【正文】 圖 22 電源電路 圖 發(fā)電機(jī) MOTOR 由于車(chē)輪的摩擦發(fā)出 +15V 的交流電，經(jīng)橋式整流電路整流， 3300ｕ F電容濾波后，經(jīng) 的電阻限流，二極管 IN4148 的整流，然后給鎳氫電池充電。將發(fā)電機(jī)安裝自行車(chē)前叉上，通過(guò)車(chē)輪與發(fā)電機(jī)軸的摩擦使發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使發(fā)電機(jī)發(fā)電。 S1是單片機(jī)的復(fù)位方式，系統(tǒng)采用按鍵電平復(fù)位方式； S2是電源開(kāi)關(guān)， 并由D1 指示； S3 為速度和里程切換開(kāi)關(guān)； S4 為限速切換開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)自身需要選擇不同的最大超速速度； S5為里程單位切換開(kāi)關(guān)。 8031 可以提供系統(tǒng)控制所需的中斷、定時(shí)及存放中間結(jié)果的 RAM 電路，但片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，因此單片機(jī)系統(tǒng)中除了應(yīng)包括復(fù)位電路和晶振電路以外，還應(yīng)擴(kuò)充程序存儲(chǔ)器 。 方案二 、 用單片機(jī)對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行快速采樣，可獲得很多個(gè)離散值，在利用單片機(jī)的運(yùn)算功能，進(jìn)行運(yùn)算。所以本設(shè)計(jì)采用方案三 功能選擇方案 功能選擇 開(kāi)關(guān)是一種小型微動(dòng)開(kāi)關(guān)，其依靠手動(dòng)輕微的壓力使開(kāi)關(guān)的觸頭接通或斷開(kāi)。 光敏電阻對(duì)光特別敏感，當(dāng)白天行駛時(shí)，外界光源將導(dǎo)致光敏電阻發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)；光敏電阻對(duì)環(huán)境的要求相當(dāng)高，如果光敏電阻或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進(jìn)行測(cè)量；在霧天和雨天光敏電阻的測(cè)量的效果也不好。利用脈沖數(shù)對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量。將光敏電阻安裝在 電動(dòng) 自行車(chē)前叉的一側(cè)，在同等高度的另一側(cè)安上一個(gè)高亮度的發(fā)光二極管。本設(shè)計(jì)可由電池供電并配有發(fā)電機(jī)系統(tǒng)與電池充電系統(tǒng)。 本方案的確定以性能可靠，價(jià)格便宜，使用及安裝方便為主要依據(jù)。“醉過(guò)方知酒濃，愛(ài)過(guò)方知情深”，只要我們肯實(shí)踐，就能開(kāi)拓思路，提高處理實(shí)際問(wèn)題的能力，并從中獲得無(wú)窮的樂(lè)趣。 為了適應(yīng)社會(huì)要求，作為即將畢業(yè)的電子類(lèi)大學(xué)生，必須注重系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。 本設(shè)計(jì)的 智能 電動(dòng) 自行車(chē) 里程 表主 要考慮現(xiàn)在人們的日常生活 電動(dòng) 自行車(chē) 逐漸受到人們的歡迎 ，所以說(shuō)這個(gè)產(chǎn)品具有開(kāi)發(fā)價(jià)值。 因模塊化設(shè)計(jì)可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊，在設(shè)計(jì)時(shí)能同時(shí)進(jìn)行?，F(xiàn)在世界上許多國(guó)家在智能研究與應(yīng)用上 大力投資，以取得高端科技的領(lǐng)先地位。因此需要一種具有體積小、重量輕、性能可靠的儀表來(lái)取代機(jī)械儀表。本設(shè)計(jì)就是為了解決這一問(wèn)題而進(jìn)行的。 本設(shè)計(jì)屬于采集方面的問(wèn)題，數(shù) 據(jù) 采集和控制系統(tǒng)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中各種物理進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、測(cè)試和反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)。 