第第頁基于STC單片機(jī)的電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u2251引言 246201設(shè)計(jì)任務(wù)及方案 449691.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 489361.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4145522硬件電路設(shè)計(jì) 7276942.1硬件電路概述 7274982.2硬件電路功能描述 7307022.3模塊功能介紹 8291582.3.1單片機(jī)控制模塊 8109812.3.2ADC0832模塊 11150722.3.3LCD1602顯示模塊 1228102.3.4WIFI模塊 13183672.3.5數(shù)碼管模塊 14170622.3.6獨(dú)立按鍵和繼電器模塊 14217602.3.7LED和蜂鳴器模塊 1542783軟件程序設(shè)計(jì) 16208523.1程序設(shè)計(jì)概述 1638493.2主程序流程設(shè)計(jì) 1611653.3ADC模塊設(shè)計(jì) 17205253.4計(jì)時(shí)模塊 1910133.5手機(jī)端控制軟件程序設(shè)計(jì) 2048844系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試 22233024.1硬件功能調(diào)試 2213294.2軟件功能調(diào)試 256878結(jié)論 29摘要電動(dòng)車作為新能源車是人們綠色出行的重要方式，同時(shí)也反應(yīng)出社會(huì)對(duì)于新能源的需求也不斷增加，也表明對(duì)鋰電池的充電的要求也越來越高。隨著電動(dòng)車數(shù)量的增加，電動(dòng)車的充電漸漸成為問題，由于充電地方的缺少以及充電不當(dāng)?shù)牟话踩?。于二零二一年十月中旬中?guó)應(yīng)急管理部門在北京召開了關(guān)于電動(dòng)車火災(zāi)方面的會(huì)議，會(huì)議中詳細(xì)的羅列了全國(guó)二零二一年前三季度在全國(guó)范圍內(nèi)接報(bào)的由于電動(dòng)車造成的火災(zāi)數(shù)，接報(bào)的火災(zāi)數(shù)目可達(dá)上萬起，接報(bào)的由于電動(dòng)自行車的原因造成的火災(zāi)也即將接近四千起，這些數(shù)據(jù)成上升的趨勢(shì)。根據(jù)調(diào)查研究的數(shù)據(jù)顯示：除去百分之幾的概率，由于電動(dòng)車產(chǎn)生的火災(zāi)都是發(fā)生在電動(dòng)車充電的時(shí)候，很多的電動(dòng)車起火事故證實(shí)一個(gè)結(jié)論，電動(dòng)車安置在大樓內(nèi)充電，私自從陽臺(tái)拉電線下去充電或者拉電動(dòng)車乘電梯放置在自己家充電，或者拿電瓶上去家里充電等這些無疑是很危險(xiǎn)的行為。由于電動(dòng)車電瓶一般是鋰電池，一旦自燃將很難撲滅，發(fā)生火災(zāi)后果會(huì)很嚴(yán)重，所以電動(dòng)車充電樁計(jì)量器系統(tǒng)是非常必要的，該裝置給人們提供一個(gè)充電方便且安全的環(huán)境，降低火災(zāi)事故發(fā)生機(jī)率，有非常高的實(shí)用性。本文以電動(dòng)車充電樁計(jì)量器作為研究對(duì)象,對(duì)數(shù)碼管成像原理、繼電器控制、蜂鳴器的頻率工作原理、WIFI模塊、A/D轉(zhuǎn)換等進(jìn)行較為全面的分析和研究。硬件方面,第一版以STC89C52單片機(jī)模塊為操控內(nèi)核,采用了不同的按鈕,以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的時(shí)刻設(shè)置,制定時(shí)鐘、開始及繼續(xù)倒計(jì)數(shù),在通過數(shù)字管指示的設(shè)置時(shí)刻、倒計(jì)數(shù)完成時(shí),繼電器控制開關(guān)自動(dòng)閉合,LED燈點(diǎn)亮,蜂鳴器提示。WIFI版則在此基礎(chǔ)上增加了WIFI模塊以及通過液晶顯示屏顯示,設(shè)置充電等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可在APP上進(jìn)行。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；數(shù)碼管；WIFI；充電樁引言電動(dòng)車，是我們生活中很常見的一種代步工具，使用者幾乎涵蓋了各個(gè)年齡段的人，但這樣一個(gè)使用率極高的交通工具，如果不能規(guī)范使用，會(huì)給人造成極大傷害。人們?yōu)榱私o電動(dòng)車充電想出了各種辦法，私自拉線，樓道充電，搬運(yùn)電瓶，這些方法給小區(qū)內(nèi)的安全帶來了很大的潛在問題。隨著時(shí)代的進(jìn)步，自行車也逐漸被電瓶車替代，到2021年為止電瓶車充電爆炸、燃火事件已高達(dá)數(shù)千起。如去年的九月份在北京某小區(qū)的某戶人家，因電瓶車在門廊充電時(shí)發(fā)生自燃隨后爆炸，直接導(dǎo)致多人死亡。還有去年十二月份時(shí)，某戶人家將電瓶車移動(dòng)到室內(nèi)充電，在凌晨四時(shí)發(fā)生爆炸，后因家里男主人發(fā)現(xiàn)及時(shí)，馬上報(bào)警，火情才得以及時(shí)控制。