單片機(jī)車輛速度檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)思路與程序

ID:747639 · 發(fā)表于 2020-5-15 15:42

主控制函數(shù)包括初始化各個功能模塊，車程數(shù)據(jù)的保存與恢復(fù)，將車程車速實(shí)時顯示。其中初始化包括系統(tǒng)初始化、定時器和外部中斷初始化、LCD初始化。主控制程序工作流程圖如圖4-1。中斷工作可依據(jù)中斷位置分為外部中斷0和定時器中斷0。外部中斷0程序分別對里程計數(shù)和速度計數(shù)。定時器0中斷程序任務(wù)是對計數(shù)器裝入初值；時間每隔1s將速度計數(shù)值進(jìn)行累加并對時間和速度計數(shù)清0。流程如4-2，4-3所示。

圖4-1 控制函數(shù)流程圖圖4-2 外部中斷流程圖圖4-3 定時器中斷流程圖

4.2　系統(tǒng)的初始化

系統(tǒng)初始化包含主控制函數(shù)初始化工作、LCD初始化、中斷定時器初始化。主函數(shù)初始化需要定義主函數(shù)中使用的變量。LCD初始化任務(wù)是設(shè)定LCD工作方式，具體流程圖如圖4-4所示。中斷與定時器初始化是調(diào)整中斷與定時器工作方式如圖4-5所示。

圖4-4 LCD初始化流程圖圖4-5 中斷與定時器初始化流程圖

4.3　車程車速數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示4.3.1　車程車速數(shù)據(jù)的獲得與計算公式

車輪一周安裝8個擋板，均勻分布在車輪上,車輪在轉(zhuǎn)動過程中，會使紅外線接收管在通斷狀態(tài)進(jìn)行變換。每變換一次紅外線電路輸出端都會進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)換,形成一次跳變沿。跳變沿可觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，執(zhí)行中斷程序時對跳變沿進(jìn)行計數(shù)。為了程序的簡單化（因?yàn)橛糜谒俣扔嫈?shù)的變量要不斷進(jìn)行清零）。可設(shè)置兩個變量分別計數(shù)，一個用于計算速度，一個用于計算里程。速度度計數(shù)值設(shè)為speedsum，里程計數(shù)值設(shè)為milesum。設(shè)速度為V單位km/h，車程為S單位為km，車輪周長為L單位為cm，計時時間為T單位為s。

速度的計算公式為：

V=L/8*speedsum/T*3600/100000 (km/h) （4-1）

里程計算公式為：

S=milesum*L/8/100000 (km) （4-2）

同時要完成液晶上顯示詳細(xì)變量數(shù)據(jù)，務(wù)必把變量各位上的數(shù)字分離出來。根據(jù)設(shè)計任務(wù)，速度與里程需要精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。具體方法如下：將變量乘10賦值給t，按下面公式計算便可得各位上的數(shù)字（其它以此類推）

qwei=t/1000000%10; bwei=t/100000%10;

swei=t/10000%10; gwei= t/1000%10; hpoint=t/100%10;

4.3.2　設(shè)定字符在液晶上的顯示位置

12864液晶可以顯示四行，但行與行間的地址并不是連續(xù)的，所以將設(shè)定顯示位置寫成函數(shù)形式，以方便調(diào)用，防止出錯。液晶顯示設(shè)計流程圖如圖4-6所示。

設(shè)要設(shè)定的行數(shù)為X,X值從0到3。列數(shù)為Y，Y值從0到7。

圖4-6 字符在液晶顯示位置控制流程圖

4.3.3 車程車速數(shù)據(jù)的顯示

數(shù)據(jù)顯示要實(shí)現(xiàn)將速度和里程顯示出來。具體是，第一行居中顯示“天天如意”，第二行依次顯示“速度：km/h”字符和實(shí)時速度。第三行依次顯示“里程：km”字符和實(shí)時里程。根據(jù)12864液晶的特性，固定字符顯示在固定位置不需要重復(fù)傳送數(shù)據(jù)，對于變量速度和里程需要不停的傳送數(shù)據(jù)。因此可將顯示部分兩部分來寫。一部分顯示固定的字符，另一部分顯示變量。要將變量顯示在液晶上，需要將其各位上的數(shù)分離出來，然后分別顯示。這里如果高位為0時，不能顯示。本設(shè)計需要將速度和里程兩具變量顯示在液晶上，顯示這兩變量原理相同，這里只寫出其中一個的流程圖。流程圖如圖4-7。設(shè)要顯示的位數(shù)為3位，需要更高位顯示功能則以此類推。

