1、交通与汽车工程学院课程大作业论文课 程 名 称: 汽车电子控制技术（实践） 课 程 代 码: 04913 题 目: 燃油量电控系统分析及仿真(汇编，89C51) 年级/专业/班: 11 级/汽车服务工程 学 生 姓 名: 王 吉 宇 开 始 时 间: 2014 年 9 月 10 日完 成 时 间: 2014 年 10 月 10 日课程大作业成绩： 目 录燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 1 -摘要 21 引言 32 方案设计 32.1 燃油量检测系统设计方案论证 32.1.1方案一 32.1.2方案二32.2方案一的总体设计框图33 系统硬件设计 43.1 时钟和复位电路 43.
2、2 数模转换芯片 53.3 LED 显 示 器 63.4 声光和电机控制电路 84 系统软件设计 94.1主程序流程图 94.2 声光和电机控制流程图 104.3 程序初始化流程图 114.4 显示程序流程图 115 系统仿真 125.1 Protel电路调试 125.2 程序调试 125.3 系统仿真电路图 135.4 proteus仿真 13结论 16致谢 17参考文献 18附录 19摘 要本设计是基于 AT89C51 单片机为核心的汽车瞬时燃油测量检测系统，该系统通过数燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 2 -模转换芯片 ADC0808 对以电位器为模拟输入的信号进行模数转换
3、，再将模数转换所得的数字量送入单片机，经单片机对该数字量进行处理后，输入控制信号，进行显示和声光报警，提示驾驶员采取相应的措施，并在油量剩余很少的情况下，直流电动机转动，使节气门开度减少，以达到降低燃油消耗量的目的。用电位器输出的电压值（0-5V）表示燃油量（空-满）。系统设计完成后进行仿真调试，实现设计功能。关键词：AT89C51单片机 ADC08090 燃油剩余量 声光报警 直流电机 仿真燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 3 -1 引 言 1.1 问题的提出汽车主要是以燃烧燃油来获取动力的，燃油量的多少决定了汽车能行驶多远。在汽车行驶过程中要如何得知该汽车还有多少燃油，该何时
4、加油以及加多少油，这都需要一套燃油检测系统，实时监测燃油量的多少，并在达到设定范围内进行声光控制和直流电机的控制，以提醒驾驶员采取相应措施，维持汽车的正常行驶。在现代社会，汽车作为一种大众的交通工具在人们的生活中扮演越来越重要的角色。在汽车的使用过程中，车速这一参数对汽车多的性能及行车的安全的影响是非常大的。车速较高的时候，车辆的更难控制，操纵稳定性要变差，使得汽车行驶的危险性增加，危害人类安全。据报道，交通事故中有很大的一部分是由于超速行驶而引起的。 因此实时的显示车速，在车速过高时指示灯提示，并自动切断燃油供给系统可以有效地减少此类事故的发生，使人们能够更加安全的出行。1.2 问题的分析本
5、设计的目的是为了监测汽车燃油量，显示并作出声光提示以及在必要条件下使发动机强行熄火。本系统假设油箱容量 50L，显示精度 0.01L当燃油量达到 40L以上。绿灯亮并发出低频率的提示声音，以提醒驾驶员燃油快加满了；当燃油量只有 5-10L时，黄灯亮并发出中频率的声音，以提醒驾驶员燃油不多了，应该注意加油了；当燃油量还剩不到 5L时，直流电动机转动，带动节气门转动，使其开度减小，以减小燃油的消耗速率，同时蜂鸣器发出高频声音报警。因此，本次燃油量电控系统的设计包含了 AT89C51芯片和 A/D转换芯片 ADC0808以及必要的外围电路，A/D 转换芯片 ADC0808将电位器产生的模拟信号转换成
6、数字信号，并将电压的数字信号输送给单片机处理，再利用 AT89C51的 PO口驱动 LED显示油箱当前油量，并在燃油量高于 40L时控制指示灯绿灯亮和扬声器低频鸣响；油量低于 5L时控制电机转动，以减小节气门开度降低油耗；而处在 5L-10L之间时，控制黄灯亮，以提示驾驶员燃油剩余不多，可以加油。最终实现燃油量电控系统的功能。燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 4 -2 方案设计2.1 燃油量检测系统设计方案论证2.1.1 方案一采用单片机 AT89C51为核心控制元件，压电传感器收集信号,ADC0808 将模拟信号转换为数字信号，7SEG-MPX4-CC-BLUE 元件作为显示元
7、件,实行声光控制和电机控制，仿真时用电位器模拟传感器收集的信号。2.1.2 方案二采用 8031为核心控制元件，利用 ADC0809进行数模转换，采用 4位共阴极 LED，模拟电机。2.2 方案一的总体设计 电位器ADC0809复位电路时钟电路AT89C51单片机LED 显示器发光二级管蜂鸣器直流电机图 2-2 系统设计流程图3 系统硬件设计3.1 时钟及复位电路复位电路本次设计采用“RC+按键”复位形式，复位电路的示意图如图3-1-1所示。按 键 复 位 原 理 ： 按 键 后 ： 电 容 器 被 短 路 放 电 、 RST直 接 和 VCC相 连 ， 就 是 高 电 平 ，燃油量电控系统分