因此本 設(shè)計(jì)中采用了模塊化的設(shè)計(jì)，各模塊設(shè)計(jì)好以后，只要進(jìn)行良好地電氣 連 結(jié)，就能可靠地實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能?，F(xiàn)代科技的發(fā)展與人們的日常生活消費(fèi)觀念的提高和改變，我相信這種產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)定會(huì)受的人們的青睞。而畢業(yè)設(shè)計(jì)便是具體的體現(xiàn)。 2 第一 章 總體方案的設(shè)計(jì) 總體思路 設(shè)計(jì)一個(gè)智能 電動(dòng) 自行車(chē)?yán)锍瘫?。設(shè)計(jì)中利用磁效應(yīng)原理測(cè)量 電動(dòng) 自行車(chē)行駛的里程和速度，沿著車(chē)圈的圓周均勻布置了 8個(gè)磁片，在 電動(dòng) 自行車(chē)的前叉上固定了霍爾集成 開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)磁片隨車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)霍爾元件時(shí)，由霍爾元件檢出并發(fā)出脈沖給單片機(jī)，單片機(jī) AT90C2051 根據(jù)記錄的脈沖數(shù)和車(chē)型號(hào)計(jì)算里程、脈沖時(shí)間間隔計(jì)算出速度、加速度，當(dāng)行駛速度大于最小值（ ）時(shí)記錄本次行駛時(shí)間，然后再 LED 顯示器輸出。本里程表還有自動(dòng)啟動(dòng)關(guān)機(jī)功能，以進(jìn)一步降低功耗。在同等高度的輻條上貼上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等間距的小孔，這樣當(dāng)小孔經(jīng)過(guò)光敏電阻時(shí)，光敏電阻根據(jù)光電流的變化發(fā)出脈沖，從而測(cè)量里程。 方案三、利用霍爾元件對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量。而編碼器 必須安裝在車(chē)軸上，這樣安裝就會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)很多不便。它體積小、重量輕、可直接插裝在電路板上、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，常用于電視機(jī)、錄象機(jī)、 VCD 等電子電路小信號(hào)的接通與斷開(kāi) 。此方案精度高，并可計(jì)算響應(yīng)信息。 報(bào)警方案 為了保證騎車(chē)人 因車(chē)速過(guò)快而造成 的安全 問(wèn)題 ，本系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)警系統(tǒng)。 輸出低電平時(shí)，控制 D2亮，表示此時(shí)顯示的里程值為 km/h,否則為 m/s。發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過(guò)一個(gè)整流橋變?yōu)橹绷?，這樣便可為電池充 電。開(kāi)關(guān) S 閉合后， 的電壓經(jīng) 的電容濾波送給三端穩(wěn)壓器，之后三端穩(wěn)壓器輸出 5V 的電壓給單片機(jī)系統(tǒng)和霍爾傳感器供電。它的負(fù)極采用了新型材料，和鎳鎘電池相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 8 比能量高同一型號(hào)鎳氫電池的容量比鎳鋼電池的容量高 1． 5－ 2 倍，如 AA 型鎳鋼電池的容量一般為 ap－ 800 毫安 鎳氫電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，每次使用 后，不論有天殘余電量不用放電均可直接充電。 因此，鎳氫電池不僅可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、儀器儀表、電動(dòng)工具、助動(dòng)車(chē)及通訊設(shè)備，而且對(duì)于電動(dòng)模型飛機(jī)而言，更可謂性能優(yōu)越。 LED 數(shù)碼管亮度高、醒目，電路復(fù)雜，但市場(chǎng)價(jià)格較低。系統(tǒng)中， 4 個(gè)共陽(yáng)極的 LED 數(shù)碼管和 4 片74LS164 構(gòu)成 4 位數(shù)字顯示電路， 7I4LS164 將串行輸入的顯示信息轉(zhuǎn)換成并行輸出，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。