已經(jīng)有許多的事故證明，電動(dòng)車“進(jìn)樓入戶”、私拉亂接電線充電的后果非常嚴(yán)重，據(jù)消防單位統(tǒng)計(jì)表明，到2021年為止電瓶車發(fā)生的自然、爆炸等事故，其原因大部分都是不規(guī)范充電所導(dǎo)致，而在致人死亡的案件中，有百分之七十的電瓶車充電事故是發(fā)生在室內(nèi)或樓道內(nèi)，其時(shí)間基本都是發(fā)生在半夜。更讓人毛發(fā)悚然的是，在一組消防測(cè)試中，電動(dòng)自行車于樓道內(nèi)燃火后的兩分鐘時(shí)，溫度高達(dá)294攝氏度，有毒煙氣溫度超過85攝氏度，可見如果發(fā)生火災(zāi)，可謂是兇多吉少。在《高處住宅消防安全管理規(guī)定》的第三十七條中明文表示,在高處住宅的消防步道以及消防出口等,放置電瓶車或是為其收費(fèi)都是違法行為。電動(dòng)自行車進(jìn)樓充電是非常危險(xiǎn)的行為，盡管慘不忍睹的教訓(xùn)數(shù)不勝數(shù)，但是由于部分地區(qū)的充電設(shè)備構(gòu)局不合理，較老的小區(qū)電動(dòng)車棚年久失修，缺少消防設(shè)備等多種原因，加上多數(shù)人抱有僥幸的心態(tài)，從而“助力”了這種亂充電的亂象，擴(kuò)大了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。電動(dòng)車充電樁恰好可以解決充電難等問題，也便于電動(dòng)車集中管理，小區(qū)內(nèi)亂停亂放現(xiàn)象也有所減少，也可以減少火災(zāi)隱患。鑒于當(dāng)前的全球變暖、海洋污染等環(huán)保問題,國(guó)家鼓勵(lì)采用新型燃料,其中以蓄電池等新能源的產(chǎn)品發(fā)展主要是由我國(guó)政府鼓勵(lì)和推動(dòng)的,而這些政策也確定了現(xiàn)在人類的綠色出行工具主要為電動(dòng)車,不過由于目前電動(dòng)車的續(xù)航能力無法提高,所以充電樁仍然是國(guó)家發(fā)展新能源的關(guān)鍵設(shè)施,其功用類似于供應(yīng)站,也可設(shè)置在一般民用的公共設(shè)施中,和小區(qū)停車位或充電樁中。目前,在美國(guó)、以色列、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)開始研究發(fā)展和改造電動(dòng)車的充電樁設(shè)備。本設(shè)計(jì)所提出的智能充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)，對(duì)于充電安全事故可謂是行之有效，同時(shí)能降低和杜絕私拉電線等不良現(xiàn)象，也能做到把電動(dòng)車集合充電，方便治理，并且降低電動(dòng)車樓道停置，進(jìn)而抬高了小區(qū)品質(zhì)，對(duì)于是否有信號(hào)的地點(diǎn)，如地下車庫等，都能進(jìn)行充電，具有優(yōu)良的實(shí)用價(jià)值。設(shè)計(jì)任務(wù)及方案設(shè)計(jì)任務(wù)及要求據(jù)調(diào)查,目前中國(guó)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)車使用率仍有不斷上升的態(tài)勢(shì),電動(dòng)車已成為了物流和外賣等業(yè)務(wù)的主力運(yùn)輸工具,其獨(dú)特的行業(yè)屬性也注定了對(duì)電池充電能力的高頻要求,而隨著電動(dòng)車數(shù)量的增加,對(duì)電動(dòng)車的充電也是一個(gè)問題，據(jù)消防單位的實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)表明，90%以上的電動(dòng)車自然都是產(chǎn)生在充電時(shí)，已經(jīng)有許多的事故證明，電動(dòng)車“進(jìn)樓入戶”、私拉亂接電線充電的后果非常嚴(yán)重。充電樁的普及是非常必要的且充電方便安全。本課題設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)的電動(dòng)車充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)，通過投幣的方式控制電動(dòng)車充電時(shí)間，可顯示投幣后可充電時(shí)長(zhǎng)，充電結(jié)束由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)提醒。要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能參數(shù)如下：要求：電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)（1）實(shí)現(xiàn)通過模擬投幣可以操控給電動(dòng)車充電的時(shí)間；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)投幣后使用繼電器打開開關(guān)來控制充電放電；（3）實(shí)現(xiàn)每投一個(gè)幣，充電時(shí)間增加十分鐘；（4）數(shù)碼管顯示充電時(shí)間；（5）充電時(shí)間耗盡后LED燈亮；（6）充電時(shí)間耗盡后蜂鳴器報(bào)警；1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)將制作兩款不同的充電樁計(jì)量器以滿足不同場(chǎng)景不同人群的需求。