51单片机的车用数字仪表设计与实现
目 录
一、引言 5
二、系统总的硬件框图和技术关键 5
（一）系统设计框图 5
（二）技术关键 5
三、系统硬件模块设计 6
（一）单片机模块 6
（二）CPLD模块 7
（三）PROM模块电路 8
（四）键盘模块 9
（五）显示模块 9
（六）防盗报警模块 10
（七）射频卡模块 11
（八）总电路 11
四、软件设计 12
五、调试与实物 14
（一）调试过程 14
（二）实物图 15
（三）元器件清单 15
六、总结 16
参考文献 16
致谢 16
附录 16
一、引言
随着生活水平的提高，汽车开始普及到每个家庭，汽车仪表不仅是司机与汽车信息交换的重要工具，它也是驾驶员安全行驶的重要保证。近年由于汽车的逐年增多，汽车出现的事故也越来越多，为此，提高汽车行驶安全是现在汽车驾驶的最主要的事。这些年来，电子信息技术出现广泛的出现在普通民众的身边，目前随着电子信息技术的广泛应用，以前我们所用的那些传统的车载仪表逐渐被淘汰或者被别的仪器所代替。但是，在国内，我们国家所使用汽车仪表的数字化水平并不是很高，大多数的电子仪器和模拟仪器在生活中的应用却并没有解决以前的问题。然而老的模拟仪器和数字仪表体积占用空间很大，影响外观，使显示系统拥塞；在仪器的应用的方面，由于仪器没有更新导致用户仪器更容易出现故障，从而增加了用户的经济负担，并且增加了很多麻烦，最主要的是降低了人们出行的安全。现在为了克服这些缺点，本设计采用51单片机，模数转换器ADC0809 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
等许多最新的技术，从而完成了一个新的数字仪表系统的实现。
二、系统总的硬件框图和技术关键
（一）系统设计框图
在本设计中，由于W77E58芯片是市场上最新的芯片，导致了在市场上购买有很多困难，经过论证，为了“考虑语音提示功能，与PC机数据处理的延迟点的问题”可以运用两个单片机来同时运行处理。在运用两个单片机来处理问题的同时与EEPROM的数据来进行比较，并将信息发送给PC机，然后PC机接收到单片机的相关信息处理之后将执行相应的动作。PC机在执行相应的动作后并将相应的信息重新传送给单片机，然后单片机在进行信息处理，将处理好的相关信息输出到控制语音芯片上，然后再液晶显示装置的显示。系统的方框图如图2-1所示。
图2-1 系统的方框图
（二）技术关键
1、单片机控制读卡器读取ID号码再进行比较核实。
2、单片机同时控制液晶显示、键盘输入、防盗控制、密码核实、语音控制以及串行收发的一些相关操作。
3、PC机进行实时的信息处理、存储和分析。
三、系统硬件模块设计
（一）单片机模块
本次设计中主要用两个单片机来完成，单片机选择AT89S52芯片。因为AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，系统中的Flash存储器编程和8K字节Flash相互连接。AT89S52具有以下几种： 256字节的RAM，32个I / O线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，等许多功能。此外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选的节电模式。空闲模式中，虽然CPU停止工作，但允许RAM，定时/计数器等继续工作。在掉电保护模式，RAM的内容可以保存，振荡器将被冻结，单片机将停止所有工作，直到下一个中断或硬件复位。主要表现如下：
（1）可以与MCS-51单片机产品兼容
（2）8K字节在系统中可以编程Flash存储器
（3）具有1000次擦写周期
（4）事全静态的操作：0Hz～33Hz
（5）具有三级加密程序存储器
（6）有32个可编程I/O口线
（7）有三个16位定时器/计数器
（8）有八个中断源
（9）全双工UART串行通道
（10）低功耗空闲和掉电模式
（11）掉电后中断可以唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符功能.