因此，靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單，顯示亮度大，單片機(jī) CPU 的開(kāi)銷(xiāo)小，節(jié)約 CPU的工作時(shí)間； 但其占用的 I/O 口線多，每一個(gè) LED 都要占用一個(gè) I/O 口，如上圖所示有 4 個(gè) LED 就必須占用 4 個(gè) I/O 口，硬件成本高，常用于顯示器數(shù)目較少的系統(tǒng)。為了防止各顯示器顯示同樣的數(shù)字，各個(gè)顯示器應(yīng)該輪流顯示，在某一時(shí)刻只能是其中的一個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮。 10 如 圖 24所示為單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的 8位 LED動(dòng)態(tài)顯示電路，該電路以 AT89C2051單片機(jī)為例。若系統(tǒng)只需至多 4位數(shù)碼管顯示，則 74LS138 可用 74LS139（ 2線～ 4線譯碼器）代替?；魻杺鞲衅饔袃煞N類(lèi)型，一種是非線性的，主要用于控制功能，另一種是線性的，常用于測(cè)量某些變化的物理量。磁場(chǎng) 由外部的磁鋼產(chǎn)生。 圖 23 JK8002D 輸入 /輸出特性 霍爾元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形小體輕，無(wú)接觸點(diǎn)，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好，壽命長(zhǎng)，因而 得到了廣泛的應(yīng)用。 傳感器輸出值正比于磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流之積。利用這一原理可以制成方位傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器。 B磁感應(yīng)強(qiáng)度 。對(duì)于集電極最大允許電流 ICM 的選擇主要也是根據(jù)三極管所帶的負(fù)載情況而計(jì)算的。另外在選擇大功率三極管時(shí)還要考慮它的安裝條件，以決定選擇塑封管還是金屬封裝的管子。它們的 13 ICM 一般在 50～ 500mA 之間，最大的不超過(guò) 。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用了二極管的正向?qū)ㄌ匦?。它?89C51 指令系統(tǒng)兼容，引腳功能和最小系統(tǒng)構(gòu)成也一樣，但與 89C51 單片機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：片內(nèi)帶 2KB 的Flash ROM。 AT89C 系列單片幾有四種型號(hào)： AT89C5 AT89C5 AT89C105 AT89C2051，其中 AT89C2051/1051 是 ATMEL 公司 AT89C 系列的新成員。 AT89C2051 芯片的 20個(gè)引腳功能為： Vcc 電源電壓。 XTAL1 反向振蕩器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 和 需要外部上拉，可用做片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（ AIN1）。 P3口的輸出緩沖器能接收 20 mA電流； P3 口寫(xiě)入“ 1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。 低功耗工作方式 AT89C2051 有兩種低功耗工作方式：空閑方式與掉電方式。 中斷或硬件復(fù)位可以終止空閑方式。 （ 2）掉電方式 掉電方式由掉電方式位 PD（ ） =1來(lái)設(shè)置，此時(shí)，振蕩器停止工作，設(shè) 17 置掉電方式的指令成為最后執(zhí) 行的 1 條指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器內(nèi)容保持不變。 硬件復(fù)位將重新定義特殊功能寄存器，但不影響片內(nèi) RAM。如何確定一次編程操作是否結(jié)束， AT89C2051 提供了以下兩種方法。 （ 2）準(zhǔn)備好 /忙信號(hào) 在編程期間，引腳 （ RDY/BSY）提供了編程狀態(tài)。 寫(xiě)鎖定位完成對(duì)閃速存儲(chǔ)器加密。擦除后，存儲(chǔ)陳列全為 FFH。 由于 AT89C2051 編程時(shí)需要利用 RST、 XTAL P1 口、 P3 口提供控制 信號(hào)與加載編程數(shù) 據(jù) ，而這一要求常與用戶(hù)系統(tǒng)對(duì)這些引腳的要求或操作沖突，因此，在線編程不能直接在用戶(hù)工作電路中進(jìn)行，而需要通過(guò)特殊電路處理才能實(shí)現(xiàn)。