所以兩款不同的充電樁計(jì)量器分別為，簡(jiǎn)易版充電樁和WIFI版充電樁。簡(jiǎn)易版充電樁整體的架構(gòu)思路為：操控核心是低功耗、高性能的51內(nèi)核的CMOS8位單片機(jī)-STC89C52，其它模塊分別有蜂鳴器模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵模塊，以上模塊分別構(gòu)成了電動(dòng)車公共充電樁的整個(gè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的第一部分是按鍵系統(tǒng)，可通過按鍵來調(diào)節(jié)充電時(shí)間，并且按鍵做了防抖處理，使操作更加流暢；第二部分是電源模塊，對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行供能。輸出由四部分組成，第一部分是數(shù)碼管,通過該模塊顯示設(shè)置投幣數(shù)、倒計(jì)時(shí)時(shí)間等；第二部分是繼電器，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，繼電器閉合；第三部分是LED指示燈，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，LED燈亮；第四部分是蜂鳴器，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。WIFI版充電樁在簡(jiǎn)易版充電樁的基礎(chǔ)上增加了WIFI模塊，可通過手機(jī)app充值余額等功能，用可調(diào)電阻模擬充電的電壓變化，并且用LCD1602液晶顯示代替數(shù)碼管顯示。簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)原理框圖如圖1-1所示。WIFI版充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)原理框圖如圖1-2所示。圖1-1簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)圖1-2WIFI版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)相對(duì)于WIFI版來說，簡(jiǎn)易版則運(yùn)用投幣的方式才可充值，WIFI版通過手機(jī)APP即可實(shí)現(xiàn)充值及余額顯示。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)有如下幾點(diǎn)分析與說明。本次設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：WIFI版來說，用戶通過手機(jī)APP就能了解充電具體詳情，以及自主斷開充電等，方便快捷，而簡(jiǎn)易版可直觀的看出充電詳情。設(shè)計(jì)中采用的核心控制芯片都是STC89C52RC與STC89C52RC，它在11.05926MHZ正常運(yùn)行時(shí)的，電流最低可為5mA，在不做功時(shí)，最低可為1mA，極限狀態(tài)下，也就是斷電時(shí)，最低只有19nA，當(dāng)在只有6伏電壓一半的狀態(tài)下運(yùn)作時(shí)，能耗可降低至25%，由此可見它非常適用于由外部提供能耗的小型模塊。同時(shí)它也具備了體積小、低功率、超低價(jià)高速、強(qiáng)抗靜電、高速安全、強(qiáng)力的抗干擾性等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于WIFI版，若要除充電外的其他增值服務(wù)，直接可在APP內(nèi)設(shè)計(jì)，不用改變硬件和電路設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本次設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)：WIFI版需要手機(jī)APP的支持，也增加了設(shè)計(jì)的難度。簡(jiǎn)易版只能投幣才可充值余額，具有局限性。WIFI版和簡(jiǎn)易版都不是模塊化，部件若損壞不能局部更換。綜上所述，本次設(shè)計(jì)有不少的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在缺點(diǎn)。我通過翻閱有關(guān)資料，以及在老師的指導(dǎo)下完成了基本要求。并且我在軟件與APP開發(fā)方面有很大的信心，APP設(shè)計(jì)與開發(fā)上我用的是可視化編程平臺(tái)APPInventor,這對(duì)于我來說是簡(jiǎn)便的手機(jī)APP設(shè)計(jì)方案，AppInventor是Google工程師設(shè)計(jì)完成可視化的Android編程環(huán)境，所謂可視化就是把一些邏輯結(jié)構(gòu)用圖形的方式展現(xiàn)出來，如邏輯流程圖等等，這里的可視化編程平臺(tái)APPInventor把面向過程和面向?qū)ο蟮木幊趟季S整理的非常好，對(duì)于沒有編程基礎(chǔ)的人員來說，也是可以很輕松地掌握。根據(jù)自己所掌握的知識(shí)，我利用自己以往搭建的MYSQL平臺(tái)把APP內(nèi)用戶注冊(cè)以及充值等數(shù)據(jù)寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫里面，大大提高了效率。最終實(shí)現(xiàn)充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)。

