【正文】 的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖極可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。～：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖極可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其特點(diǎn)是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動(dòng)態(tài)顯示 單片機(jī)的引腳功能介紹AT89S52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，AT89S52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制場(chǎng)合應(yīng)用。單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事件，由單片機(jī)的外部電路提供計(jì)數(shù)信號(hào)；而定時(shí)器是由單片機(jī)內(nèi)部提供一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常很少將單片機(jī)直接和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。測(cè)量時(shí) 在2兩端加5V直流電壓,在輸出端3與1之間接一個(gè)2kW的負(fù)載電阻。這樣兩次電壓變換，使霍爾開(kāi)關(guān)完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作。(1)、(2)、(3)代表集成霍爾開(kāi)關(guān)的三個(gè)引出端點(diǎn)。在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體通入電流I，若電流垂直磁場(chǎng)B，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差Uh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、功耗小、頻率高（可達(dá)1MHz）、耐震動(dòng)、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕。 傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)信號(hào)的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾器件是一種磁傳感器。一個(gè)向穩(wěn)定可靠，小而廉價(jià)的單片機(jī)方向發(fā)展。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測(cè)或被控的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與計(jì)算機(jī)兼容的電信號(hào)。傳感器在人們研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，起著非常重要的作用。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。模塊化設(shè)計(jì)使程序的可讀性好、修改及完善方便。單片機(jī)外部信號(hào)霍爾傳感器報(bào)警部分速度顯示里程顯示 系統(tǒng)的原理框圖 自行車速度/里程表軟件方案設(shè)計(jì)硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。2. 里程測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì)里程測(cè)量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用編碼器對(duì)車輪的圈數(shù)進(jìn)行測(cè)量、利用霍爾傳感器對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用干簧管型傳感器測(cè)量里程。該系統(tǒng)在自行車后輪的軸處保持著與輪子旋轉(zhuǎn)切面平行的方向延伸附加一個(gè)鋁盤，在這個(gè)鋁盤的邊沿處挖出若干個(gè)圓形過(guò)孔，把傳感器的檢測(cè)部分放在圓孔的圓心位置。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。常用的測(cè)速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。要測(cè)速，首先要解決是采樣的問(wèn)題。從組成和功能上看，它具有微型計(jì)算機(jī)的含義。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路的搭建，軟件的編程，系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后，固化程序，脫離開(kāi)發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行。 實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器T1對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器T1計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間t，就可以計(jì)算出即時(shí)速度v。本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長(zhǎng)為L(zhǎng)，在輪圈上安裝m個(gè)永久磁鐵，則測(cè)得的里程值最大誤差為L(zhǎng)/m。仿真是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，也是設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。這3章內(nèi)容具體介紹了硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、軟件設(shè)計(jì)過(guò)程和系統(tǒng)仿真過(guò)程?；诖巳蝿?wù)，本課題的內(nèi)容主要分為軟件和硬件兩大部分，在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先熟悉軟件環(huán)境，然后進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，再根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行軟件編程，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試，再焊接電路板，最后軟硬件進(jìn)行調(diào)試。本設(shè)計(jì)采用了MCS51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡(jiǎn)單的便攜式自行車速度/里程表，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車行走的距離及運(yùn)行的速度。時(shí)至今日，自行車已成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的交通工具。1886年英國(guó)人詹姆斯，把自行車前后輪改為大小相同，并增加了鏈條，使其車型與現(xiàn)代自行車基本相同。1839年，蘇格蘭人麥克米倫制造出木制車輪，裝實(shí)心橡膠輪胎、前輪小、后輪大、坐墊較低、裝有腳踏板和曲柄連桿裝置，騎者可以雙腳離開(kāi)地面的自行車。1791年，法國(guó)人西弗拉克發(fā)明了最原始的自行車。 Hall element。硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機(jī)系統(tǒng)，然后單片機(jī)系統(tǒng)將信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送顯示。自行車速度/里程表能夠滿足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當(dāng)前的速度、里程等物理量。本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車速度/里程表的設(shè)計(jì)。軟件部分用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，采用模塊化設(shè)計(jì)思想。 Single Chip Microputer。它只有兩個(gè)輪子而沒(méi)有傳動(dòng)裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動(dòng)。同年，麥克米倫又將木制自行車改為鐵制自行車。1887年，德國(guó)曼內(nèi)斯公司將無(wú)縫鋼管首先用于自行車生產(chǎn)。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。單片微型計(jì)算機(jī)自1976年問(wèn)世以來(lái)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已成為微型計(jì)算機(jī)一個(gè)很重要的分支，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)對(duì)人類產(chǎn)生了巨大的影響，尤其是美國(guó)Intel公司的MCS—51系列單片機(jī)，由于其集成度高、處理功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測(cè)量電路用于速度、溫度、深度、高度、濕度、光強(qiáng)等方面的測(cè)量和研究等特點(diǎn)，在我國(guó)現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如在工業(yè)檢測(cè)控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機(jī)電一體化等眾多領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。