红外汽车测速仪，使其能够显示汽车的行驶速度。主要完成以下内容:
(1)系统硬件电路的详细设计
根据系统要求对各部分电路进行细化。设计出具体电路，并根据各单元电路的功能需求选定具体的器件。主要包括各种芯片的选择，元器件的类型，与单片机的各引脚如何连接，各个芯片之间怎么连接等。本部分具体内容在第二章中加以介绍。
(2)系统软件的详细设计
根据系统软件的结构划分，对各个功能模块进行详细设计，同时画出每个部分的程序框图，最后把单独的程序结合在一起。本部分具体内容在第三章中加以介绍。 2.2 整体方案设计与选择
2.2.1 显示部分电路选择
这部分硬件和软件部分设计我考虑的两种方案:
方案一:串行接法
设计中要显示3位数字，用74LS164作为显示驱动，其中带锁存，使用串行接法可以节约I/O口资源，发送数据时容易控制。
方案二:并行接法
使用并行接法时要对每个数码管用I/O口独立输入数据，占用资源较大。
由于设计中用一块单片机进行控制，资源有限，选择了方案一。另外，使用锁存也起到节约资源的作用。
2.2.2 计数电路选择
本次设计中主要要记录汽车轮子所转的圈数并同时记录转这些圈数所用的时间，然后通过圈数计算出路程最后得出速度。在本设计中我想了两个方案:
方案一:使用红外中断
将红外发光二极管和红外光敏三极管分别置于车轮俩边，使他们能够通过车轮上小孔进行对射。当车轮转一圈时，红外光敏三极管接收到红外发光二极管的光，从而红外光敏
，产生高电平，经施密特触发器74LS14整形并传送到单片机的外部中断0三极管电路接通
执行中断程序记录圈数。
方案二:使用电感式接近开关
在汽车轮子侧面装一个金属物体，然后在附近安置一个振荡感应头，当金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰弱，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进
2
单片机红外测速设计
而控制开关的通或断，接通一次就表示轮子转了一圈。
考虑到取材问题，我采用方案一设计。综上所述，我所要做出来的系统整体方案为:红外传感器中断进行汽车轮子所转圈数的计数和所用时间的计数，用74LS164作为显示驱动，串行连接3个数码管。
2.3 系统结构图
本次设计中用到的硬件有红外发光二极管、红外光敏三极管、施密特触发器(74LS14)、单片机(AT89C51)、显示芯片(74LS164)、数码管。
下图2.1为系统的结构框图。
信 输
单 号 整 出
片 采 形 显
机 集 示
图2.1 系统结构图
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xx大学学士学位
3 硬件设计
[1]3.1 单片机的最小应用系统
3.1.1 单片机发展过程
单片机一词是来自英文Single Chip Microcomputer,它是80年代初从英文直译而来。单片机物理含义是把CPU、存储器和各种各样外围设备的接口都集成在一块半导体芯片上，形成单片机的计算机。但是，目前国内外的多数厂商和学者普遍改称“微控制器”(Microcomputer Unit)来代替以前的单片机(Single Chip Microcomputer)。究其原因，是这类微型计算机，从功能到形态皆由控制计算机演变而来。因此，单片机改称微控制器后，其含义就更加准确。
单片机在一块芯片上集成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数器和多种功能输入/输出I/O及A/D转换等。就其组成而言，一片单片机就是一台计算机。
单片机的发展划分为四个阶段:
第一阶段(1974年开始):单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式，而且功能比较简单，如仙童公司的F8实际上只包括了8位CPU、64字节RAM和2个并行I/O口，因此，还需加一块3851(由1K ROM、定时/计数器和2个并行I/O口构成)才能组成一台完整微型计算机。
第二阶段(1976年开始):低性能单片机阶段。以Intel 公司的MCS-48为列，采用了单片结构。即在一块芯片内就含有8位CPU、并行I/O口、8位定时/计数器、RAM和ROM等，但无串行I/O口，中断处理也比较简单，片内RAM和ROM容量较小，且寻址范围有限，一般都不大于4K字节。
第三阶段(1978年开始):高性能单片机阶段。这一类单片机带有串行I/O，有多极中断处理，定时/计数器为16位，片内的RAM和ROM相对增大，且寻址范围可达64K字节，有的片内还带有A/D转换接口。这类单片机有Intel 公司的MCS-51，Motorola公司的6801和Zilog公司Z8等。由于这类单片机应用的领域较广，目前还在不断改进和发展着。
第四阶段(1982年开始):16位单片机阶段。16位单片机除了CPU位16位外，RAM和ROM容量进一步增大，实时处理的能力更强。如Intel 公司的MCS-96，其集成度已为120000管子/片，主振幅12MHZ，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，中断处理为8级，而且片内带有多通道10位A/D转换和高速输入/输出部件(HSIO)，实时处理的能力很强
根据1989年5月的统计，包括单片信号处理机在内，单片机有70几个系列463个机种。
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单片机红外测速设计
3.1.2 AT89C51单片机简介
AT89C51单片机的指令长度较短:单字节指令有49条;双字节指令有46条;最长的是三字节指令，只有16条。指令周期也短;单机器周期指令64条;双机器周期指令45条;只有乘、除两条指令需要4个周期。这些指令在12MHZ晶振的情形下，执行时间分别为1us、2us和4us。可见，MCS-51指令系统在存储空间和执行时间方面具有较高的效率，编程的程序占用内存单元少，执行也很快捷，与其应用范围的要求很想适应。
在8051单片机指令系统中，有丰富的位操作(或称位处理)指令，形成一个相当完整的位操作指令子集，成为该指令系统的重大特色。这对于需要进行大量位处理的程序将带来明显的简捷和方便。
3.1.3 复位电路
MCS-51系列单片机的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路的目的是产生持续时间不小于2个机器周期的高电平。单片机通常采用2种形式的复位电路:上电自动复位电路和按钮开关复位电路。图为上电自动复位电路。
