【正文】 ，自行車(chē)已經(jīng)不僅僅是運(yùn)輸、代步的工具，其輔助功能也變得越來(lái)越重要。因此，人們希望自行車(chē)的娛樂(lè)、休閑、鍛煉的功能越來(lái)越多，能帶來(lái)大家更多的健康與快樂(lè)。在這個(gè)背景下，、美觀、,使運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)適量,達(dá)到健康運(yùn)動(dòng)與代步的最佳效果. 碼表能盡可能真實(shí)地反映騎行狀況，便于車(chē)手及時(shí)調(diào)整自己的舉動(dòng)，也便于收集騎行數(shù)據(jù)供自己或隊(duì)友們進(jìn)行參考和對(duì)比。自行車(chē)碼表一般由安裝于前車(chē)圈鋼條上的感應(yīng)磁鐵、前叉上的感應(yīng)器、順著前叉蜿蜒而上的連接線、置于握把上面的碼表座和座上面的碼表。碼表的工作原理是：車(chē)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)器捕捉到感應(yīng)磁鐵帶來(lái)的信息，通過(guò)連接線傳輸至碼表，碼表對(duì)此進(jìn)行處理后計(jì)算出時(shí)速、里程等信息并顯示。它能夠讓我們比較精確的知道自己的當(dāng)前速度、騎行時(shí)間、單次里程、總里程、平均速度、最高速度等。167。 課題的意義本設(shè)計(jì)就是針對(duì)普通運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中不能很好的把握自己達(dá)到了多大的速度，行駛了多遠(yuǎn)的距離而設(shè)計(jì)的。以往的碼表只能進(jìn)行測(cè)量速度，里程，時(shí)間，溫度等數(shù)據(jù)，雖然能實(shí)現(xiàn)很多的功能，但是其中的一些功能不適合自行車(chē)業(yè)余愛(ài)好者，浪費(fèi)資源，而且性價(jià)比也低，而且也不能很好的把握當(dāng)前運(yùn)動(dòng)量，從而不能很好的實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)和鍛煉的效果。而本設(shè)計(jì)卻能實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)和鍛煉的雙重效果，而且相對(duì)業(yè)余愛(ài)好者性價(jià)比更高。167。 Keil C 介紹Keil C51 181。Vision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是Keil Software，Inc/Keil Elektronik GmbH開(kāi)發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開(kāi)發(fā)流程尤其是C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開(kāi)發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點(diǎn)：(1) 181。Vision3是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中。(2) C51國(guó)際準(zhǔn)化C交叉編譯器，從C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。(3) A51宏匯編器，從80C51匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。(4) BL51鏈接器/定位器，組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。(5) LIB51庫(kù)管理器，從目標(biāo)模塊生成連接器可以使用的庫(kù)文件。(6) OH51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換，從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成Hex文件。(7) RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。此軟件可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開(kāi)發(fā)流程尤其是C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平。支持在線仿真，純軟件信仿真，多種調(diào)試方式（單步、全速等），其應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單，很容易就可以掌握該軟件的基本操作用法，可以用C語(yǔ)言和匯編兩種語(yǔ)言進(jìn)行編程，還可混編，支持C語(yǔ)言的編程對(duì)初學(xué)者提供了很大方便，在調(diào)試過(guò)程中，可通過(guò)相關(guān)工具，直接查看變量的即時(shí)結(jié)果，目標(biāo)代碼的生成也容易。167。 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 以SST89E516單片機(jī)為主控制芯片。2. 以128*64 LCD為顯示終端顯示自行車(chē)時(shí)速、里程等信息及系統(tǒng)設(shè)置等系統(tǒng)設(shè)置菜單。3. 能夠人工設(shè)置設(shè)備安裝信息以提高測(cè)量精度，提供時(shí)速、里程、平均速度、時(shí)間等信息。4. 能夠預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)量（比如預(yù)設(shè)速度，里程），實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。第2章 系統(tǒng)方案論證與分析167。 系統(tǒng)方案本系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)at89c205系統(tǒng)化led顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求。波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的ttl信號(hào)。通過(guò)單片機(jī)的設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器t1對(duì)脈沖輸入引腳t0進(jìn)行控制,這樣能精確地算出加到t0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)。設(shè)計(jì)中速度顯示采用led模塊,通過(guò)速度換算得來(lái)的里程數(shù)采用i2c總線并通過(guò)e2prom來(lái)存儲(chǔ),既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件,同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。信號(hào)放大器整形變換單片機(jī)LCD顯示數(shù)字存儲(chǔ)電路鍵盤(pán)控制圖21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖167。 