圖4-7 液晶顯示車速數(shù)據(jù)位數(shù)控制流程圖

4.4車程車速數(shù)據(jù)的保存與恢復(fù)

根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，需對里程數(shù)據(jù)完成斷電保護(hù)工作預(yù)防特殊情況下重要數(shù)據(jù)斷電不遺失，上電時能及時恢復(fù)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)EEPROM完成數(shù)據(jù)掉電保護(hù)工作。基于程序?qū)?shù)據(jù)備份到單片機(jī)EEPROM內(nèi)存儲，上電時可及時完成恢復(fù)工作。

4.4.1對單片機(jī)EEPROM的基本操作流程圖

單片機(jī)EEPROM讀寫刪三個操作。三個操作的工作流程示意圖對應(yīng)如圖4-8~4-10所示。

圖4-8 讀流程圖圖4-9 寫流程圖圖4-10 刪流程圖

4.4.2里程數(shù)據(jù)的保存與恢復(fù)

里程speedsum為32位long型數(shù)據(jù)，而STC89C52單片機(jī)只能進(jìn)行字節(jié)讀，字節(jié)寫，扇區(qū)擦除。要想保存speedsum信息數(shù)據(jù)，移動把speedsum分解成字節(jié)型信息數(shù)據(jù)。設(shè)4個unsigned char型變量a1~a4分別用于保存speedsum低8位，次低8位，次高8位，高8位。在C語言中Long型信息數(shù)據(jù)賦值給char型信息數(shù)據(jù)只把最低8位賦值給char信息數(shù)據(jù)。將speedsum直接賦值給a1，可得低8位，再將speedsum分別移位8位，16位，24位分別賦值給a2~a4，就可成功分speedsum。然后，再分別保存a1~a4,便可間接保存speedsum。

當(dāng)系統(tǒng)上電時恢復(fù)speedsum，取出a1~a4,分別移位相加便可得到speedsum。具體方法如下：取出a1~a4，強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)成到long型，再分別按位左移0位，8位，16位，24位，然后再相加賦給speedsum便可恢復(fù)。

具體程序設(shè)計流程圖如4-11和4-12所示：

圖4-11數(shù)據(jù)恢復(fù)流程圖圖4-12 信息數(shù)據(jù)保存流程圖

5系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)硬件設(shè)計原理圖完成硬件焊制工作并組裝，組裝后利用Keil軟件將寫好的程序存儲到單片機(jī)內(nèi)部。依據(jù)實(shí)際任務(wù)需求，完成車程車速實(shí)時顯示及為驗(yàn)證車輛車速行駛檢測的準(zhǔn)確性�；谌缦滦问綑z測車程車速的誤差大小及準(zhǔn)確度。單片機(jī)計算車程速度主要是基于對P3.2端口電平信號跳變沿累計求和計數(shù)，基于內(nèi)部時鐘頻率計時累計而獲取。單片機(jī)完成跳變沿計數(shù)具體值可以基于調(diào)整單片機(jī)內(nèi)部相關(guān)程序呈現(xiàn)數(shù)據(jù)于液晶。測試也可基于人工計數(shù)，但需保證單片機(jī)計數(shù)具體值與實(shí)際值一直就能達(dá)到車速數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性及精度。具體檢測數(shù)據(jù)結(jié)果記錄詳情如表5-1所示。

表5-1 跳變沿計數(shù)