8、析及仿真（汇编，89C51）- 5 -此 时 进 入 “复 位 状 态 ”。 松 手 后 ： 电 源 开 始 对 电 容 器 充 电 ， 此 时 ， 充 电 电 流 在 电 阻 上 ，形 成 高 电 平 送 到 RST， 仍 然 是 “复 位 状 态 ”； 稍 后 ， 充 电 结 束 ， 电 流 降 为 0， 电 阻 上的 电 压 也 将 为 0， RST降 为 低 电 平 ， 开 始 正 常 工 作 。 图3-1-1 复位电路时钟电路时钟电路示意图如图3-1-2所示。图3-1-2 时钟电路3.2 数模转换芯片(ADC0808)ADC0808 是 采 样 分 辨 率 为 8 位 的 、 以 逐
9、 次 逼 近 原 理 进 行 模 /数 转 换 的 器 件 。 其 内部 有 一 个 8 通 道 多 路 开 关 ， 它 可 以 根 据 地 址 码 锁 存 译 码 后 的 信 号 ， 只 选 通 8 路 模 拟输 入 信 号 中 的 一 个 进 行 A/D 转 换 。 ADC0808 是 ADC0809 的 简 化 版 本 ， 功 能 基 本 相 同 。一 般 在 硬 件 仿 真 时 采 用 ADC0808 进 行 A/D 转 换 ， 实 际 使 用 时 采 用 ADC0809 进 行 A/D转 换 。燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 6 -图 3-2-1 ADC0808 引脚
10、图引 脚 功 能 （ 外 部 特 性 ）ADC0808 芯 片 有 28 条 引 脚 ， 采 用 双 列 直 插 式 封 装 。 各 引 脚 功 能 如 下 ： 1 5 和 26 28（ IN0 IN7） ： 8 路 模 拟 量 输 入 端 。 8、 14、 15 和 17 21： 8 位 数 字 量 输 出 端 。 22（ ALE） ： 地 址 锁 存 允 许 信 号 ， 输 入 ， 高 电 平 有 效 。 6（ START） ： A D 转 换 启 动 脉 冲 输 入 端 ， 输 入 一 个 正 脉 冲 （ 至 少 100ns宽 ） 使 其 启 动 （ 脉 冲 上 升 沿 使 0809 复
11、 位 ， 下 降 沿 启 动 A/D转 换 ） 。 7（ EOC） ： A D 转 换 结 束 信 号 ， 输 出 ， 当 A D 转 换 结 束 时 ， 此 端 输 出一 个 高 电 平 （ 转 换 期 间 一 直 为 低 电 平 ） 。 9（ OE） ： 数 据 输 出 允 许 信 号 ， 输 入 ， 高 电 平 有 效 。 当 A D 转 换 结 束 时 ，此 端 输 入 一 个 高 电 平 ， 才 能 打 开 输 出 三 态 门 ， 输 出 数 字 量 。 10（ CLK） ： 时 钟 脉 冲 输 入 端 。 要 求 时 钟 频 率 不 高 于 640KHZ。 12（ VREF（ +）
12、 ） 和 16（ VREF（ -） ） ： 参 考 电 压 输 入 端 11（ Vcc） ： 主 电 源 输 入 端 。 13（ GND） ： 地 。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3 位地址输入线，用于选通 8路模拟输入中的一路 燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 7 -极 限 参 数电 源 电 压 （ Vcc） ： 6.5V 控 制 端 输 入 电 压 ： -0.3V 15V 其 它 输 入 和 输 出 端 电 压 ： -0.3V Vcc+0.3V 贮 存 温 度 ： -65 +150 功 耗 （ T=+25 ） ： 875mW 引 线 焊 接 温 度 ： 气 相
13、焊 接 （ 60s） ： 215 ； 红 外 焊 接 (15s)： 220 抗静电强度：400V 输 出 端 注 意out8 为最低位-out1 为最高位，out8-out1 分别接单片机的 P0.0 到 P0.7 端。 3.3 LED 显示器LED 显示器件是通过发光二极管显示字段的器件。在单片机控制系统中常用的是由8段 LED数码管，它的显示块中有 8个发光二极管，7 个发光二极管组成字符“8” ，1 个发光二极管构成小数点，因此有人称 8段 LED 数码管为 8段显示器 7。LED 数码管的管脚配置如图（a）所示。LED 数码管有共阴极和共阳极两类，如图所示。共阴极 LED数码管的发光二
14、极管的阴极共地，如图（b） ，当某个发光二极管的阳极电压为高电平时，二极管发光；而共阳极 LED数码管是发光二极管的阳极共接，如图（c） ，当某个二极管的阴极电压为低电平时，二极管发光。图 3-3-1 LED 数码管LED 的显示方式分为静态显示和动态显示。燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 8 -1. LED 静态显示方式所谓静态显示，是指各位共阴极或共阳极连接在一起并接地或+5 伏；每位段码线（a dp）分别与一个 8 位的锁存器输出相连。之所以成为静态显示，是因为各个 LED的显示字符一经确认，相应锁存器的锁存的代码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止，正因为如此，静