硬件電路設(shè)計(jì)2.1硬件電路概述本次設(shè)計(jì)的二種充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)主要涉及如下幾種模塊組成:eps8266WIFI模組,stc89c52rc主控芯片設(shè)計(jì)模組,AD轉(zhuǎn)換模組,LCD1602液晶模組,數(shù)字管顯示器模組,有源蜂鳴器模組,LED模塊以及輔助電路等。簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)原理框圖如圖2-1所示：圖2-1簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)WIFI版充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)原理框圖如圖2-2所示：圖2-2簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器設(shè)計(jì)2.2硬件電路功能描述簡(jiǎn)易版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)所具備的功能如下：（1）實(shí)現(xiàn)通過模擬投幣可以操控給電動(dòng)車充電的時(shí)間；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)投幣后使用繼電器打開開關(guān)來控制充電放電；（3）實(shí)現(xiàn)每投一個(gè)幣，充電時(shí)間增加十分鐘；（4）數(shù)碼管顯示充電時(shí)間；（5）充電時(shí)間耗盡后LED燈亮；（6）充電時(shí)間耗盡后蜂鳴器報(bào)警；WIFI版電動(dòng)車充電樁計(jì)量器的設(shè)計(jì)所具備的功能如下：（1）實(shí)現(xiàn)通過LED燈的亮滅判斷充電是否結(jié)束；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)用APP來控制充電放電；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)用手機(jī)APP充值，注冊(cè)等；（4）時(shí)間用LCD1602顯示出來充電時(shí)間以及電壓；2.3模塊功能介紹2.3.1單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊是整個(gè)電動(dòng)車充電計(jì)量器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，以完成每個(gè)功能模塊的控制。簡(jiǎn)易版和WIFI版的單片機(jī)控制模塊是一樣的，都是由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制,串行端口實(shí)現(xiàn)下載和電源實(shí)現(xiàn)供能。控制模塊的內(nèi)核主要是由STC宏晶51單片機(jī)和晶體振蕩器電路,以及復(fù)位（ResetCircuit）電路等組成。最小系統(tǒng)如圖2-3所示。圖2-3單片機(jī)控制系統(tǒng)STC89C52RC單片機(jī)介紹STC89C52RC是一種高速/超強(qiáng)抗擾/低功耗的單片機(jī),它由宏晶科技開發(fā)研制,指令集全面兼容于上代80系列傳統(tǒng)的51單片機(jī),并且具備十二時(shí)刻/機(jī)器時(shí)間和六時(shí)刻/機(jī)器時(shí)間可供選擇。新版變化如下：eq\o\ac(○,1)新版的80系列51單片機(jī)完全兼容于上一代的80系列51單片機(jī)的指令系統(tǒng).eq\o\ac(○,2)電流與電壓兼容范圍更廣泛eq\o\ac(○,3)可與一般80系列51單片機(jī)的零到八十兆赫茲覆蓋范圍比較,但實(shí)際工作運(yùn)行頻段最高可達(dá)到四十八兆赫茲eq\o\ac(○,4)用戶運(yùn)行程序最大為8192Beq\o\ac(○,5)設(shè)備上有集成512B字節(jié)RAMeq\o\ac(○,6)特用I/O口有三十二個(gè),在一般情況下的Pin1、Pin2、Pin3、Pin4口都為高電平,但是Pin0口則是低電平,所以當(dāng)作為輸出口用時(shí),需要外接上拉電阻保持高電平,否則不需要增加上拉電阻。eq\o\ac(○,7)ISP/IAP,可以使用串行接口加載編譯好后的程式,在數(shù)秒可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)程式的加載,而無需專門程序設(shè)計(jì)器和模擬器eq\o\ac(○,8)擁有EEPROM功能eq\o\ac(○,9)擁有WDT功能eq\o\ac(○,10)擁有三個(gè)定時(shí)器eq\o\ac(○,11)擁有十六位計(jì)量器eq\o\ac(○,12)擁有UART串口eq\o\ac(○,13)塑料雙列直插式封裝SSTC89C52RC在通常狀況下的主要工作方式有:空閑模式:也就是不做工時(shí)，功耗僅為四毫安。常規(guī)的工作方式:在一般情況下，功耗五到八毫安，但是在低溫環(huán)境中能耗會(huì)增加。