在设计中，射频卡在接收到信号的时候，通过发送信号将信号传输到单片机上，然后单片机接收到信号以后与编写好的序列号存储进行对比，比较，如果正确，P1.1口高；而低水平，并通过单片机的P1.0端口外部中断0秒。在单片机的外部中断0的第一块还连接有报警开关，当有人在没有信用卡或输入密码进入，将触摸开关。开关后连接的LED灯的P2.7口，绿灯亮8秒作为警告信号。这次P1.3很高，将发送信号的非法进入单片机的第二件，单P1.2第一件会产生40ms周期方波作为CPLD时钟输入。
第二块单片机则是这个系统的主芯片。在程序的编写的过程中，b0-db7地址线连接1602液晶的数据上，而R / S，R / W，E为液晶的控制线。DBA，DBB，DBC，DBD四个均是由CPLD接收键盘输入编码。TXD和RXD通过MAX232与计算机的串口连接，语音连接到中继语音芯片卡，从第一单奖励接收信号到P1.3和P1.4连接到CLK PROM芯片at24c64的第二个模块上。然后在接收到信号后，将信号数据和P1.0 P1.1警告灯所连接。AT89S52引脚示意图如图3-1所示。
图3-1 AT89S52引脚示意图
（二）CPLD模块
CPLD模块电路如图3-2所示，在键盘输入信号是DBA，DBB，DBC，DBD到单片机的L12引脚上 。而cpldclk是第二单片机INT1 P1.2传送的时钟信号，此信号连接到第二个单片机上。该模块采用CPLD的原则是每20ms的扫描键盘，按键时，将使用28单片机引脚的外部中断，31，32，33，34针的关键代码，第二单芯片，可以通过阅读了解相关的信息。如果在模块没有按下键盘，然后相应的IO端口的高水平和低水平。此设计可以使CPLD识别有无键按下。
图3-2 CPLD模块电路
（三）PROM模块电路
PROM是采用C总线类PROM AT24C64，在PROM中有一个64KB的ROM，如图3-3所示，先通过SCL和SDA与单片机相连，然后进行数据的读写，使芯片中的A0,A1,A2,WP引脚接地。
图3-3 PROM模块电路
（四）键盘模块
2
1K电阻
8
3
存储器
1
4
20电阻
1
5
一、引言 5
二、系统总的硬件框图和技术关键 5
（一）系统设计框图 5
（二）技术关键 5
三、系统硬件模块设计 6
（一）单片机模块 6
（二）CPLD模块 7
（三）PROM模块电路 8
（四）键盘模块 9
（五）显示模块 9
（六）防盗报警模块 10
（七）射频卡模块 11
（八）总电路 11
四、软件设计 12
五、调试与实物 14
（一）调试过程 14
（二）实物图 15
（三）元器件清单 15
六、总结 16
参考文献 16
致谢 16
附录 16
一、引言
随着生活水平的提高，汽车开始普及到每个家庭，汽车仪表不仅是司机与汽车信息交换的重要工具，它也是驾驶员安全行驶的重要保证。近年由于汽车的逐年增多，汽车出现的事故也越来越多，为此，提高汽车行驶安全是现在汽车驾驶的最主要的事。这些年来，电子信息技术出现广泛的出现在普通民众的身边，目前随着电子信息技术的广泛应用，以前我们所用的那些传统的车载仪表逐渐被淘汰或者被别的仪器所代替。但是，在国内，我们国家所使用汽车仪表的数字化水平并不是很高，大多数的电子仪器和模拟仪器在生活中的应用却并没有解决以前的问题。然而老的模拟仪器和数字仪表体积占用空间很大，影响外观，使显示系统拥塞；在仪器的应用的方面，由于仪器没有更新导致用户仪器更容易出现故障，从而增加了用户的经济负担，并且增加了很多麻烦，最主要的是降低了人们出行的安全。现在为了克服这些缺点，本设计采用51单片机，模数转换器ADC0809 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
等许多最新的技术，从而完成了一个新的数字仪表系统的实现。
二、系统总的硬件框图和技术关键
（一）系统设计框图
在本设计中，由于W77E58芯片是市场上最新的芯片，导致了在市场上购买有很多困难，经过论证，为了“考虑语音提示功能，与PC机数据处理的延迟点的问题”可以运用两个单片机来同时运行处理。在运用两个单片机来处理问题的同时与EEPROM的数据来进行比较，并将信息发送给PC机，然后PC机接收到单片机的相关信息处理之后将执行相应的动作。PC机在执行相应的动作后并将相应的信息重新传送给单片机，然后单片机在进行信息处理，将处理好的相关信息输出到控制语音芯片上，然后再液晶显示装置的显示。系统的方框图如图2-1所示。