系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試后的得到液晶顯示圖和實(shí)物結(jié)果圖如5-1和5-2所示

圖5-1 液晶顯示車速結(jié)果圖

圖5-2 系統(tǒng)整體實(shí)物結(jié)果圖

6　總結(jié)

伴隨目前車輛控制技術(shù)和軌道交通工具的飛速發(fā)展，在全球各國家，不管重要的交通運(yùn)輸業(yè)還是用戶個體，車輛是長距離運(yùn)輸?shù)牟豢扇鄙俚闹匾煌üぞ咧弧．?dāng)面對汽車等駕駛員長時間高速行駛車輛時，容易造成疲勞而造成速度控制不到位的狀況，及在限速路段總頻頻發(fā)生超速現(xiàn)象，對自己和其他人們均都造成重大安全隱患。本文設(shè)計就是基于解決這一問題的分枝做的主要工作成果如下：

系統(tǒng)基于紅外線收發(fā)工作原理完成了信息數(shù)據(jù)采集工作，依據(jù)紅外線接收管判定了是否出現(xiàn)紅外線照射，從而形成通斷電路，進(jìn)而產(chǎn)生了高低電壓數(shù)據(jù)以生成電信號。利用了核心控制模塊基于STC89C52單片進(jìn)行完成信號數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)處理值通過液晶顯示器完成了顯示。說明了系統(tǒng)的整體布局設(shè)計方案和整體規(guī)劃流程，闡述了硬件和軟件設(shè)計核心工作原理，最終對系統(tǒng)整體及實(shí)物進(jìn)行軟硬件功能的調(diào)試和運(yùn)行測試，證實(shí)系統(tǒng)設(shè)計符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)且可行。