掉電模式：當(dāng)WDT時(shí)間耗盡，重啟系統(tǒng)，并且保留上一次運(yùn)行時(shí)的程式。可用在氣表、電子表等蓄電池或可攜帶設(shè)備中。STC89C52RC的模塊：eq\o\ac(○,1)電源電壓（VCC）位于第四十引腳eq\o\ac(○,2)接地（VSS）位于二十引腳eq\o\ac(○,3)P0輸入口是Pin0-0到Pin0-7：Pin0口,是一種開路共八個(gè)的互通I/O口。它可以作為輸出IO口,它的每個(gè)引腳數(shù)都能夠承受8個(gè)TTL邏輯電平的供電負(fù)荷,當(dāng)在編程中對(duì)端口Pin0輸入高電平時(shí),就可被視作高電壓使用。在連接外部進(jìn)程的EEPROM和數(shù)據(jù)寄存器時(shí),Pin0口也能夠給予較低八位地址和數(shù)字進(jìn)行總線復(fù)用。在當(dāng)前時(shí)刻,由Pin0口的上拉電阻觸發(fā)。在快速擦寫只讀的編程器中程序錯(cuò)誤時(shí),Pin0端口接受命令;而當(dāng)檢驗(yàn)程序錯(cuò)誤時(shí),則會(huì)反饋指令字節(jié)。eq\o\ac(○,4)P1輸入口是Pin1-0到Pin1-7:Pin1口,是一種開路共八個(gè)的互通I/O口。它可以作為輸出IO口,它的每個(gè)引腳數(shù)都能夠承受8個(gè)TTL邏輯電平的供電負(fù)荷,對(duì)Pin1接口在輸入高電平時(shí),通過它本身的上拉電阻將Pin1拉至最高電平,所以它可作為輸入口。P一口在被作為輸入進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí),會(huì)由于它自身帶有上拉電阻，會(huì)導(dǎo)致被外部拉為低電平的IO口會(huì)向外輸出高電平和電流。此外,定時(shí)器和計(jì)量器二與定時(shí)器和計(jì)量器二也可由Pin1-0和Pin1-1所替代,詳細(xì)事例為：在對(duì)快速擦寫只讀編程器編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，Pin1會(huì)接受低八位數(shù)據(jù)輸入。eq\o\ac(○,5)P2輸入口是Pin2-0到Pin2-7：Pin2口,是一種開路共八個(gè)的互通I/O口。它可以作為輸出IO口,它的每個(gè)引腳數(shù)都能夠承受8個(gè)TTL邏輯電平的供電負(fù)荷,對(duì)Pin2接口在輸入高電平時(shí),因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部可將它置為高阻態(tài)，所以它可以被當(dāng)作為輸入口。在正常模式下運(yùn)作時(shí)，Pin2口是自帶上拉電阻，如果在此時(shí)外部接入一個(gè)低電平的端口，那么它會(huì)向此端口輸入電流，并且它此時(shí)是處于高電平的狀態(tài)。當(dāng)使用外部程序的EEPROM與數(shù)據(jù)寄存器,和高十六位網(wǎng)址的外部數(shù)據(jù)寄存器與EEPROM(如運(yùn)行"MOVX@DPOP"指令集)時(shí),向Pin2送出高八位網(wǎng)址。當(dāng)使用了八位數(shù)據(jù)的外部數(shù)據(jù)EEPROM(如運(yùn)行"MOVX@R5"),Pin2輸入口上的數(shù)據(jù)信息(專用儲(chǔ)存器扇區(qū)中的閃存的信息),在任何情況下都不會(huì)改變。在對(duì)快速擦寫的只讀編程器編程和程序檢驗(yàn)期間,Pin2也會(huì)收到指令控制信號(hào)和更高位的地址。eq\o\ac(○,6)P3輸入口是Pin3-0到Pin3-7：：Pin3口,是一種開路共八個(gè)的互通I/O口。它可以作為輸出IO口,它的每個(gè)引腳數(shù)都能夠承受8個(gè)TTL邏輯電平的供電負(fù)荷,對(duì)Pin3接口在輸入高電平時(shí),因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部可將它置為高阻態(tài)，所以它可以被當(dāng)作為輸入口。在正常模式下運(yùn)作時(shí)，Pin3口是自帶上拉電阻，如果在此時(shí)外部接入一個(gè)低電平的端口，那么它會(huì)向此端口輸入電流，并且它此時(shí)是處于高電平的狀態(tài)。在對(duì)程序檢驗(yàn)期間,對(duì)Pin3也會(huì)收到指令的信號(hào)和更高位的地址。Pin3口是多用IO口，它還有許多復(fù)用功能，如表2-1所示：引腳號(hào)P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7復(fù)用功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）外部中斷0外部中斷1T0（定時(shí)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器1的外部輸入）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通表2-1P3口的復(fù)用功能RST是第九引腳:恢復(fù)輸入功能,在向最小系統(tǒng)注入二個(gè)以上的機(jī)器循環(huán)為最高電平時(shí),單片機(jī)會(huì)進(jìn)行初始化和恢復(fù)的運(yùn)算。