图2-1 系统的方框图
（二）技术关键
1、单片机控制读卡器读取ID号码再进行比较核实。
2、单片机同时控制液晶显示、键盘输入、防盗控制、密码核实、语音控制以及串行收发的一些相关操作。
3、PC机进行实时的信息处理、存储和分析。
三、系统硬件模块设计
（一）单片机模块
本次设计中主要用两个单片机来完成，单片机选择AT89S52芯片。因为AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，系统中的Flash存储器编程和8K字节Flash相互连接。AT89S52具有以下几种： 256字节的RAM，32个I / O线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，等许多功能。此外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选的节电模式。空闲模式中，虽然CPU停止工作，但允许RAM，定时/计数器等继续工作。在掉电保护模式，RAM的内容可以保存，振荡器将被冻结，单片机将停止所有工作，直到下一个中断或硬件复位。主要表现如下：
（1）可以与MCS-51单片机产品兼容
（2）8K字节在系统中可以编程Flash存储器
（3）具有1000次擦写周期
（4）事全静态的操作：0Hz～33Hz
（5）具有三级加密程序存储器
（6）有32个可编程I/O口线
（7）有三个16位定时器/计数器
（8）有八个中断源
（9）全双工UART串行通道
（10）低功耗空闲和掉电模式
（11）掉电后中断可以唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符功能.
在设计中，射频卡在接收到信号的时候，通过发送信号将信号传输到单片机上，然后单片机接收到信号以后与编写好的序列号存储进行对比，比较，如果正确，P1.1口高；而低水平，并通过单片机的P1.0端口外部中断0秒。在单片机的外部中断0的第一块还连接有报警开关，当有人在没有信用卡或输入密码进入，将触摸开关。开关后连接的LED灯的P2.7口，绿灯亮8秒作为警告信号。这次P1.3很高，将发送信号的非法进入单片机的第二件，单P1.2第一件会产生40ms周期方波作为CPLD时钟输入。
第二块单片机则是这个系统的主芯片。在程序的编写的过程中，b0-db7地址线连接1602液晶的数据上，而R / S，R / W，E为液晶的控制线。DBA，DBB，DBC，DBD四个均是由CPLD接收键盘输入编码。TXD和RXD通过MAX232与计算机的串口连接，语音连接到中继语音芯片卡，从第一单奖励接收信号到P1.3和P1.4连接到CLK PROM芯片at24c64的第二个模块上。然后在接收到信号后，将信号数据和P1.0 P1.1警告灯所连接。AT89S52引脚示意图如图3-1所示。
图3-1 AT89S52引脚示意图
（二）CPLD模块
CPLD模块电路如图3-2所示，在键盘输入信号是DBA，DBB，DBC，DBD到单片机的L12引脚上 。而cpldclk是第二单片机INT1 P1.2传送的时钟信号，此信号连接到第二个单片机上。该模块采用CPLD的原则是每20ms的扫描键盘，按键时，将使用28单片机引脚的外部中断，31，32，33，34针的关键代码，第二单芯片，可以通过阅读了解相关的信息。如果在模块没有按下键盘，然后相应的IO端口的高水平和低水平。此设计可以使CPLD识别有无键按下。
图3-2 CPLD模块电路
（三）PROM模块电路
PROM是采用C总线类PROM AT24C64，在PROM中有一个64KB的ROM，如图3-3所示，先通过SCL和SDA与单片机相连，然后进行数据的读写，使芯片中的A0,A1,A2,WP引脚接地。
图3-3 PROM模块电路
（四）键盘模块
2
1K电阻
8
3
存储器
1
4
20电阻
1
5
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