【正文】 本次設(shè)計中，經(jīng)過分析與比較使用 LCD1602 作為顯示模塊 傳感器的選擇 紅外光電傳感器?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成電信號的器 件。干簧管是一種磁敏的有觸點無源電子開關(guān)元件， 應(yīng)用在里程表上的原理與 開關(guān)型霍爾傳感器類似，把干簧管安裝在自行車貼近車輪的支架上， 磁鋼安裝在輻條上，華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 當(dāng)磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，干簧管閉合，單片機根據(jù)此信號可計算里程、速度等。3) 車輪轉(zhuǎn)速按鍵模擬信號 。 自行車?yán)锍?/速度計采用 AT89C52 單片機作控制，速度及里程傳感器采用干簧管元件。 口的開關(guān)用于確定顯示的方式，當(dāng)開關(guān)閉合時，顯示速度；打開時顯示里程。根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。 在本設(shè)計中采用了 89C52單片機作為中心處理系統(tǒng)進(jìn)行研究。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 使得 AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。接低電平，從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。本文所用 的是內(nèi)部方式的時鐘電路，如圖 所示在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi) 部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。上電時，剛接通電源，電容 C 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按下按鍵即可。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)動一周 , 便發(fā)出一個脈沖給傳感器 , 傳感器輸出信號接在單片機的 TCAP端 (輸入捕捉端 ),輸入捕捉寄存器 (ICR)記錄 TCAP 端的脈沖次數(shù) , 再通過程序折合成行車?yán)锍碳八俣取Ｖ灰么盆F接近它，干簧管兩個節(jié)點就會吸合在一起，使電路導(dǎo)通。在“斷線報警器”的制作中，也會用到干簧管。發(fā)光管和 LED數(shù)碼管比較常用，軟件都比較簡單，但硬件電路復(fù)雜 ： （ 1）顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。 （ 4）功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多 該計價系統(tǒng)的顯示電路采用 LCD1602液晶顯示 ,分別顯示時間、里程、速度和溫度。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。LCDDISPLAY 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度 為 8個點；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ??（ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 時，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 16 腳：背光源負(fù)極 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基本控制器大部分為 HD44780，帶背光的比 不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 所示 圖 LCD1602 帶背光與不帶背光的外形尺寸差別 （ 6） LCD 寄存器的選擇如表 3。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 4. 時間顯示 時間顯示在 LCD1602 的第一排，其顯示年、月、日、小時、分鐘，其顯示的格式為 20xx 11 11 11： 13；小時和分鐘之間的冒號在不停的閃爍表示當(dāng)前秒在不停的計時。液晶顯示電路如圖 所示。不同的半導(dǎo)體材料中電 子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)系統(tǒng)運行時，發(fā)光二極管正常發(fā)光，而當(dāng)系統(tǒng)停止運行進(jìn)入等待模式時發(fā)光二極管也將熄滅來提示乘客。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。 (2)電磁式蜂鳴器驅(qū)動原理 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機 IO 引腳輸出的電流較小，單片機輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。另外，改變 輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小，這些我們都可以通過編程實驗來驗證。對于以上幾個任務(wù)稍加分析可以看出 ， LCD顯示、按鍵掃描相對而言有實時要求，而時鐘任務(wù)則可用單片機的定時器實現(xiàn)。在硬件沒有任何觸發(fā)信號時，主程序進(jìn)行反復(fù)循環(huán)執(zhí)行，并時刻檢測觸發(fā)端口是否有觸發(fā)信號。本設(shè)計中取 m=1。 里程 S=周長 L*圈數(shù) n 速度 V=周長 L/t 通過計數(shù)外部中斷的脈沖數(shù)，每經(jīng)過 1s 進(jìn)行一次監(jiān)測，從而得出速度，并計算出路程，再通過液晶 1602 顯示。 89c52 單片機內(nèi)部含有兩個定時器可以分別進(jìn)行定時和計數(shù)的功能。本設(shè)計中取 m=1。 里程 S=周長 L*圈數(shù) n 速度 V=周長 L/t 通過計數(shù)外部中斷的脈沖數(shù)，每經(jīng)過 1s 進(jìn)行一次監(jiān)測，從而得出速度，并計算出路程，再通過液晶 1602 顯示 按鍵掃描子程序 該鍵盤掃描引擎探測按鍵動作。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 按鍵掃描子程序圖 LCD1602 程序 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的， 程序框架如下圖 ： 圖 LCD1602 程序圖 開始 延時 1ms 清顯示 延時 10ms 進(jìn)入模式設(shè)置 延時 40ms 顯示開關(guān)控制 功能設(shè)置 初使化結(jié)束 延時 1ms 開始 掃描是否有按鍵輸入 再次掃描按鍵 判斷兩次數(shù)據(jù)是否相同？ 