另一個(gè)情況看當(dāng)WatchDogTimer計(jì)時(shí)間耗盡后,也會(huì)觸發(fā)恢復(fù)輸入功能，并且復(fù)位后會(huì)保留上一燒錄程序繼續(xù)運(yùn)行，如想使此復(fù)位功能無效，可將AUXR中的Disrto功能位置為低電平。ALE是第三十引腳：STC89C52從外接寄存器運(yùn)行二進(jìn)制的代碼時(shí)，在一個(gè)時(shí)鐘周期最大可被激活6次，而在連接內(nèi)部EEPROM寄存器時(shí)，則不會(huì)被激活。VPP是第三十一引腳:連接外部程序EEPROM寄存器的控制信號(hào)。因?yàn)橹挥型ㄟ^接地GND,才使能在00000H到FFFFFH的外部程序寄存器中,讀出指令組。為運(yùn)行內(nèi)部的編程命令,還應(yīng)該接電源。而在為快速擦寫的只讀編程器編程期間,會(huì)接收十二伏VPP電壓。晶振電路單片微型計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘電路可以說是它的“心臟”，而時(shí)鐘電路的基礎(chǔ)就是晶體振蕩器，沒有晶體振蕩器就無法構(gòu)成時(shí)鐘電路。晶體振蕩器是單片機(jī)的唯一"供能",一旦沒有了晶體振蕩器,單片機(jī)也將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)單片機(jī)的工作速度快慢也和晶振值直接相關(guān),晶振值越大單片機(jī)的工作速率也越快,對(duì)于電子設(shè)備來說，速度夠用即可，速度快了反而會(huì)很容易受到干擾。晶體振蕩器是石英晶體振蕩器的縮寫,它能夠利用外接信號(hào)電平形成高頻與峰值之間穩(wěn)定的正弦波,并且也是高精度、穩(wěn)定度好的電子振蕩器。在單片微型計(jì)算機(jī)正常運(yùn)作時(shí)，時(shí)鐘電路的每一個(gè)上升沿（脈沖）都是單片機(jī)執(zhí)行指令的開始，并且一個(gè)上升沿不一定只執(zhí)行一行指令也可執(zhí)行多行指令。晶振電路的基本結(jié)構(gòu)為晶振連接在正反相位放大電路二端的晶振,而另外二個(gè)電容器相連在晶體振蕩器二端,另一電容器連接,電容除了能夠保持振動(dòng)頻率外還可以迅速起振。復(fù)位電路單片機(jī)是否開始運(yùn)作是控制模塊中復(fù)位電路在進(jìn)行控制。如果在正常運(yùn)作時(shí)電壓發(fā)生大幅度波動(dòng)或被干擾時(shí)，會(huì)對(duì)單片機(jī)造成損壞和對(duì)穩(wěn)定性造成破壞，所以在上電時(shí)會(huì)延遲幾個(gè)晶振周期對(duì)芯片輸出復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源有異常情況單片機(jī)會(huì)被強(qiáng)制復(fù)位，所以檢查運(yùn)行時(shí)的電源工作電壓是復(fù)位電路的另一個(gè)功能。同時(shí)本次設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位。RST的復(fù)位功能會(huì)處于較低電平,是因?yàn)樵趩纹瑱C(jī)正常運(yùn)行后,對(duì)電容二端進(jìn)行充電,隨著時(shí)間推移電容兩端電壓會(huì)趨近于零，所以系統(tǒng)正常運(yùn)作。一旦恢復(fù)鍵被按下,電容器就會(huì)被直接短路電流,并同時(shí)進(jìn)行釋放,而按照串聯(lián)電路電壓的物理規(guī)律,在這種時(shí)候由于電阻二端的電流變化較大,因此RST恢復(fù)功能的引腳會(huì)變?yōu)楦唠娖?。單片機(jī)系統(tǒng)將自行復(fù)位。電源電路在電子電路中,最關(guān)鍵的是電源模塊,它給整個(gè)系統(tǒng)提供了電源,它的穩(wěn)定性和可靠性是正常穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)的基石。51系列的單片機(jī)是最早、應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)，但是早期的51單片機(jī)容易受到外界干擾而產(chǎn)生無法穩(wěn)定運(yùn)行的情況，也就是常說的“跑飛”，解決這種現(xiàn)象最好的辦法就是更換一個(gè)穩(wěn)定性高和可靠性高的供電單元。而在本次設(shè)計(jì)中,89C52RC的電源供應(yīng)模塊將通過外部更穩(wěn)定的五伏電源供電模組供給。2.3.2ADC0832模塊在各種方面進(jìn)行綜合性考慮之后，如輸入通道的誤差、信號(hào)變化速率、工作環(huán)境、接口特性等。最終在ADC0809芯片與ADC0832芯片之間權(quán)衡，ADC0832芯片是串行，ADC0809是多個(gè)端口同時(shí)輸出，與ADC0809芯片相比，ADC0832芯片所使用STC89C52的輸入口更少，最終WIFI版的設(shè)計(jì)選用了ADC0832芯片，原理是把測(cè)量到的模擬電壓量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)再通過STC89C52進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809模塊如圖2-4所示。圖2-4ADC0832模塊2.3.3LCD1602顯示模塊WIFI版的設(shè)計(jì)選用了LCD1602來顯示參數(shù)，LCD1602可以改變兩塊電板之間的液晶內(nèi)部排列狀態(tài)，進(jìn)而改變是否透光與遮光，從而可以顯示多樣化的圖案，最后再加上三元色的濾光層在兩板之間，就可實(shí)現(xiàn)成像。