#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define RdCommand 0x01 //定義ISP的操作命令
#define PrgCommand 0x02
#define EraseCommand 0x03
#define WaitTime 0x01 //定義CPU的等待時間
sfr ISP_DATA=0xe2; //寄存器申明
sfr ISP_ADDRH=0xe3;
sfr ISP_ADDRL=0xe4;
sfr ISP_CMD=0xe5;
sfr ISP_TRIG=0xe6;
sfr ISP_CONTR=0xe7;
sbit rs=P2^4;
sbit rw=P2^5;
sbit e=P2^6;
sbit psb=P2^1;
uchar code table1[]={" 天天如意"};
uchar code table2[]={"速度: km/h"};
uchar code table3[]={"里程: km"};
uchar code table4[]={" --石頭"};
/**********************************/
void delay(int k); //延遲ms
void writecmd(uchar cmd); //lcd寫命令
void writedata(uchar dat); //lcd寫數(shù)據(jù)
void init(); //初始化lcd工作方式
void setadd(uchar x,uchar y); //設(shè)定lcd顯示地址
void display(); //lcd顯示
void ISP_IAP_enable(void); //ISP_EN=1
void ISP_IAP_disable(void); //ISP_EN=0
void ISP_TRIGER(void); //激活I(lǐng)SP_CMD
unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr);//讀字節(jié)
void SectorErase(unsigned int sector_addr);//刪除扇區(qū)
void byte_write(unsigned int byte_addr, uchar original_data);//寫字節(jié)
/**********************************/
uchar num,num1;
long speedsum=0; //外部中斷計數(shù)
int timnum=0,k,i,able=0; //定時器中斷計數(shù)
unsigned long milesum=0; //總里程計數(shù),浮點(diǎn)型
int shifen,baifen,ge,shi,bai,qian,wan,milshifen,milge,milshi；
int milbai,milqian,milwan,milshiwan; //display中的參數(shù)；
unsigned long t,y,s; //中間數(shù)據(jù)，t為每小時走的距離（m） y為計算里程的中間數(shù)字
/**********************************/
main()
{
uchar a1~a4; //分別為milesum的第1，2，3，4個8位
TMOD=0x01; //定時器0工作方式16位
TH0=(65536-46080)/256; //高8位初值
TL0=(65536-46080)%256; //低八位初值晶振12Mhz時計滿一次為1us
EA=1; /*開總中斷*/
EX0=1; /*開外部中斷0*/
IT0=1; /*外部中斷0為跳變沿觸發(fā)*/
TR0=1; //啟動定時器0
ET0=1; //開外部中斷0
PT0=1; //定時器0置為高優(yōu)先級
EA=0;
a1=byte_read(0x2000); //讀資料a1
a2=byte_read(0x2001); //讀資料a2
a3=byte_read(0x2200); //讀資料a3
a4=byte_read(0x2201); //讀資料a4
EA=1;
milesum=(unsigned long)(a1+((long)a2<<8)+((long)a3<<16)+((long)a4<<24));
//恢復(fù)milesum值
if(milesum>4800000000)
milesum=0;
init();
setadd(1,0);//設(shè)置顯示位置
i=0;
while(table1[i]!='\0')
{
writedata(table1[i]);
i++;
}
i=0;
setadd(2,0);//設(shè)置顯示位置
while(table2[i]!='\0')
{
writedata(table2[i]);
i++;
}
i=0;
setadd(3,0);//設(shè)置顯示位置
while(table3[i]!='\0')
{
writedata(table3[i]);
i++;
}
i=0;
setadd(4,0);//設(shè)置顯示位置
while(table4[i]!='\0')
{
writedata(table4[i]);
i++;
}
while(1)
{
a1=milesum&0x000000ff; //將第個八位取出
a2=milesum>>8; //將第個八位取出
a3=milesum>>16; //將第個八位取出
a4=milesum>>24;
if(num>=20) //將第個八位取出
{
num=0;
SectorErase(0x2000);//擦除扇區(qū)
byte_write(0x2000,a1);//重新寫入數(shù)據(jù)
byte_write(0x2001,a2);//重新寫入數(shù)據(jù)
SectorErase(0x22200);//擦除扇區(qū)
byte_write(0x2200,a3);//重新寫入數(shù)據(jù)
byte_write(0x2201,a4);//重新寫入數(shù)據(jù)
}
//if(able==1)
display();
}
}
/***************外部中斷程序*******************/
void exter0() interrupt 0
{
speedsum++; //外部中斷
milesum++; //總里程計
}
/****************定時器0中斷程序******************/
void T0_time() interrupt 1
{
TR0=0; //關(guān)閉定時器0
TH0=(65536-46080)/256; //高8位初值
TL0=(65536-46080)%256; //低八位初值晶振12Mhz時計滿一次為50ms
timnum++;
num++ ; //計時器計數(shù)
if(timnum>=20) //如果到1s時
{
s=speedsum;
timnum=0;
speedsum=0;
able=1;
}
else
able=0;
TR0=1;//啟動定時器0
}
/**************顯示速度，里程********************/
void display()
{
//顯示速度
t=s*2.08*3600/100; //t為每小時走的距離（m） s為每秒外部中斷次數(shù)
//2.08cm為每兩孔之間的距離 *3600化為每小時；
// /100距離化為米
qian=t/1000000%10;
bai=t/100000%10;
shi=t/10000%10;
ge= t/1000%10;
shifen=t/100%10;
setadd(2,3); //設(shè)置指針
if(bai==0) //百位為0時不顯示
writedata(' ');
else
writedata(0x30+bai);
if(bai==0&&shi==0) //百位，十位為0時不顯示十位
writedata(' ');
else
writedata(0x30+shi);//顯示十位