上电自动复位电路是通过电容充电来实现的。在接通电源(上电)的瞬间，RC电路充电，由于电容C两端的电压不能突变，在RESET引脚上电压接近电源电压+5V;随着充电时间的延长，充电电流减小，RESET引脚的电位也逐渐下降;当电容C两端的电压接近+5V，RESET引脚也被拉成低电平。在电容C充电过程中，只要RESET引脚能够保持10ms的高电平，就能使单片机有效地复位。如图3.1所示
图3.1复位电路
3.1.3 振荡电路
AT89C51 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器，自激振荡器与单片机内部的时钟发生器构成单片机的时钟电路。在单片机应用系统中，常选用晶体振动器作为外接振荡源，简称晶振。晶振的频率越高，则单片机系统的时钟频率越高，
5
xx大学学士学位
单片机的运行速度越快。如图3.2所示
图3.2 振荡电路
3.1.4 管脚说明
图3.3 AT89C51引脚图
1(主电源引脚Vcc和Vss
(1)Vcc(40)。正常操作时接+5V电源。
(2)Vss(20)。接地。
2(外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
(1)XTAL1(19)。接外部晶体和微调电容的一个引脚。在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机(如8051)，此引脚接地。对CMOS单片机(如80C51)，此引脚作为振荡信号的输入端。
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单片机红外测速设计
(2)XTAL2(18)。接外部晶体和微调电容的另一个脚。在单片机内部，它是反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚接收振荡器信号，即把振荡器信号直接送人内部时钟发生器的输入端。对CMOS单片机，此引脚应浮空。
3(控制或其他电源复用引脚RST/Vpd，ALE/PROG，RSEN和EA/Vpp
(1)RST/Vpd(9)。当振荡器工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。
(2)ALE/PROG(30)。当访问外部存储器时，地址锁存ALE信号的输出用于锁存低8位地址信息。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地发生正脉冲信号。此信号的频率为振荡器的1/6。但是要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将少发出一个ALE信号。因此假若要将ALE信号直接作为时钟信号，那么程序中必须不出现访问外部数据存储器的指令，否则将不能将ALE作为时钟信号。ALE端可以驱动(吸收或输出电流)8个LSTTL电路。
(3)PSEN(29)。该端输出外部程序存储器读选通信号。当CPU从外部程序存储器取指令(或数据)期间，在12个振荡周期内将会出现2次PESN信息(低电平)。
(4)EA/Vpp(31)访问外部程序存储器控制端。当EA端保持高电平时，单片机复位后访问内部程序存储器，当PC值超过4KB(对8051/8751)或8KB(对8052/8752)时，将自动转向执行外部程序存储器程序。当EA端保持低电平时，则只访问外部程序存储器，而不管内部是否有程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于施加EPROM编程电压。
4(输入/输出引脚
(1)P0.0~P0.7(39~32)。P0口是一个8位漏极开路型双向I/O口。在访问外部存储器时可作为地址(低8位)/数据分时复用总线使用。当P0作为地址/数据分时复用总线使用时，在访问存储器期间它能激活内部的上拉电阻。在EPROM型单片机编程时，P0接受指令，而在验证程序时，则输出指令。验证时，要求外接上拉电阻。P0能以吸收点流的方式驱动8个LSTTL电路。
(2)P1.0~P1.7(1~8)。P1是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。在对EPROM型单片机编程和验证程序时，它接收低8位地址。P1能驱动(吸收或输出电流)4个LSTTL电路。
(3)P2.0~P2.7(21~28)。P2是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。在访问外部存储器时，它送出高8位地址。在对EPROM型单片机编程和验证程序期间，它接收高8位地址。P2可以驱动(吸收或输出电流)4个LSTTLL电路
(3)P3.0~P3.7(10~17)。P3是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O 口。P3能驱动(吸收或输出电流)4个LSTTL电路。P3口每个引脚分别具有第二功能，如表3-1所示
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xx大学学士学位
表3-1 P3各口线的第二功能
口线 第二功能
P3.0 RXD(串行口输入)
P3.1 TXD(串行口输出)
P3.2 TNT0(外部中断0外部输入)
P3.3 TNT1(外部中断1外部输入)
P3.4 T0(定时器/计数器0外部输入)
P3.5 T1(定时器/计数器1外部输入)
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 WD(外部数据存储器读选通)
[2]3.2 整形滤波电路
3.2.1 施密特触发器介绍
施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持;对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。
门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。 它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化(低于某一阈值)而引起的输出电压的改变。 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的.