由于LCD1602控制便捷，可以顯示二條路線的十六個(gè)字符,同時(shí)具有調(diào)節(jié)對(duì)比度和亮度的功能,所以廣泛用于各種儀表裝置，缺點(diǎn)是只能顯示數(shù)字、字母等簡(jiǎn)單圖案。LCD1602可顯示32個(gè)字符（兩行），最大工作電壓可為5V，最大工作電流可為2mA，最大顯示范圍可約為13mm。LCD1602模塊還能可以節(jié)省IO口資源，它可以只用D4到D7做為數(shù)據(jù)傳輸口進(jìn)行兩次接收，在代碼中實(shí)現(xiàn)也非常簡(jiǎn)單。LCD工業(yè)字符型液晶有八個(gè)輸入口和三個(gè)操控輸入口，如寄存器選擇口，讀寫信號(hào)口，使能端口，正常運(yùn)行時(shí)的電壓范圍：三點(diǎn)三伏到五伏。LCD1602顯示模塊如圖2-3-3所示。LCD1602與單片機(jī)的P0口相接，并且在LCD1602VO口上接一個(gè)3k的電阻，避免產(chǎn)生“鬼影”，降低對(duì)比度。LCD1602顯示模塊如圖2-5所示。圖2-5LCD1602顯示模塊2.3.4WIFI模塊WIFI版的設(shè)計(jì)選用了ESP8266模塊，ESP8266功能可以理解成WIFI一種交互方案，可以連接軟件應(yīng)用，或連接另外具有WIFI功能的CPU。ESP8266它能從快速可擦除寄存器中運(yùn)行，大幅提升啟動(dòng)運(yùn)行速度，并且間接提升了自身ROM的性能，使得ESP8266在運(yùn)行中減少對(duì)自身ROM的占用，以此獲得更大的運(yùn)行空間。并且ESP8266內(nèi)置了一塊性能比較優(yōu)秀的單片微型計(jì)算機(jī)，同時(shí)擁有兩個(gè)可以作為輸入和輸出的I/O口，對(duì)于開發(fā)者來說是非常好的一個(gè)選擇。本次設(shè)計(jì)是通過STC89C52的串口和ESP8266的串口進(jìn)行相互收發(fā)，使用的是半雙工模式。在ESP8266中利用AT指令打開ESP8266的服務(wù)器模式，同時(shí)也將波特率調(diào)整至9600，綁定無線局域網(wǎng)的SSID，這兩步的作用分別是，將波特率調(diào)整和89C52單片機(jī)一致和將ESP8266和手機(jī)APP端連接到同一局域網(wǎng)，以此來模擬客戶端與服務(wù)端的交互。在手機(jī)上的APP客戶端中，與ESP8266使用的協(xié)議是TCP，雖然UDP協(xié)議速率較快，但是對(duì)于使用環(huán)境的影響較大，容錯(cuò)率高，所以最后使用的是TCP協(xié)議。在信息處理方面，使用的是明文傳輸沒有進(jìn)行編碼，以此減少了單片機(jī)負(fù)載，同時(shí)APP客戶端對(duì)手機(jī)的壓力。ESP8266模塊如圖2-6所示。圖2-6ESP8266模塊2.3.5數(shù)碼管模塊簡(jiǎn)易版的設(shè)計(jì)選用的是四位數(shù)碼管顯示充電倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼管的原理非常簡(jiǎn)單，控制各個(gè)引腳的高低電平來顯示數(shù)字。由于人的視覺具有暫留性，所以快速顯示各個(gè)數(shù)碼管的字符，就會(huì)形成連續(xù)的字符，這就是數(shù)碼管連續(xù)顯示的原理。數(shù)碼管模塊如圖2-7所示。圖2-7數(shù)碼管模塊2.3.6獨(dú)立按鍵和繼電器模塊簡(jiǎn)易版使用了一個(gè)獨(dú)立按鍵是用于模擬投幣次數(shù)，按鍵按下一次就是模擬投幣一次，以此類推，而繼電器是相當(dāng)于充電開關(guān)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)開始時(shí)繼電器開始工作，倒計(jì)時(shí)結(jié)束繼電器關(guān)閉，表示充電完成。獨(dú)立按鍵和繼電器模塊如圖2-8所示。圖2-8獨(dú)立按鍵和繼電器模塊2.3.7LED和蜂鳴器模塊簡(jiǎn)易版設(shè)置LED和蜂鳴器模塊的作用為，當(dāng)處于充電時(shí)LED亮直到充電結(jié)束，當(dāng)充電倒計(jì)時(shí)還剩十秒時(shí)，蜂鳴器發(fā)出響聲提醒充電即將結(jié)束。LED和蜂鳴器模塊如圖2-9所示。圖2-9LED和蜂鳴器模塊

軟件程序設(shè)計(jì)3.1程序設(shè)計(jì)概述由于簡(jiǎn)易版的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易，所以以下主要介紹WIFI版，WIFI版這次設(shè)計(jì)涉及了硬件的程序部分以及手機(jī)APP的程序設(shè)計(jì)，前者的開發(fā)環(huán)境為KEIL5，后者所使用的是可視化編程平臺(tái)APPInventor。兩者都是功能強(qiáng)大，使用方便。3.2主程序流程設(shè)計(jì)WIFI版主程序流程圖如圖3-1，其主程序源碼如下所示：voidmain(){ Timer1Init(); //Timer0Init(); Uart_Init(); LCD_init(); delay(1000); connect_init(); while(1) { //LCD_disp_cher(1,1,receive); ADC(); JISHI(); if((receive[1]=='c')&&(receive[2]=='l')&&(receive[3]=='o')) { clearstr(); if(stop) { stop=0; } else { stop=1; } } if(time&&ADCPD&&stop) { JDQ=1; } else { JDQ=0; } //delay(1000); }}圖3-1主程序流程圖3.3ADC模塊設(shè)計(jì)WIFI版如圖3-2獲取電壓并判斷是否到達(dá)滿電狀態(tài)也可以說是判斷是否繼續(xù)充電的依據(jù)。