1、课程设计说明书课 程 名 称: 微机检测系统课程设计 题 目: 汽车胎压检测系统 微机检测系统课程设计说明书- 1 -目 录摘要21 引言31.1 问题的提出 31.2 任务与分析32 系统方案设计42.1 系统设计方案42.2 系统总体框图53 系统硬件设计63.1 AT89C51 单片机63.2 ADC0804 芯片93.3 MPX4250 芯片113.4 系统硬件电路构成123.4.1 气压传感器电路123.4.2 A/D 转换电路133.4.3 LED 显示电路 143.4.4 声光报警电路144.1 软件环境介绍154.1.1 Proteus 软件环境介154.1.2 Protel
2、软件环境介绍164.2 系统软件分析164.3 程序流程图174.4 软件计算胎压值195 系统调试过程20总结 23致谢 24参考文献 25附录 A 系统总电路图26附录 B 程序源代微机检测系统课程设计说明书- 2 -码27微机检测系统课程设计说明书- 3 -摘 要本设计正是基于 89C51 单片机的汽车胎压检测系统设计。在系统检测部分，采用了MOTOLORA 公司气压传感器 MPX4250 芯片检测车轮胎压，实现汽车轮胎胎压模拟信号输入。在经过 ADC0804 芯片 A/D 转换之后输入系统，采用了共阴极驱动 LED 数码管构成了显示模块，显示车轮胎压值。与此同时，系统检测汽车胎压是否在
3、国家规定限值内，若超出限定值，系统通过声光报警，提醒驾驶者注意检查，提高汽车安全性。本设计说明书对该系统的硬件电路、工作原理和 Protel 软件设计进行了详细的介绍，给出了软件设计的流程图和主要源代码。通过 Proteus 软件仿真表明，实现了汽车胎压检测以及胎压不正常情况声光警告提醒，达到了课程设计任务要求。关键词：气压传感器；车辆；89C51 单片机； 声光报警微机检测系统课程设计说明书- 3 -1 引 言 1.1 问题的提出随着工业经济的进步，汽车开始大量使用，高速公路的速度和便利，拉近了地域距离，改善了人们的生活方式。但是随之而来的高速公路恶性交通事故却令人震惊，已经引起世界各国的强
4、烈关注和重视，并开始讨论或采取相应防范措施。汽车胎压监视系统( T P MS )主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者和乘车人员的生命安全保障预警系统。本设计正是基于单片机技术、A/D 转换技术、LED 显示来实现。为此我们采用单片机芯片 AT89C51 作为核心控制器，半导体气压传感器将我们要测量的胎压信号转换成电压信号，电压信号经过 A/D 转换之后输入单片机，再由软件部分将我们所得的数据进行处理，最后由驱动部分将其送入显示部分进行数码显示。该检测系统主要由检测模块、控制模块显示模块以及报警模块组成。系统具有完全自主控制，全天
5、候检测，可对车轮胎压实时检测功能。此外该检测系统还具有稳定性好、功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。1.2 任务与分析 本次设计的系统的控制中心是 89C51 单片机。首先，在 Protel 软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在 KEIL 软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex 文件。此.hex 文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把 .hex文件加载到 AT89C51 单片机芯片，然后在 Proteus 软件环境中运行硬件电路，检测系统能正常显示车轮胎压以及超过限定值声光报警。 本设计的系统主要由:AT89C51 为中央处理芯片，用于数据处理，控制
6、 LED 显示以及声光报警等。气压传感器是本设计的核心模块，由它提供轮胎胎压模拟电压信号输入，用 C 语言进行编程。本系统可以分为以下 4 大模块：(1)AT89C51 模块：采集输入数字信号，数据处理，LED 显示以及声光报警信号控制。(2)传感器模块：检测汽车胎压的传感器有两种方法，压电式传感器和压阻式传感器。本系统采用半导体压阻式气压传感器来实现，这种传感器简单，花费开销小，精度高。(3)显示模块：采用普通的共阴 LED 数码管，用于实时显示汽车胎压值。微机检测系统课程设计说明书- 4 -(4) 声光报警模块：采用发光二极管和发声器提供声光报警。微机检测系统课程设计说明书- 5 -2 系
7、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 2 个方案供我选择，分别是：（1）采用 89C51单片机，传感器，A/D 转换芯片组成的系统；（2 ）采用 89C51 单片机，传感器，V/F 转换芯片组成的系统。(1) 采用 89C51 单片机，传感器，A/D 转换芯片组成的系统此系统的硬件部分主要是由 89C51 单片机，传感器所组成。该系统硬件结构简单，传感器的模拟电压输入 ADC0804 芯片进行 A/D 转换，软件设计部分，单片机控制 A/D转换开始以及读取 A/D 转换结果，通过数据处理输入 LED 数码管显示，检测数据是否超出限定值。(2) 采用 89C51 单片机，
8、传感器，V/F 转换芯片组成的系统。这个方案采用 89C51 单片机，电压/频率（V/F）转换芯片来组成系统的硬件。通过气压传感器获得与气压相对的模拟电压值，并经过电压/频率（V/F ）转换模块转换为数字脉冲，通过单片机对此脉冲序列的计数等处理后获得实际的气压值，并通过数码管显示电路显示，检测数据是否超出限定值。但这样的话，程序复杂，不易于实时检测。最后确定设计采用第 1 方案，即 系统是由 89C51 单片机，传感器，A/D 转换芯片组成的系统微机检测系统课程设计说明书- 6 -2.2 系统总体框图MPX4250传感器AT89C51单片机LED 数码管显示声光报警A/D 模数转换P1.0-P
9、1.7 P0.0-P0.7P2.4,P2.5图 2-1 系统总体框图当程序启动后，程序进入初始化阶段。当传感器检测汽车胎压模拟电压信号经过整形滤波之后输入 ADC0804 芯片等待 A/D 转换，单片机控制 A/D 转换，读取 A/D 转换结果数字量，通过数据处理送入 LED 数码管显示其胎压值。检测胎压值是否在限定值内，若超出限定值，单片机控制声光报警，提醒驾驶者。A/D 转换数字量输入单片机 P1 口，单片机 P3.0 控制 ADC0804 芯片 片选端，CSP3.6 控制 ADC0804 芯片 写输入控制端，P3.7 控制 ADC0804 芯片 读输入控制端。WRRD采用动态扫描显示共阴
10、极 LED 数码管,单片机 P2.0P2.3 控制 LED 数码管位选端，P0 控制 8 段 LED 数码管段选端。单片机 P2.4、 P2.5 分别控制输入警告信号和红色 LED 警告灯。微机检测系统课程设计说明书- 7 -3 系统硬件设计3.1 AT89C51 单片机AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存
11、储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，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 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。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。图 3-1 89C51 单片机引脚图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 Flash ROM 替代了 ROM/EPROM 而已 1。89C51 单片机内部结构如
12、图所示。微机检测系统课程设计说明书- 8 -图 3-2 89C51 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 2。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 口作为低八位地址接收。 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，