从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏;当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象;当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的vt+和vt-设置得合适，均能受到满意的整形效果。。
8
单片机红外测速设计
3.2.2 施密特触发器的应用
施密特触发器的应用:
1. 波形变换
可将三角波、正弦波等变成矩形波。
2. 脉冲波的整形
数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲。
3. 脉冲鉴幅
幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。
下面重点说一下施密特触发器的对脉冲波的整形作用。
在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变:
(1) 输入信号是由直流分量和正弦分量叠加而成的，只要输入信号的幅度大于
V，即可在施密特触发器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。 T+
(2) 当传输线上电容较大时，波形的上升沿和下降沿将明显变化。
(3) 当传输线较长，而且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上
升沿和下降沿将产生振荡现象。
无论出现上述的哪一种情况，都可以通过施密特触发器整形而获得比较理想的矩形脉冲波形。
3.2.3 74LS14介绍
在本系统中选用了由TTL电路集成的施密特触发器74LS14。74LS14 是一个6反向器， 引脚定义如图3.5:A端为输入端，Y端为输出端，一片芯片一共6路，即 1，3，5，9，11，13 为输入端， 2，4，6，8，10，12 为输出端，输出结果与输入结果反向。即如果输入端为高电平， 那么输出为低电平。 如果输入低电平，输出为高电平
74LS14具有以下特点:
(1)输入信号边沿的变化即使非常缓慢，电路也能正常工作。
(2)对于阈值电压和滞回电压均有温度补偿。
(3)带负载能力和抗干扰能力都很强。
74LS14主要参数如表3-2所示:
表3-2 74ls14d主要参数的典型值
器件型号 延迟时间(ns) 每门功耗V(V) V(V) ΔV(V) ,T+TT
(mW)
74LS14 15 8.6 1.6 0.8 0.8
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xx大学学士学位
[3]3.3 数码管显示电路
3.3.1 七段LED数码管
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。
数码管的分类:
(1)数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)。
(2)按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管。
(3)按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮，共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
通常七段LED数码显示器有8个发光二级管，其中7个发光二级管构成一个“8”字，1个发光二级管用于显示小数点，这8个笔段分别用a~h表示。七段LED数码显示器与单片机的并行接口很简单，只要将1个8位并行输出(口必须带输出锁存)与显示器8个引脚相连即可。但要注意输出口的实际驱动能力，必要时应加驱动电路。每个发光二级管均有其额定工作电流(5~10mA),所以实际使用时在每个发光二级管回路中应该接限流电阻，使其工作在额定电流范围内。
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 ? 静态显示驱动:静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8,40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢:)，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
? 动态显示驱动:数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1,2ms，由于人的视觉暂
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单片机红外测速设计
留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
本此设计采用串并转换电路74LS164为静态显示电路。
3.3.2 LED数码显示器的显示段码
8位并行输出口输出不同的数据即可显示不同的字符，通常将控制发光二极管的一个字节数据称为段码。共阳极结构与共阴极的显示器其段码互补。如一个字节中的最高位对应h笔段、最低位对应a笔段，则显示字符与对应的段码如表3-3所示
表3-3 七段LED数码管显示器的段码
显示字符 共阳极段码 共阴极段码 字型 共阳极段码 共阴极段码 0 COH 3FH A 88H 77H 1 F9H 06H B 83H 7CH 2 A4H 5BM C C6H 39H 3 BOH 4FH D A1H 5EH 4 99H 66H E 86H 79H 5 92H 6DH F 8EH 71H 6 82H 7DH P 8CH 73H 7 F8H 07H U C1H 3EH 8 80H 7FH Y 91H 6E 9 90H 6FH FFH 00H 黑
[4]3.3.3 74LS164显示接口芯片
在本次设计中就选择了74LS164作为显示接口芯片。在单片机系统中，如果并行口的IO资源不够，而串行口又没有其他的作用， 那么我们可以用74LS164来扩展并行IO口，节约单片机资源。74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器。并带有清除端。 其中:Q0—Q7 并行输出端。A,B串行输入端。MR 清除端，为0时，输出清零。CP 时钟输入端。如图3.4所示。
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xx大学学士学位
图3.4 74LS164引脚图
当清除端(CLEAR)为低电平时，输出端(QA,QH)均为低电平。