其程序源碼如下所示：voidADC(){ uintvolt; AD=Get_AD_Result();volt=(500.0/256.0)*AD*10; lcd16[0]=volt/1000+'0'; lcd16[1]='.'; lcd16[2]=volt/100%10+'0'; lcd16[3]=volt/10%10+'0'; lcd16[4]=volt%10+'0'; LCD_disp_cher(1,1,"V:"); LCD_disp_cher(3,1,lcd16); FS("AT+CIPSEND=0,10\r\n"); delay(200); FS("V:"); FS(lcd16); FS("\r\n"); delay(200); if(volt>4500) { LCD_disp_cher(9,1,"Full!!"); ADCPD=0; } else { lcdB[0]=volt/45/10+'0'; lcdB[1]=volt%45%10+'0'; LCD_disp_cher(10,1,lcdB); LCD_disp_cher(12,1,"%"); ADCPD=1; }} 圖3-2ADC模塊設(shè)計(jì)3.4計(jì)時(shí)模塊WIFI版計(jì)時(shí)模塊如圖3-3所示，計(jì)時(shí)模塊主要的作用是發(fā)送時(shí)間到顯示屏和APP上并且接收APP的反饋指令，其程序源碼如下所示：voidJISHI(){ if((receive[1]=='T')&&(receive[2]=='d')&&(receive[3]=='d')) { time+=60; clearstr(); } if(time) { lcdTIME[0]=time/60/10+'0'; lcdTIME[1]=time/60%10+'0'; lcdTIME[2]=':'; lcdTIME[3]=time%60/10+'0'; lcdTIME[4]=time%60%10+'0'; LCD_disp_cher(1,2,"T:"); LCD_disp_cher(3,2,lcdTIME); FS("AT+CIPSEND=0,9\r\n"); delay(200); FS("T:"); FS(lcdTIME); FS("\r\n"); delay(200); } else { LCD_disp_cher(1,2,"Timeout"); FS("AT+CIPSEND=0,12\r\n"); delay(200); FS("T:"); FS("Timeout"); FS("\r\n"); delay(200); }} 圖3-3計(jì)時(shí)模塊流程圖3.5手機(jī)端控制軟件程序設(shè)計(jì)本次手機(jī)端APP開發(fā)使用的是AppInventor，APP設(shè)計(jì)與開發(fā)上我用的是可視化編程平臺(tái)APPInventor,這對(duì)于我來說是簡(jiǎn)便的手機(jī)APP設(shè)計(jì)方案，AppInventor是Google工程師設(shè)計(jì)完成可視化的Android編程環(huán)境，所謂可視化就是把一些邏輯結(jié)構(gòu)用圖形的方式展現(xiàn)出來，如邏輯流程圖等等，這里的可視化編程平臺(tái)APPInventor把面向過程和面向?qū)ο蟮木幊趟季S整理的非常好，對(duì)于沒有編程基礎(chǔ)的人員來說，也是可以很輕松地掌握。制作流程如圖3-4所示。AppInventor對(duì)軟件界面的設(shè)計(jì)有很高的自由度，APP頁面功能按鈕等的頁面設(shè)計(jì)都是自己可定義的，在此過程中也用到了PHP，本次設(shè)計(jì)用到的函數(shù)與硬件程序差不多，但最后實(shí)現(xiàn)的是WIFI與硬件端的通信。圖3-4APP設(shè)計(jì)思路

4系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試4.1硬件功能調(diào)試首先構(gòu)思出整個(gè)系統(tǒng)的基本框架，然后進(jìn)行仿真，逐一對(duì)功能進(jìn)行調(diào)試，最后再構(gòu)思電路板。仿真圖如圖4-1所示。圖4-1仿真圖買了各個(gè)功能模塊測(cè)試WIFI版方案實(shí)際是否可行。確定方案后用AD軟件進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，再對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的檢查。檢查線路連接無誤后，將PCB文件打包發(fā)送至廠家生產(chǎn)。之后拿回來焊接，焊接以元器件從高到低的順序焊接。焊接完成后，首先通過下載程序進(jìn)單片機(jī)，確定是否實(shí)現(xiàn)，第一次焊接完成的板子，下載程序進(jìn)去，發(fā)現(xiàn)LCD液晶顯示只顯示一行小方塊，并沒有顯示文字，經(jīng)過思考以及網(wǎng)上查閱資料，也仔細(xì)檢查板子里面的元器件接口是否接錯(cuò)，檢查元器件接口無誤后，再檢查ESP8266WIFI模塊是否可以與APP連接上，此時(shí)發(fā)現(xiàn)