本文主要介紹了自行車速度/里程表的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。具體的硬件電路包括AT89S52單片機(jī)的外圍電路以及LED顯示電路等。2 自行車速度/里程表總體方案設(shè)計(jì) 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：自行車速度/里程表的設(shè)計(jì)。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計(jì)中取m=1。當(dāng)里程鍵按下時(shí)，LED切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時(shí)，LED切換顯示當(dāng)前速度，若自行車超速，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指示燈亮。3. 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要求用LED顯示里程總數(shù)和即時(shí)速度。 自行車速度/里程表硬件方案設(shè)計(jì)自從1971年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。單片機(jī)由于將CPU、內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個(gè)芯片上，并且面向控制功能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化，所以它有一般芯片不具有的特點(diǎn)：1. 體積小、重量輕；2. 電源單一、功耗低；3. 功能強(qiáng)、價(jià)格低；4. 全部集成在一塊芯片上，布線短、合理；5. 數(shù)據(jù)大部分在單片機(jī)內(nèi)傳送，運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。在使用模擬技術(shù)制作測(cè)速表時(shí)，常用測(cè)速發(fā)電機(jī)的方法，即將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測(cè)軸相連，測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。(1) 霍爾傳感器霍爾傳感器是對(duì)磁敏感的傳感元件，常用于信號(hào)采集的有A04E、CS30CS3040等，這類傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，通常是集電極開(kāi)路（OC門）輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。每當(dāng)鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。這幾種方案都是通過(guò)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖數(shù)，然后根據(jù)脈沖數(shù)計(jì)算里程。通過(guò)軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性。軟件設(shè)計(jì)包括主程序、行車過(guò)程中速度和里程表算子程序、延時(shí)子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。特別是在當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類進(jìn)入了一個(gè)信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息。作為輸入信號(hào)，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。所謂的單片機(jī)，就是把中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及I/O 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，可見(jiàn)它的功能非常強(qiáng)大。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，該VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定，此差值稱為磁滯， 集成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開(kāi)關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開(kāi)關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。 集成霍爾開(kāi)關(guān)接線圖 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 單片機(jī)原理簡(jiǎn)介單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括CPU(CentralProcessingUnit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(RandomAccess Memory)、只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadonlyMemory)、基本輸入/輸出(input/output)接口電路。 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運(yùn)算和控制功能。中斷系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用的一種實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而大大提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 89S52引腳圖AT89S52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)具有振蕩器及時(shí)鐘電路。89S52的主要管腳功能如下：～：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。對(duì)端口P3寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。RST：復(fù)位信號(hào)。VSS：地線。例如，MCS51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)此數(shù)，因此就出現(xiàn)了需要與可能的矛盾。(1) P3 口線的第二功能。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不丟失。本次設(shè)計(jì)采用的外部中斷方式包括外部中斷0和外部中斷1，它們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由單片機(jī)引腳/。脈沖觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求則是脈沖的負(fù)跳變有效。IE的狀態(tài)可通過(guò)程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位設(shè)定為0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。AT89S52單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。IP寄存器各位的定義如下。工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。=0為定時(shí)模式； =1為計(jì)數(shù)模式。工作方式16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF的狀態(tài)。TR1置1時(shí)時(shí)，定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器T1開(kāi)始工作；TR1置0時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1停止工作。 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。本設(shè)計(jì)采用前者。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。有了它可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，即從程序存儲(chǔ)器中的0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，是常用復(fù)位電路之一。復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。本次設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)極接法。也就是說(shuō)我們可以采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。