按鍵是否釋放 輸出按鍵值 Y Y Y N N 宋丹： 基于單片機的自行車?yán)锍?速度計設(shè)計 32 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)硬件調(diào)試 常見的硬件故障 。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引出線和插座不對應(yīng) ,電源功率不足和負(fù)載能力差等 硬件 調(diào) 試 方法 脫機調(diào)試是在樣機加點之前 ,先用萬用表等工具 ,根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖 ,仔細(xì)檢查樣機線路的正確性 ,并核對元器件型號 ,規(guī)格和安裝是否合要求。可以通過改變半徑改變路程與速度。在國內(nèi) PROTEL 軟件較易買到，有關(guān) PROTEL 軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ) 系統(tǒng)調(diào)試方法 （ 1） 在 Keil 系統(tǒng)中，每做個獨立的程序，都視為工程（或者叫項目）。 “ 確定 ” 后工程項目就算建立了。 （ 5） 保存了 c 文件后，還要將其添加到工程中。 （ 8） 若在狀態(tài)窗中有錯誤提示，就需要再次編輯、修改源程序（如語法、字符有錯等）、保存、構(gòu)造所有。 （ 10） 接下來，我們啟動 51 編程器，將剛剛生成的 燒寫到單片機芯片，在 51 編程程序的菜單 “ 文件 ” 中， “ 打開 HEX 文件 ” 打開 .hex 文件 ， 執(zhí)行寫入操作 。在調(diào)試中第一行和第二行的第一個按鍵分別是對設(shè)置的最高速度，半 徑，顯示時間的大小調(diào)試這兩幅圖的對比表示了最高速度，半徑，運行時間的變化 。第二行的第一個數(shù)字表示設(shè)置的最高速度，如果在運行時自行車的瞬時速度超過這個值，蜂鳴器就會想起發(fā)出警報。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 圖 運行時的正常顯示 這個界面第二行第一個數(shù)字是自行車運行的瞬時速度。第一行的第二個數(shù)字表示運行時的平均速度。小時和分鐘之間的冒號在不停的閃爍表示當(dāng)前秒在不停的計時。從硬件調(diào)試現(xiàn)象看出，系統(tǒng)軟硬件設(shè)計基本符合設(shè)計要求，個別部分略有改動。在以后的學(xué)習(xí)中，本人要多閱讀課外書籍，不能只局限于書本，擴展本人的思路，積累更多的知識， 并將它應(yīng)用到實際生活中去 在本次的畢業(yè)設(shè)計過程中，三個需要解決的關(guān)鍵問題都得到了解決： 第一、電源可以通過網(wǎng)上購買 USB充電器 5v電源適配器，更方便進(jìn)行測試。 在此過程中也遇到了問題，液晶顯示器的顯示屏顯示的字很模糊，因此在液晶顯示器的 3腳與地接了一個 2K～ 5K的電阻。 宋丹： 基于單片機的自行車?yán)锍?速度計設(shè)計 42 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 參考文獻(xiàn) [I]蔡美琴等 .MCS51 系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用 [M].高等教育出版社 ～ 23. [2]吳秀清 .周荷琴 . 微型計算機原理與接口技術(shù) [M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 。 目前各種電子技術(shù)發(fā)展迅速，自行車計費系統(tǒng)的設(shè)計也日趨完善，功能趨向于多元化，性能更加穩(wěn)定，具有防作弊、信息打印、語音提示、刷卡付費和通信等功能。從而可以得出速度與里程。在此次設(shè)計中本人也遇到了很多困難 ，開始拿到課題時還覺得很簡單，可通過動手做之后，才發(fā)現(xiàn)自己的不足，對單片機知識掌握的不牢，所有知識都只局限于課本上老師講過的，課外知識積累的太少。由于條件限制，系統(tǒng)采用了按鍵對車輪計程信號進(jìn)行模擬，并用按鍵來實現(xiàn)計費器有客 /空車、計程 /等待、總費用顯示等狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能。第二行的第二個數(shù)字表示設(shè)置的半徑，半徑設(shè)置好的話會根據(jù)所設(shè)置的半徑來計算所行走的路程。當(dāng)里程小于 1公里時，顯示 公里；當(dāng)里程計數(shù)超過 1公里時，顯示為 公里。第二行的第三個數(shù)字表示自行車的運行時間，所表示的是小時和分鐘，如果時間顯示小于一分鐘將不會顯示。 在這個界面的第一行的第一個數(shù)字表示運行時瞬時速度的最高速度。若在實驗板上實際驗證的并不是我們預(yù)期的效 果，那么，就需要再次返回到編輯、修改源程序那一步，修改后再構(gòu)造所有，再次將生成的 Hex 文件燒寫、實驗，直至成功！ 宋丹： 基于單片機的自行車?yán)锍?速度計設(shè)計 36 系統(tǒng)整體調(diào)試 圖 接通電源正常顯示 圖 時間顯示的變化 在調(diào)試中第一行和第二行的第一個按鍵分別是對時間的上調(diào)和下調(diào)，這兩幅圖的對比表示了在調(diào)試中顯示時間的變化。在沒有語法錯誤的情況下，就可以進(jìn)行模擬調(diào)試 。 （ 6） 向工程添加了源文件后，鼠標(biāo)右鍵點擊 “TarGet 1” ，在彈出的菜單中選 “ 目標(biāo) Target 1 屬性 ” ， 在打開的話框中，選擇 “ 輸出 ” 選項卡，在這個選項卡中， “E 生成 HEX 文件 ” 選項前要打勾，按 “ 確定 ” 退出。在這里你可以進(jìn)行編輯、修改等操作。 新建的工程要起個與工程項目意義一致的名字，可以是中文名 。 KEIL uVISION2 是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的 MCS51 架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時還支持， PLM，匯編和 C 語言的程序設(shè)計，它的界面和常用的微軟 VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大 的功能。樣機所用的電源 ,事先必須單獨調(diào)試后才能加到系統(tǒng)中 ,在不插芯片的情況下 ,加電檢測各底座上引腳的電位 ,仔細(xì)測量各點電位是否正常 ,尤其應(yīng)注意單片機底座上的各點電位是否正常 接通 5v 電源，液晶顯示器會顯示速度為 0，當(dāng)磁鐵靠近霍爾元器件時，就會顯示速度的值，不停的靠近 霍爾傳感器，速度的值就會越來越大。 （ 2）元器件失效： 元器件失效的原因有兩個方面 ,一是器件本身已經(jīng)損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯誤造成的元器件失效 ,如電解電容 ,二極管的極性錯誤或集成塊安裝方向錯誤等。當(dāng)處于非可信模式時，通過一個接口傳送鍵碼以使板上鍵盤控制器對其進(jìn)行處理。計數(shù)器是