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)SST89E51128*64LCD顯示模塊、鍵盤(pán)控制和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的TTL信號(hào)；通過(guò)單片機(jī)的設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器T1對(duì)脈沖輸入引腳T0進(jìn)行控制，這樣能精確地算出加到T0引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)；設(shè)計(jì)中速度顯示采用LCD模塊，通過(guò)速度換算得來(lái)的里程數(shù)采用I2C總線并通過(guò)E2PROM來(lái)存儲(chǔ)，既節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件，同時(shí)也簡(jiǎn)化了顯示部分的軟件編程。167。 系統(tǒng)原理該設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測(cè)的速度與累計(jì)里程數(shù)顯示出來(lái)，主要是將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率（傳感器將不同車(chē)速轉(zhuǎn)變成不同頻率的脈沖信號(hào)）實(shí)時(shí)地測(cè)量出來(lái)，考慮到信號(hào)的衰減、干擾等影響，在信號(hào)送入單片機(jī)前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行放大整形，然后通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出速度和里程，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由LCD 顯示模塊顯示所測(cè)速度與里程。本設(shè)計(jì)的里程數(shù)的算法是一種大概的算法（假設(shè)在一定時(shí)間內(nèi)自行車(chē)是勻速行進(jìn)，平均速度與時(shí)間的乘積即為里程數(shù)）。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來(lái)計(jì)算速度，因而具有較高的測(cè)速精度。在計(jì)算里程時(shí)取了自行車(chē)的理想狀態(tài)。本設(shè)計(jì)的速度和里程值采用8 位顯示，并包含兩個(gè)小數(shù)位。167。 采集信息部分以及傳感器的選擇信息采集部分可以選用的傳感器種類一很多，例如磁感應(yīng)傳感器，光電感應(yīng)傳感器，金屬傳感器等，而考慮到實(shí)際可操作性以及設(shè)計(jì)要求方面，本設(shè)計(jì)選用的傳感器為光電傳感器?；魻杺鞲衅饔捎谰么盆F和開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路組成。霍爾集成電路由霍爾元件、放大器、整形電路及集電極開(kāi)路輸出等部分組成，其功能是把磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，霍爾元件為磁敏元件，當(dāng)垂直于霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，其兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形即可輸出脈沖電信號(hào)[2]。ST1101采用高輸出的紅外光電二極管與高靈敏度光敏晶體管組成，其特點(diǎn)是性能可靠，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于碼表。表21 主要參數(shù)輸入正向電流IF50mA反向電壓Vr6v耗散功率P75mW輸出集射電壓Vceo25V射集電壓Veco6V集電極功耗Pc50mW167。 單片機(jī)系統(tǒng)部分167。 主控芯片選擇碼表主要以單片機(jī)為主控芯片，而能是想其功能的芯片卻有很多，本設(shè)計(jì)選用的是SST89E516RD。SST89E516RD是8位集成存儲(chǔ)器的51系列兼容單片機(jī)，和51系列單片機(jī)軟件兼容、開(kāi)發(fā)工具兼容、管腳也兼容。SST89E516RD片內(nèi)有兩塊SuperFlash EEPROM，分為64K主塊(Block0)和8K次塊(Block1)。Block0的地址范圍是0000H～ffffH；Block1的地址范圍是10000h～11fffh。做仿真器時(shí)Block1存儲(chǔ)區(qū)燒寫(xiě)SoftICE仿真監(jiān)控程序。SST89E516RD具有在應(yīng)用可編程(IAP)和在系統(tǒng)可編程(ISP)的功能，其中IAP是通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)的。由于SST89E516RD具有兩塊獨(dú)立的SuperFlash程序存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng)監(jiān)控程序在Block1存儲(chǔ)區(qū)中運(yùn)行時(shí)可以改寫(xiě)B(tài)lock0程序存儲(chǔ)區(qū)中的程序，使用在線SoftICE模式，不需要反復(fù)的將調(diào)試程序下載到單片機(jī)中，避免了單片機(jī)的老化損壞，可方便的與Keil C實(shí)現(xiàn)SoftICE在線仿真調(diào)試功能[3]。167。 數(shù)據(jù)處理并顯示模塊167。 多位LED數(shù)碼管顯示 1. 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示有多位LED數(shù)碼管顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由FPGA的一個(gè)8位的I/O口控制，而每一位LED數(shù)碼管的公共陰極或者公共陽(yáng)極分別由FPGA的其它的I/O口線控制。對(duì)于8位的LED數(shù)碼管顯示，可用采用程序控制的方法，通過(guò)不斷的移位發(fā)送選中要顯示的數(shù)碼管?？梢?jiàn)在整個(gè)顯示模塊中至少要9根I/O口線。因?yàn)槭莿?dòng)態(tài)顯示，所以需要定時(shí)刷新LED數(shù)碼管。為了穩(wěn)定的顯示，在多位LED數(shù)碼管顯示時(shí)需要有很高的數(shù)據(jù)刷新頻率，否則會(huì)導(dǎo)致顯示效果有些閃爍[4]。2. 數(shù)碼管靜態(tài)顯示在多位LED數(shù)碼管顯示時(shí)，為了能夠顯示效果較好，簡(jiǎn)化電路，把每一位LED數(shù)碼管的公共陰極或公共陽(yáng)極通過(guò)串行限流電阻后接地或者接+5V，而每位LED數(shù)碼管的段選線(a、b、c、d、e、f、h)與一片74LS164的4位并行輸出口相連接。因?yàn)镕PGA是并行工作的，故此時(shí)FPGA同時(shí)發(fā)送36個(gè)數(shù)據(jù)用于鎖定9個(gè)顯示的數(shù)碼管。這樣不用通過(guò)不斷地刷新來(lái)改變顯示數(shù)據(jù)，也沒(méi)有延時(shí)，數(shù)碼管也不會(huì)因?yàn)轭l率低而閃爍，只有FPGA