串行数据输入端(A，B)可控制数据。当A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端(CLOCK)脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0 的状态。
硬件接口电路如图3.5所示
图3.5 LED显示接口电路
[5]3.4 红外发射接收电路
3.4.1 红外线特点
红外线是国外著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的，他发现在太阳的可见光线以外存在着一种神奇的光线，人的肉眼无法看见这种光线，但它的物理特性与可见光线极为相似，有着明显的热辐射。由于它位于可见光中红光的外侧，故而称之为红外线，红外线的波长范围很宽，介于0.75——1000微米之间，在红外线中，波长较短的为近红外线，波长最长的一段红外线为远红外线。
红外光线的主要物理特征是有热效应和穿透云雾能力强。
红外线的运用范围非常广泛，他能运用到军事、医疗、工程检测、人民生活等各个方面。比如:红外杀菌，导弹的红外制导、红外线夜视仪，监控检测设备，手机的红外口，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应等
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单片机红外测速设计
3.4.2 红外线发射与接收器件
1(红外发射元件
(1) 红外发光二极管
由半导体PN结构成，其工作电压低、响应速度快、寿命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。
在半导体PN结中，P区的空穴由于扩散而移动到N区，N区的电子则扩散到P区，在PN结处形成势垒，从而抑制了空穴和电子的继续扩散。当PN结上加有正向电压时，势垒降低，电子由N区注入到P区，空穴则由P区注入到N区，称为少数载流子注入。所注入到P区里的电子和P区里的空穴复合，注入到N区里的空穴和N区里的电子复合，这种复合同时伴随着以光子形式放出能量，因而有发光现象。
(2) 发光二极管特性
a 伏安特性
当超过门限电压后，随着正向电压的增加，发光管的电流先是缓慢增加而后便急剧增加。也就是说，电压稍有波动，电流便会大幅变化。
此外，就一般而言，发光二极管的反向击穿电压大于5V，为了安全起见，反向击穿电压应在5V以下。
b 光谱特性
(3) 红外发光二极管的基本驱动方式
早期是采用电阻限流的方式 ，但是这种方式不能保证恒流，会随着输入电压的变化使电流也跟随变化，这主要是基于成本因素而采用的方式 ;其次是传统的采用单片机控制晶体管的开关来控制电流的方式;LDO模式， 这种方式可以实现恒流，但是在大多数电压差较大的场合中，这种驱动方法的效率非常低下;目前市场主流控制方法是采用PWM控制驱动，根据输入电压和输出LED的数量，可以分为Buck降压驱动 、Boost升压驱动、Buck-Boost升降压驱动。PWM控制方式的好处是效率高，恒流能力好。
2. 红外接收器件
(1)红外光敏三极管
光敏三极管有PNP型和NPN型两种，其结构与一般三极管很相似，具有电流增益,只是它的发射极一边做的很大,以扩大光的照射面积,且其基极不接引线。当集电极加上正电压,基极开路时,集电极处于反向偏置状态。当光线照射在集电结的基区时,会产生电子-空穴对,在内电场的作用下,光生电子被拉到集电极,基区留下空穴,使基极与发射极间的电压升高,这样便有大量的电子流向集电极,形成输出电流,且集电极电流为光电流的β倍。
a 伏安特性
光敏三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。因此，只要将入射光照在发射极e与基极b之间的PN结附近，所产生的光电流看作基极电流，就可将光敏三极管看作一般的晶体管。光敏三极管能把光信号变成电信号，而且输出的电信号较大。
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xx大学学士学位
b 光谱特性
光敏三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光的波长缩短时，相对灵敏度也下降，这是由于光子在半导体表面附近就被吸收，并且在表面激发的电子空穴对不能到达PN结，因而使相对灵敏度下降。
3.4.3 发射接收电路组成
本次设计中的红外发射接收电路如图3.5所示
图3.5红外发射接收电路
常用的红外发光二极管(如SE303.PH303)，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不 同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
在本设计中红外发光二极管采用SE303，其管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。现在实用比较普，遍价格便宜。
本次设计中实用的红外光敏三极管是PT3201。
PT3201 由黑色陶瓷基座、金属外壳、玻璃透镜封装而成的高灵敏度NPN 红外光敏三极管，感应峰值波长880 nm。具有长寿命、高可靠性、高绝缘性、高密封性、抗湿、耐磨等特点，可在恶劣气候条件下使用。
特点是:黑色陶瓷基座、金属封装、直径Φ4.8mm。高功率、绝缘性好、抗湿、耐磨。长寿命、高可靠性。镀金引脚可焊性好。
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单片机红外测速设计
红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离;反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。在本次设计中采用了直射式。
参数计算:
由于采用的是PH303红外发光二极管，所以U=1.4V ,I<>
电源，相当于U=5V。
U,U1根据公式可以得出 R1>180Ω 根据常用电阻阻值表得出R1选择200Ω电R,I
阻。
红外光敏三极管采用的是PT3201，U=0.4V，I=2mA，VCC也采用5V电源。同1
U,U1得出R2=2.3KΩ 样根据公式R,I
15
xx大学学士学位
4 软件设计
[9]4.1 主程序框图
开始
N
31H单元中是否是#14H
Y
乘法子程序
除法子程序
显示子程序源代码
显示输出
结束
图4.1 总程序框图
总程序源代码:见附录C
4.2 乘法子程序框图
4.3 除法子程序框图
[8]4.4 显示子程序源框图
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单片机红外测速设计
开始
取段码首地址
百位偏移量送A
查百位段码
显示百位
十位偏移量送A
查十位段码
显示十位
十位偏移量送A
查十位段码
显示十位
图4.2 显示输出程序框图
显示子程序源代码:
DSPLY: MOV DPTR,#TABLE;显示子程序 MOV R2,#40