將編程器與用戶(hù)系統(tǒng)中 AT89C2051 相連并通過(guò) MODEM 和電話(huà)線連接到控端。如果建立了連接， MODEM 就給編程器發(fā) 1個(gè)代碼喚醒它，編程器開(kāi)始工作，接收傳輸?shù)泥]件，并對(duì)用戶(hù)系統(tǒng) AT89C2051 進(jìn)行編程。 89C2051 單片機(jī)是 Atme l公司生產(chǎn)的 C51 系列單片幾中的一種，是一種低功耗、高性能的 8位 CMOS 微型控制器芯片。 三端穩(wěn)壓器的選擇 這類(lèi)穩(wěn)壓器有輸入、輸出和公共端 3 個(gè)端子，輸出電壓固定不變（一般分為若干等級(jí)）， CW7800 系列的輸出電壓為 5， 6， 9， 12， 15， 18， 24V 共 7 個(gè)檔次，這個(gè)系列產(chǎn)品的最大輸出電流可達(dá) 。 它有 3 個(gè)接線端：輸入端、輸出端和調(diào)節(jié)端。 （正負(fù)電壓集成穩(wěn)壓器） 有很多電路需要正負(fù)電源（如運(yùn)算放大電路），正負(fù)電源通常可以用 1 個(gè)正壓穩(wěn)壓器和 1 個(gè)負(fù)壓穩(wěn)壓器來(lái)組成，而用跟蹤式集成穩(wěn)壓器更為 理想。例如要求 6伏輸出電壓，就可以選擇 CW780 21 CW78M06 或 CW78L06，其輸出電壓偏差在 177。輸出電容 Co 一般不采用大容量的電解電容器，只要接入 的電容器便可以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。 CW7800、 CW78M00、 CW78L00 系列是正輸出電壓穩(wěn)壓器， 圖 27 固定正電壓輸出應(yīng)用電路 圖 28 具有輸入短路保護(hù) 電路 22 用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器可以組成恒流源電路。 若電阻 R1為 1 個(gè)可變電阻器，就可以組成輸出電流可調(diào)的恒流源，為防止可變電阻器調(diào)到零時(shí)造成集成穩(wěn)壓器輸出端短路，在電路中串入小電阻 R2。比如選擇 CW7800系列可獲得正輸出電壓，選擇 CW7900 系列可獲得負(fù)輸出電壓。 單片開(kāi)關(guān)式集成穩(wěn)壓器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是具有較高的電源利用率，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 CW152 CW252 CW3524 系列是集成脈寬調(diào)制型，用它可以裝成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。 （ 3）輸入電壓也不可過(guò)高，不要超過(guò) Uimax，防止集成穩(wěn)壓器損壞。 （ 6）防止輸入端短路，如果輸出電容 CO較大，又有一定的輸出電壓，一旦輸入端短路，由于輸出端的電容存儲(chǔ)電荷較多，將通過(guò)調(diào)整管泄放，有可能損壞調(diào)整管，所以要在輸入與輸出端之間連接 1 個(gè)保護(hù)二極管，正極連輸出端，負(fù)極連輸入端。輪子開(kāi)始轉(zhuǎn)圈后，系統(tǒng)進(jìn)行記錄和計(jì)算，并根據(jù)速度 /里程開(kāi)關(guān)的選擇顯示數(shù)值。 （ 2） 可以及時(shí)處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生的參數(shù)與信息，即計(jì)算機(jī)具有實(shí)時(shí)處理的能力，從而提高了控制系統(tǒng)的性能。每計(jì)數(shù)一次，系統(tǒng)保存圈數(shù)值的同時(shí)保存定時(shí)器的計(jì)時(shí)值，并根據(jù)功能開(kāi)關(guān)鍵實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的值。 在中斷服務(wù)子程序編程時(shí)，首先要對(duì)中斷系統(tǒng)進(jìn)行初始化，也就是對(duì) 幾個(gè)特殊功能寄存器的有關(guān)控制位進(jìn)行賦值。在編程時(shí)要注意兩點(diǎn)：第一要能正確寫(xiě)入控制字；第二 進(jìn)行 計(jì)數(shù)初值的計(jì)算。 （ 4）置位 EA 使 CPU 開(kāi)中斷（需要時(shí)）。 TP，則時(shí)間常數(shù) TC=T/ TP 其中 TP為機(jī)器周 期，即 12/晶振頻率。 速度顯