【正文】 和 口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計，下面就其主要部分分別加以分析。這樣的設(shè)計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗 化。引入一個報警電路，使設(shè)計更加人性化，合理化。 復(fù)位電路是按鍵觸發(fā)方式，是最常見的方式之一。 AT24C02 是一個 2K 位的 串行CMOSE2PROM。硬件部分包括信號的捕捉，信號的放大，信號的整形等。 28 圖 312 八段 LED 顯示器 本設(shè)計 、 、 、 信號一起組成位選通的位選信號，～ 信號一起組成段碼選通的段選信號，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對 應(yīng)的地址，再選通某一個 LED，逐步完成四個 LED 的顯示。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的 8個筆劃段 ah同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立地受 I/O 線控制。 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極 LED 顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極 LED 顯示器。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。按下按鈕，則直接把 +5V 加到了 RET/VPD 端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。只有當(dāng) RET 由高電平變成低電平以后，89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。本設(shè)計晶振采用 12MHz，則計數(shù)周期為 26 6 1 11 2 1 0 1 1 2T Hz???? μ（ ）S 復(fù)位電路的設(shè)計 AT89C52單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳 RET為 AT89C52提供了初始化的手段。 圖 310單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路 電路中的電容 C1和 C2常選擇為 30P 左右。本設(shè)計采用前者。 圖 39 74LS244邏輯圖 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計 時鐘電路的設(shè)計 時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。 t t 0 0 v v 霍爾輸出圈脈 沖 二分頻后的波形 24 74LS244 芯片的介紹 本次設(shè)計中的采用驅(qū)動數(shù)碼管的芯片為 74LS244， 74LS244 為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線驅(qū)動器，若單片機(jī)輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會導(dǎo)致顯示部分不能正常工作。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖，通過 74LS74 進(jìn)行二分頻后，定時器 T1 的開啟時間為車輪轉(zhuǎn) 1 圈的時間，這樣就可以算出自行車的速度。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即 “ 0” 和 “ 1” ，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng) WP 管腳連接到 Vss 或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作。管腳圖如 36所示。 AT24C02 有一個16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作有一個專門的寫保護(hù)功能。 TF0（ ）：定時 /計數(shù)器 T0 溢出中斷請求標(biāo)志位。 TF1 也可以用軟件置 1或清零，同硬件置 1 或清零的效果一樣。定時 /計數(shù)器T1 計數(shù)溢出時由硬件自動置 TF1 為 1。定時 /計數(shù)器有 4 種工作方式，由 M1M2 進(jìn)行設(shè)置。 GATE=0 時，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動定時 /計數(shù)器工作； GATE=1 時，要用軟件 TR0 或 TR1 為 1，同時外部中斷引腳 0INT 或 1INT 也為高電平時，才能啟動定時 /計數(shù)器工作。 單片機(jī)定時 /計數(shù)功能介紹 AT89C52單片機(jī)定時 /計數(shù) 器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。 IP 的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為 1，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級中斷；某位設(shè)定為 。 IE寄存器各位的定義如下。由此可見， 在脈沖方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個機(jī)器周期，以使 CPU 采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請求是低電平有效。它們也由引腳以第二功能的形式提供的，即： 編程脈沖： 30 腳 ( /ALE PROG ) 編程電壓 (25V)： 31 腳 ( /EAVPP ) 18 表 31 P3 口引腳與第二功能 引腳 第二功能 信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)接收 0INT 外部中斷 0 申請 1INT 外部中斷 1 申請 T0 定時 /計數(shù)器 0 的外部輸入 T1 定時 /計數(shù)器 1 的外部輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 單片機(jī)中斷系統(tǒng)介紹 中斷是 指 當(dāng)計算機(jī)執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件， CPU 暫時中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后， CPU 自動返回原來的 程序執(zhí)行 AT89C52系列單片機(jī)的系統(tǒng)有 5 個中斷源， 2個優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。 VSS：地線。 RST：復(fù)位信號。 17 PSEN ：外部程序存儲器讀選通信號。 ～ ： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 AT89C52 管腳圖如圖 所示。 I/O 接口 并行 I/O 接口的數(shù)據(jù)所有位同時傳送。存儲器是由大量的寄存器所組成，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。定時器 /計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)從而實(shí)現(xiàn)微型計算機(jī)的基本功能。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感 13 應(yīng)強(qiáng)度 B 與輸出電壓 V0 之間的關(guān)系。當(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點(diǎn)時，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對于地電位 )，使三極管導(dǎo)通，此時 OC 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開 ?；魻栃?yīng)原理圖如圖 31 所示 。 霍爾傳感器的測量原理 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏傳感器。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 傳感器及其測量系統(tǒng) 本次設(shè)計信號的捕獲采用的是霍爾傳感器。