REDO: MOV A,@R2 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A
JNB TI,$ ;查询送完一个字节的第8位, CLR TI
INC R2
CJNE R2,#43,REDO RET
TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
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xx大学学士学位
DB 92H, 82H, 0F8H,80H, 90H
开始
设置初始状态位
中断允许
输出状态位
等待中断
图4.3 中断程序初始化框图
外部中断0入口 定时计数器中断0
入口
保护现场 保护现场
20H单元加1 20H单元加1
恢复现场 恢复现场
中断返回 中断返回
图4.4 外部中断0服务程序框图 图 4.5 定时计数器中断0程序框图
中断源程序代码:
BOOT: T_CONST EQU 3CB0H;一次50MS
MOV 30H,#00H;外部中断次数
MOV 31H,#00H;定时器/计数器中断次数
LCALL INI_IE0
LCALL INI_TF0
SETB EA
LJMP MAIN
INI_IE0: SETB IT0 ;外部中断0初始化 SETB EX0
RET
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单片机红外测速设计
INI_TF0: MOV A, TMOD ;定时/计数器0初始化 ANL A, #F0H
ADD A,#00000001B MOV TMOD,A
MOV TH0,#HIGH(T_CONST)
MOV TL0,#LOW(T_CONST) SETB ET0
SETB TR0
RET
IE0_0: MOV A,20H ;外部中断0服务程序 ADD A,#01H
MOV 30H,A
RETI
TF0_0: MOV TH0,#HIGH(T_CONST);定时/计数 MOV TL0,#LOW(T_CONST);器0中断服 MOV A,21H ;务程序 ADD A,#01H
MOV 31H,A
RETI
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xx大学学士学位
5 总结与展望
通过本次毕业设计，我对51系列单片机和PROTEL方面有了相当的认识:基本上掌握了
方面也能独立画出电路原理图。毕业设单片机的原理和一些芯片的引脚的作用;在PROTEL
计是对4年大学所学知识的综合性考察，同时也是对自学能力的考察。在毕业设计中经常会遇到各种各样的困难，设计到的知识可能自己还没学过或者学的并不扎实，这就需要我们自学并虚心向老师请教。通过这次毕业设计，我学到了许多知识也得到了很多经验。希望能够在以后的不断深入学习中能够弥补自己的不足之处。同时更是朝着单片机应用领域迈进。
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单片机红外测速设计
致 谢
在本论文撰写完成之际，衷心感谢所有给予我指导和帮助的老师、同学。 本课题从开始至最后终检，毕业设计已接近尾声。感谢机电系的领导及各位老师给予我热情的指导和帮助。
特别感谢我的导师张春平老师的细心指导和支持，感谢他在百忙中为我们指导，并对论文的进展和写作提出了许多宝贵的意见，让我受益匪浅。无论是他严谨的治学态度，细致扎实的工作作风，渊博的知识，还是他的卓尔不群的思维以及对问题敏锐的洞察力，都是我今后学习的榜样。在他的帮助下我顺利完成了这次毕业设计。在此对系里各位老师和同学表示衷心的感谢是你们让我懂得了人生并不是每一天都精彩，但是只要你努力你就会有一个充实的一天。
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xx大学学士学位
参考文献
[1] 邹丽新,翁桂荣.单片微型计算机原理[M].苏州大学出版社,2006:23-28，56-80. [2] 邹丽新,翁桂荣.单片微型计算机接口技术[M].苏州大学出版社,2006，43-57. [3] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].高等教育出版社,2005，35-89. [4] 马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,1999，43-50. [5] 陈汝全.单片机实用技术:整机设计、多机通信、实用技术[M].电子工业出版社, 1992,78-80. [6] 夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京航空航天大学出版社,2001,21-32. [7] 边远春,王志强.MCS-51 单片机应用开发实用子程序[M].人民邮电出版社,32-56. [8] Jan.M.Rasaey, Didital Intigrated Circuits A Design Perspective[M]. 清华大学出版社,21-44. [9] ATMEL, 8- bit Microcontroller with4K Bytes Flash MCS51[M]. 高等教育出版社,11-13. [10] Malvino A.P . Digital Computer Electronics. McGraw-Hill Publishing Co. 1997
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单片机红外测速设计
附 录
附录A
Protel99 SE是Protel公司近十年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB(印制电路板)设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。
最新版本的Protel软件可以毫无障碍地去读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。
Protel99 SE共分5个模块，分别是:原理图设计、PCB设计(包含信号完整性分析)、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
以下介绍一些Protel99SE的部分功能:
* 可生成30多种格式的电气连接网络表;
* 强大的全局编辑功能;
* 在原理图中选择一组器件，PCB中同样的器件也将被选中;
* 同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图之间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络;