15、态显示的亮度都较高 3。但是这样的方式占用的 I/O 口线多，当显示器的位数较多时，在这里我们共需要 12 位数码管，所以不适宜用静态显示。下图表示的是一个四位静态 LED 显示电路。 图 3-3-2 LED 静态显示电路2、LED 动态显示方式当显示器位数较多时，可以采用动态显示。所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位（扫描） ，对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮） ，但由于人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉，我们看到的却是多个字符“同时”显示。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流
16、和时间参数，可以实现亮度较高较稳定的显示 3。 下图表示的是一个 8位动态 LED 显示电路。 燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 9 -图 3-3-3 LED 动态显示电路通过对比，为了提高系统的性价比，数码管的显示方式采用了动态显示方案。虽然动态显示方式不像静态显示方式那样只需较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度，但动态显示方式所需元件数量和元件种类较静态显示方式要少的多，并且利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉，动态显示方式可以较好地“同时”显示多个字符，只要扫描频率足够高就不会使人产生闪烁的感觉。3.4 声光和电机控制电路声光和电机控制电路由两个个发光二极管、一
17、个蜂鸣器和一个直流电机组成。当 P2.4输出高电平时，表示油量过少(#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*定义*/sbit led1 =P20;sbit led2 =P21;sbit led3 =P22;sbit led4 =P23;sbit hd =P24;sbit cd =P25;sbit ld =P26;sbit lb =P27;sbit OE =P30;sbit EOC =P31;sbit START =P32;sbit clk =P33;sbit dot =P17;uint digtial4,getdataend;
18、unsigned char dis=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x7f;uchar getdata;/*延时(t*1ms)函数*/void delay1ms(unsigned char t)unsigned char i,j;for( ;t;t-);for(i=4;i0;i-);for(j=123;j0;j-);/*给 ADC8090产生 500khz时钟频率函数*/燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 22 -void time_time_clk() interrupt 1 using 0TH0=(65536-24)/
19、256; /给高八位赋值TL0=(65536-24)%256; /给低八位赋值clk=clk;/*初始化定时器.ADC0809*/void inint()TMOD=0x01;/选择工作模式 16 位TH0=(65536-20)/256;/给高八位赋值TL0=(65536-20)%256;/给低八位赋值EA=1;/开总中断ET0=1;/启动定时器 0；TR0=1;/开定时器 0START=0;/给 ADC0809赋初值OE=0;/*数码管动态显示电压值*/void display()led1=1;P1=disdigtial3;dot=0;delay1ms(5);P1=0XFF;led1=0;le
20、d2=1;P1=disdigtial2;delay1ms(5);P1=0XFF;led2=0;led3=1;燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 23 -P1=disdigtial1;delay1ms(5);P1=0XFF;led3=0;led4=1;P1=disdigtial0;delay1ms(5);P1=0XFF;led4=0;/*语音提示函数*/void yuyin( unsigned char n)lb=1;delay1ms(n);lb=0;delay1ms(n);/*AD转换函数*/void AD()START=0;OE=0;START=1;START=0;/启动 AD转
21、换while(EOC=0)/判断是否结束OE=1;/允许输出getdata=P0;/将转换得到的数据赋值给 getdataOE=0;/关闭输出getdataend=getdata*(5000/255);燃油量电控系统分析及仿真（汇编，89C51）- 24 -digtial3=getdataend/1000;/最高位数值digtial2=getdataend%1000/100;digtial1=getdataend%100/10;digtial0=getdataend%10;/最低位数值if (getdataend500yuyin(2);else ld=0;/*主函数*/void main()inint();/定时器和 ADC0809的初始化while(1)AD();/AD转换display();/数码管显示