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機(jī)應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換成可與計 算機(jī)兼容的電信號。 系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 23所示 。 軟件 設(shè)計包括主程序、行車過程中里程和速度計算子程序、延時子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。 目前，單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、工業(yè)自動化、智能儀表、集成智能傳感器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、家用電器領(lǐng)域、辦公自動化領(lǐng)域、汽車電子與航空航天器電子系統(tǒng)以及單片機(jī)的多機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。所以本設(shè)計采用霍爾元件對里程與速度進(jìn)行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟(jì)適用。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。 通過比較論證方案一的硬件容易實(shí)現(xiàn)，且理論較為簡單容易實(shí)現(xiàn)。 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。系統(tǒng)的信號預(yù)處理電路由二級電路構(gòu)成，第一級是由開關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。 鋁盤的圓孔的個數(shù)決定了測量的精度，個數(shù)越多，精度越高。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當(dāng)沒有 物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。 3. 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要求用 LED顯示里程總數(shù)和即時速度。當(dāng)里程鍵按下時，里程指示燈亮， LED 切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時，速度指示燈亮， LED 切換顯示當(dāng)前速度，若自行車超速，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，指示燈閃爍。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取 m=1。 軟件設(shè)計包括：芯片的初始 化程序、定時中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用匯編語言編寫，軟件設(shè)計的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計，各個子模塊逐一設(shè)計 。 3 在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成，共同發(fā)展的道路 課題的主要任務(wù)及內(nèi)容 本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機(jī)等部件設(shè)計一個可用 LED 數(shù)碼管實(shí)時顯示里程和速度的自行車的速度里程表。 ，各具特色，但仍以 80C51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的 Winbond 系列單片機(jī)。 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲 (RAM)、只讀程序存儲器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門狗 )、有些單片機(jī)將 LCD(液晶 )驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢，大致有： CMOS 化 MCS51系列的 8031 推出時的功耗達(dá) 630mW， 2 而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在 100mW 左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。因此，人們希望自行車的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來更多的方便。 Hall element。軟件部分用匯編語言進(jìn)行編程，采用模塊化設(shè)計思想。 本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車的速度里程表的設(shè)計。 自行車的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。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)將信號經(jīng)過處理送顯示。 the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, mon subprogram, and meets the demand of design. KEY WORDS: Mileage / speed。 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、休閑、鍛煉的首選。 單片機(jī)發(fā)展趨勢 現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16位到 32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的 應(yīng)用提供廣闊的天地。所以這種工藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。現(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中 SMD(表面封裝 )越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。此外還有 MOTOROLA 公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。 具體的硬件電路包括 ： AT89C52 單片機(jī)的外圍電路以及 LED 顯示電路等。 本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長為 L，在輪圈上安裝 m 個永久磁鐵，則測得的里 程值最大誤差為 L/m。計數(shù)器 T1 計算每轉(zhuǎn)一圈所用的時間 t，就可以計算出即時速度 v。 實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計數(shù)器 T1 對霍爾傳感器脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。 方案二： 設(shè)計采用了 ST1101 紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測。把這些脈沖通過一系列的波形整形成單片機(jī)可以識別的 TTL 電平，即可算出輪子即時的轉(zhuǎn)速。這樣在以后的軟件設(shè)計中能夠較為方便的計算出速度里程。預(yù)處理電路的第二級采用帶施密特觸發(fā)器的反相器 DM74LS14 來把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與 COMS 電平相兼容的方波信號 。只要施密特觸發(fā)器的 VT+和 VT設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果。使用單片機(jī)進(jìn)行測速，可以使用簡單的脈沖計數(shù)法。 光敏電阻對光特別敏感，當(dāng)白天行駛時，外界光源將導(dǎo)致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當(dāng)高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進(jìn)行準(zhǔn)確測量；而編碼器必須安 7 裝在車軸上，安裝較為復(fù)雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。 A44E1 2 3 1Vcc 2GND 3OUT 圖 21 A44