* 既可以进行正向注释元器件标号(由原理图到PCB)，也可以进行反向注释(由PCB到原理图)，以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性;
* 满足国标化设计要求(包括国标标题栏输出，GB4728国标库);
* 方便易用的数模混合仿真(兼容SPICE 3f5);
* 支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件;
* PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层;
* 强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查;
* 智能覆铜功能，覆铜可以自动重铺;
* 提供大量的工业化标准电路板作为设计模版;
* 放置汉字功能;* 可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换;* 智能封装导航(对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用);
* 方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果;
* 独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果;
* 强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等;
* 经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从PCB启动;
* 反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合;
* 专家导航帮您解决信号完整性问题。
23
xx大学学士学位 附录B
电路原理图
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单片机红外测速设计
附录C
源程序代码:
ORG 0000H
LJMP BOOT
ORG 0003H
LJMP IE0_0
ORG 000BH
LJMP TF0_0
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
RETI
ORG 0023H
RETI
BOOT: T_CONST EQU 3CB0H;一次50MS
MOV 30H,#00H ;外部中断次数
MOV 31H,#00H ;定时器/计数器中断次数
LCALL INI_IE0
LCALL INI_TF0
SETB EA
LJMP MAIN
INI_IE0: SETB IT0 ;外部中断0初始化
SETB EX0
RET
INI_TF0: MOV A,TMOD ;定时/计数器0初始化
ANL A,#F0H
ADD A,#00000001B
MOV TMOD,A
MOV TH0,#HIGH(T_CONST)
MOV TL0,#LOW(T_CONST)
SETB ET0
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xx大学学士学位
SETB TR0
RET
IE0_0: MOV A,20H ;外部中断0服务程序
ADD A,#01H
MOV 30H,A
RETI
TF0_0: MOV TH0,#HIGH(T_CONST);定时/计数
MOV TL0,#LOW(T_CONST);器0中断服
MOV A,21H ;务程序
ADD A,#01H
MOV 31H,A
RETI
MAIN: MOV A,31H
CJNE A,#14H,MAIN
LCALL DOMUL
LCALL DODIV
LCALL ZHH
LCALL DSPLY
MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
LJMP MAIN
被乘数低位地址放在R1中，乘数低位地址放在R0中 被乘数字节数放在R2中，乘数字节数放在R3中 乘积的低地址放在R4中，乘积的字节数放在R5中
DOMUL: MOV 32H,#88H
MOV 33H,#02H
MOV R1,#30H
MOV R0,#32H
MOV R2,#01H
MOV R3,#02H
MOV R4,#34H
MOV A,R1;复制保存地址指针
MOV R6,A
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单片机红外测速设计
MOV A,R0;载入乘数地址 MOV R5,A;复制保存乘数地址 MOV A,R2
ADD A,R2;求乘积字节数 MOV 26H,A
MOV R7,A
MOV A,R4
MOV R0,A
CLEAR: MOV @R0,#00H;乘积单元清零 INC R0 ;R0加1 DJNZ R7,CLEAR MOV A,R4
MOV R7,A
MOV 27H,R7 MOV 20H,R2
LP0: MOV A,R5 MOV R0,A
MOV A,@R0
MOV B,@R1
MUL AB ;乘积
ACALL ADDM INC R1
DJNZ R2,LP0 MOV R2,20H MOV A,R6
MOV R1,A
MOV A,R7
INC A ;A加1 MOV R7,A
MOV R4,A
INC R5
DJNZ R3,LP0 MOV R4,27H;恢复地址 MOV R5,26H RET
ADDM: MOV 21H,A;加部分积 MOV A,R4
MOV R0,A
27
xx大学学士学位 MOV A,21H
ADD A,@R0
MOV @R0,A
MOV A,B
INC R0 ;R0加1
ADDC A,@R0
MOV @R0,A
INC R0 ;R0加1
MOV A,@R0
ADDC A,#00H MOV @R0,A
DEC R0 ;R0的数据指针调整 MOV A,R0
MOV R4,A
RET
;被除数低位地址放R0中，除数低位地址放R1中，被除数字节数放R3中
;商低位地址放R0 商字节数放R3
DODIV: MOV 1AH,#64H MOV R0,#34H MOV R1,#1AH MOV R3,26H
MOV A,R0;复制保存被除数地址 MOV R4,A
MOV A,R1;复制保存除数地址 MOV R5,A
MOV A,R3;复制保存被除数字节数 MOV R7,A
MOV A,R0
ADD A,R3
MOV R6,A;部分余低位字节地址 MOV R1,A
LP0: MOV @R1,#00H;部分余数单元清零 INC R1
DJNZ R3,LP0 MOV A,R7;移位字节数
ADD A,R7
MOV R2,A
28
单片机红外测速设计
MOV B,#04H MUL AB;求积
LP1: PUSH A; 移位次数
MOV A,R2
MOV R3,A
MOV A,R4