writedata(0x30+ge); //顯示個位
writedata('.'); //顯示小數(shù)點(diǎn)
writedata(0x30+shifen);//顯示十分位
//顯示里程
y=milesum*2.08/10000;
//除10*milesum得里程的長度（cm)（2為2cm 除100000化為km
//乘10是為了下面得十分位 y為long型
milshifen=y%10;
milge=y/10%10;
milshi=y/100%10;
milbai=y/1000%10;
milqian=y/10000%10;
milwan=y/100000%10;
milshiwan=y/1000000%10;
setadd(3,3); //設(shè)置指針位置
if(milwan==0)
writedata(' ');
else
writedata(0x30+milwan);
if(milwan==0&&milqian==0)
writedata(' ');
else
writedata(0x30+milqian);
if(milwan==0&&milqian==0&&milbai==0)
writedata(' ');
else
writedata(0x30+milbai);
if(milwan==0&&milqian==0&&milbai==0&&milshi==0)
writedata(' ');
else
writedata(0x30+milshi);
writedata(0x30+milge);
writedata('.');
writedata(0x30+milshifen)
}
/***************延遲ms*******************/
void delay(int k)//
{
int d,s;
for(d=k;d>0;d--)
{
for(s=110;s>0;s--);
}
}
/****************寫命令******************/
void writecmd(uchar cmd)
{
e=0;
rs=0;
rw=0;
P0=cmd;
delay(5);
e=1;
delay(5);
e=0;
}
/****************寫數(shù)據(jù)******************/
void writedata(uchar dat)
{
e=0;
rs=1;
rw=0;
P0=dat;
delay(5);
e=1;
delay(5);
e=0;
}
/****************lcd初始化******************/
void init()
{psb=1; //設(shè)置并口工作方式
writecmd(0x30);//8位數(shù)據(jù)模式，基本指令操作
delay(5);
writecmd(0x0c);//顯示開，關(guān)光標(biāo)
delay(5);
writecmd(0x01);//清顯示屏內(nèi)容
delay(5);
}
/****************設(shè)定要顯示的位置******************/
// 1234行01234567列
void setadd(uchar x,uchar y)
{
switch(x)
{
case 1: writecmd(0x80+y);break;
case 2: writecmd(0x90+y);break;
case 3: writecmd(0x88+y);break;
case 4: writecmd(0x98+y);break;
default:break;
}
}
/* ================ 打開 ISP,IAP 功能 ================= */
void ISP_IAP_enable(void)
{
EA = 0; /* 關(guān)中斷 */
ISP_CONTR = WaitTime; /* 寫入硬件延時 */
ISP_CONTR = 0x80; /* ISPEN=1 */
}
/* =============== 關(guān)閉 ISP,IAP 功能 ================== */
void ISP_IAP_disable(void)
{
ISP_CONTR = 0x7f; /* ISPEN = 0 */
ISP_TRIG = 0x00;
EA = 1; /* 開中斷 */
}
/* ================ 公用的觸發(fā)代碼 ==================== */
void ISP_TRIGER(void)
{
ISP_IAP_enable(); /* 打開 ISP,IAP 功能 */
ISP_TRIG = 0x46; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)1 */
ISP_TRIG = 0xb9; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)2 */
_nop_();
}
/* ==================== 字節(jié)讀 ======================== */
unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr)
{
ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8); /* 地址賦值 */
ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr );
ISP_CMD = I0; /* 清除低3位 */
ISP_CMD = RdCommand; /* 寫入讀命令 */
ISP_TRIGER(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
return (ISP_DATA); /* 返回讀到的數(shù)據(jù) */
}
/* ================== 扇區(qū)擦除 ======================== */
void SectorErase(unsigned int sector_addr)
{
unsigned int iSectorAddr;
iSectorAddr = sector_addr /* 取扇區(qū)地址 */
ISP_ADDRH = (unsigned char)(iSectorAddr >> 8);
ISP_ADDRL = 0x00;
ISP_CMD = 0; /* 清空低3位 */
ISP_CMD = EraseCommand; /* 擦除命令3 */
ISP_TRIGER(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
}
/* ==================== 字節(jié)寫 ======================== */
void byte_write(unsigned int byte_addr, unsigned char original_data)
{
ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8); /* 取地址 */
ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr);
ISP_CMD = 0; /* 清低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | PrgCommand; /* 寫命令2 */
ISP_DATA = original_data; /* 寫入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 */
ISP_TRIGER(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉IAP功能 */}</font></font>

復(fù)制代碼

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