MOV R1,A
CLR C;进位清零
LP2: MOV A,@R1;移位
RLC A
MOV @R1,A
INC R1
DJNZ R3,LP2
NEXT: MOV A,R6;保存被除数地址 MOV R0,A
MOV A,R5;保存除数地址
MOV R1,A
MOV A,R7
MOV R3,A;保存被除数字节数
CLR C
LP3: MOV A,@R0;部分余减除数
SUBB A,@R1
PUSH A
INC R0
INC R1
DJNZ R3,LP3
MOV A,R7
MOV R3,A
JC SMALL;调用余数处理子程序
MOV A,R4
MOV R0,A
INC @R0;商加1
MOV A,R6
ADD A,R7
DEC A
MOV R0,A
LP4: POP A;存新余数
MOV @R0,A
29
xx大学学士学位
DEC R0
DJNZ R3,LP4 SJMP NEXT
SMALL: POP A;回复栈指针 DJNZ R3,SMALL
POP A
DEC A; 移位次数减1 JNZ LP1
1504: MOV A,R6;四舍五入 ADD A,R7 DEC A
MOV R0,A MOV R2,A MOV A,@R0 JB E7H,ADD1 MOV A,R6 MOV R1,A MOV A,R7 MOV R3,A CLR C;进位清零
LP5: MOV A,@R1 RLC A;A中内容左移1位 MOV @R1,A INC R1
DJNZ R3,LP5 MOV A,R2
MOV R0,A
MOV A,R7
MOV R3,A
ADD A,R5
DEC A;数据指针调整 MOV R1,A
LP6: CLR C
MOV A,@R0 SUBB A,@R1 JC RETURN;运算结束 JNZ ADD1
DEC R0;R0数据指针调整
30
单片机红外测速设计
DEC R1;R1数据指针调整 DJNZ R3,LP6
ADD1: MOV A,R4;商加1
MOV R1,A
MOV A,R7
MOV R3,A
SETB C;进位位置1
LP7: CPL A
ADD A,#01H
MOV R2,A
MOV A,R3
CPL A
ADDC A,#00H MOV R3,A
RET
;转化程序
ZHH: MOV A,@R0 MOV B，#100
DIV AB
MOV 40H,A
MOV A,#10
XCH A,B
DIV AB
MOV 41H,A
MOV 42H,B
RET
DSPLY: MOV DPTR,#TABLE;输出显示子程序
MOV R2,#40
REDO: MOV A,@R2 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ ;查询送完一个字节的第8位,
CLR TI
INC R2
CJNE R2,#43,REDO
RET
31
xx大学学士学位
TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB 92H, 82H, 0F8H,80H, 90H
32
范文四：单片机设计报告——汽车转向灯
单片机课程设计报告
项目8
模拟汽车左右转向灯控制
专 业： 学 生 姓 名：
学 号： 18 、 19 指 导 教 师：
目录
一、目的及要求
1、任务目的……………………………………………………………1 2、任务要求……………………………………………………………1 3、电路及元器件………………………………………………………1
二、设计
1、设计说明……………………………………………………………2 2、任务分析……………………………………………………………6 3、程序设计……………………………………………………………6 4、硬件电路板电路图…………………………………………………8 5、程序及下载…………………………………………………………9 6、程序运行测试………………………………………………………10
三、小结
1、任务小结…………………………………………………………11 2、心得体会………………………………………………………12
一、任务目的：
通过采用单片机制作一个模拟汽车左右转向灯的控制系统。 二、任务要求：
汽车转向灯显示状态
（图一）
采用两个发光二极管来模拟汽车左转灯和右转灯，用单片机的P1.0和P1.1引脚控制发光二极管的亮、灭状态；用两个连接到单片机P3.0和P3.1引脚的拨动开关S0、S1，模拟驾驶员发出左转、右转命令。P3.0和P3.1引脚的电平状态与驾驶员发出的命令的对应关系如下表所示。 （图二）
比较上面两表可以看到，P3.0引脚的电平状态与左转灯得两灭状态相对应，当P3.0引脚的状态为1时，左转灯熄灭；当P3.0引脚的状态为O 时，左转灯闪烁。同样，P3.1引脚的状态与右转灯的亮灭状态相对应 三、电路设计：
单片机模拟汽车左右转向灯控制系统电路图如下图三，并行口P1的P1.0和P1.1控制两个发光二极管，当引脚输出为0时，相应的发光二极管点亮；P3口得P3.0和P3.1各自分别连接一个拨动开关，拨动开关的一端通过一个4.7K 电阻连接到电源，另一端接地。当波动开关S0拨至2时，P3.0引脚为低电平，P3.0 = 0；当拨至位置1时，P3.0引脚为高电平，P3.0 = 1。拨动开关S1亦然。
单片机模拟汽车左右转向灯控制系统所需要的元器件清单如下表：
简介（AT89C51）简介
AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程、可擦除的8位只读存储器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ），可在低电压下工作。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微处理器，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。
AT89C51提供以下标准功能：4K 字节闪速存储器，128字节RAM ，32根I/O引线，两个16位定时器/计数器，五个中断源，两个中断优先级，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及片内振荡器和时钟电路。此外，AT89C51是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的并支持两种可选的软件节电工作方式。空闲方式停止CPU 工作但允许RAM ，定时器/计数器，串行口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 内容但振荡器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一个硬件复位。AT89C51的管脚排列如图2所示。 3.6.1管脚说明
VCC ：电源；
GND ：接地；
P0～P3口：四个并行双向口； X1、X2：外接12M 晶振； RST/PROOG：复位端； ALE/P：地址锁存端； PSEN ：外部程序读选通端； EA/Vp：访问片内ROM 使能端。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功
能口（如图3.3所示）
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）。
3.6.2主要特性 (1)4K字节可编程闪烁存储器；
(2)全静态工作：0~24Hz，三级程序存储器锁定；
(3)128×8位内部RAM ，32可编程I/O线； 图3.3 AT89C51管脚排列图
(4)两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道； (5)低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 显示。
四、硬件电路板电路图：
五、程序及下载：
模拟汽车转向灯控制系统的源程序如下： //程序：ex3_2.c
//功能：模拟汽车转向灯控制程序 #include sbit P1_0=P1^0; //定义P1.0引脚位名称为P1_0 sbit P1_1=P1^1; //定义P1.1引脚位名称为P1_1 sbit P3_0=P3^0; //定义P3.0引脚位名称为P3_0 sbit P3_1=P3^1; //定义P3.1引脚位名称为P3_1 void delay(unsigned char i); //延时函数声明 void main() //主函数 { bit left,right; //定义位变量left 、right 表示左、右状态 while(1) { //while循环语句，由于条件一直为真，该语句为无限循环 left=P3_0; //读取P3.0引脚的（左转向灯）状态并赋值给left right=P3_1; //读取P3.1引脚的（右转向灯）状态并赋值给right P1_0=left; //将left 的值送至P1.0引脚 P1_1=right; //将right 的值送至P1.1引脚 delay(200); //调用延时函数，实际参数为200 P1_0=1; //将P1.0引脚置1输出(熄灭LED) P1_1=1; //将P1.1引脚置1输出(熄灭LED) delay(200); //调用延时函数，实际参数为200 } } //函数名：delay //函数功能：实现软件延时 //形式参数：unsigned char i; // i控制空循环的外循环次数，共循环i*255次 //返回值：无 void delay(unsigned char i) //延时函数，无符号字符型变量i 为形式参数 { unsigned char j,k; //定义无符号字符型变量j 和k for(k=0;k 六、程序运行测试： 接通电路板电源，当开关S0，S1都处于置位时，左、右转向灯均为熄灭状态，汽车直行；当汽车需要左转时，将开关拨向位置2，左转向灯闪烁，当汽车需要右转时，将开关拨向位置2，右转向灯闪烁；如果汽车出现故障需要打开警示灯，将S0，S1同时拨到位置2上，此时左右转向灯均为闪烁状态。 七、任务小结： N N 本任务模拟人们常见得汽车转向灯显示控制功能，用单片机的P3口接收驾驶员发出的左转、右转命令，控制连接到P1口上的两个发光二极管闪烁，指示汽车的左右转向，通过该实验，让我们进一步了解了AT89C51的功能。 由于该试验比较简单，所以在完成实验的过程中，比没有遇到多大的问题，要说问题的话，唯有一点是硬件电路连线时，常常会出现打岔的情况。 单片机课程项目实训报告 项目名称: 汽车转向灯 系别: 信息技术系 班级: 组别: 组员: 指导教师: 报告日期: 2012/3/19 标题 一、预期功能 单片机制作一个模拟汽车左右转向灯的控制系统，使其能在汽车左转时前后左转向灯闪烁，右转时前后右转向灯闪烁。 二、设计方案 汽车转向灯显示状态 转向灯显示状态 驾驶员发出的命令 左转灯 右转灯 闪烁 灭 驾驶员发出左转命令 灭 闪烁 驾驶员发出右转命令 三、硬件设计 1.硬件电路图 C1C2R21nF1nF10k X1 JP1C3JUMPER1nFCRYSTALD1D2U1R3R51939XTAL1P0.0/AD03810k10kP0.1/AD137LED-REDLED-REDP0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD721P2.0/A8R122P2.1/A9D423P2.2/A10R610kD32924PSENP2.3/A11R43025ALEP2.4/A1210k3126LED-REDEAP2.5/A1310k27LED-REDP2.6/A1428P2.7/A15110P1.0P3.0/RXD211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RD80C51RL1RT114012F 2.硬件原理: P1.6、p1.7接单刀双置开关 P0.0、p0.1接左转向灯 P0.2、p0.3接右转向灯 RST接复位电路 XTAL1.XTAL2接时钟电路 四(软件设计 1(流程图: 开始 P1.6=1, N p1.7=1, Y P1.7=1, N 左转向灯闪烁 右转向灯闪烁 2(程序及说明 ORG 0000H START:mov p1,#0FFH ;P1为开关输入口 L1:JB P1.6,L2 ;若K1=1，跳转到L2 JB P1.7,L3 ;若K2=1，跳转到L3 L2:CLR P0.0 LCALL D500 SETB P0.0 LCALL D500 CLR P0.1 LCALL D500 SETB P0.1 LCALL D500 ;左转向灯闪烁 SJMP L1 ;重新判断开关状态 D500:MOV R0,#255 ;延时子程序 D1:MOV R1,#255 D2:DJNZ R1,D2 DJNZ R0,D1 RET ;子程序返回 L3:CLR P0.2 LCALL D500 SETB P0.2 LCALL D500 CLR P0.3 LCALL D500 SETB P0.3 LCALL D500 ;右转向灯闪烁 SJMP L1 重新判断开关状态 D600:MOV R2,#255 ;延时子程序 K1:MOV R1,#255 K2:DJNZ R1,D2 DJNZ R0,D1 RET ;子程序返回 END 五(系统调试及测试 当开关拨到p1.6时，左转向灯闪烁。当开关拨到p1.7时，右转 向灯闪烁。 六(总结 本任务模拟人们常见得汽车转向灯显示控制功能，用单片机的P1口接收驾驶员发出的左转、右转命令，控制连接到P0口上的四个发光二极管闪烁，指示汽车的左右转向。在程序中有的内容需与电路图中的原件显现一一对应，否则原件将无法正常运行。通过该实验，让我们进一步了解了AT89C51的功能。范文五：单片机汽车转向灯实训报告
