【正文】 手段。 3 自行車的速度里程表硬件電路設(shè)計(jì) 15 圖 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(jì)采用前者。 圖 74LS244 邏輯圖 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。 t t 0 0 v v 霍爾輸出圈脈 沖 二分頻后的波形 14 74LS244 芯片的介紹 本次設(shè)計(jì)中的采用驅(qū)動(dòng)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(dòng)器，若單片機(jī)輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會(huì)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(gè)低電平脈沖，通過 74LS74 進(jìn)行二分頻后，定時(shí)器 T1 的開啟時(shí)間為車輪轉(zhuǎn) 1 圈的時(shí)間，這樣就可以算出自行車的速度。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即 “0”和 “1”，在一定的外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)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 所示。 AT24C02 有一個(gè) 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(gè)專門的寫保護(hù)功能。 TF0（ ）：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷請(qǐng)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(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 TF1 為 1。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有 4 種工作方式，由 M1M2 進(jìn)行設(shè)置。 GATE=0 時(shí)，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； GATE=1 時(shí)，要用軟件 TR0 或 TR1 為 1，同時(shí)外部中斷引腳 0INT 或 1INT 也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作。 單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)功能介紹 AT89C52 單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)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(jí)中斷；某位設(shè)定為 源為低優(yōu)先級(jí)中斷。IE 寄存器各位的定義如下。由此可見，在脈沖方式下，中斷請(qǐng)求信號(hào)的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以使 CPU 采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計(jì)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(qǐng)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 ) 表 P3 口引腳與第二功能 引腳 第二功能 信號(hào)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(qǐng) 1INT 外部中斷 1 申請(qǐng) T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入 T1 定時(shí) /計(jì)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(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件， CPU 暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對(duì)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(dòng)返回原來的程序執(zhí)行 AT89C52 系列單片機(jī)的系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源， 2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。 10 VSS：地線。 RST：復(fù)位信號(hào)。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 ～ ： P3 是一個(gè)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(shí)傳送。存儲(chǔ)器是由大量的寄存器所組成，其中每一個(gè)寄存器就稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)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(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對(duì)于地電位 )，使三極管導(dǎo)通，此時(shí) 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 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(jì)信號(hào)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(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)。 系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 所示 。 軟件設(shè)計(jì)包括主程序、行車過程中里程和速度計(jì)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。 目前，單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)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(dòng)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(jì)采用霍爾元件對(duì)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(gè)或固定的多個(gè)脈沖，將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。 實(shí)現(xiàn)：利用軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到需要的數(shù)值。 要求達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)方法如下： 1. 利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號(hào)。 當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個(gè)脈沖信號(hào)，并從引腳 中斷 0 端輸入，傳感器每獲取一個(gè)脈沖信號(hào)即對(duì)系統(tǒng)提供一次計(jì)數(shù)中斷。 2 2 自行車的速度里程表總體方案設(shè)計(jì) 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn) 本 設(shè)計(jì)的任務(wù)是：以通用 MCS51 單片機(jī)為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進(jìn)行處理后送入單片機(jī)。本文主要介紹了自行車的速度里程表的設(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)。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(jì)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(jì)。 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(hào)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。 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(jì)一個(gè)可用 LED 數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示里程和速度的自行車的速度里程表。 軟件設(shè)計(jì)包括：芯片的初始化程序、定時(shí)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(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)子模塊逐一設(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)，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(shí)，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(bào)警信號(hào)，指示燈閃爍。 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。使用單片機(jī)進(jìn)行測速，可以使用簡單的脈沖計(jì)數(shù)法。 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，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電2 自行車的速度里程表 總體方案 設(shè)計(jì) 3 阻就不能再進(jìn)行準(zhǔn)確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，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(huì)有影響，而且安裝方便。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。 A44E1 2 3 1Vcc 2GND 3OUT 圖 A44E 外形圖 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。模塊化設(shè)計(jì)使程序的可讀性好、修改及完善方便。 顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件或裝置。 單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)的核心部件，它是信號(hào)從采集到輸出的橋梁，而且 包括 計(jì)算、定時(shí)、信息處理等功能。取用各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達(dá)－ 55℃ ～ 150℃ 。通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。因?yàn)樗? 具有結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強(qiáng)以及體積小、使用壽命長等一系列特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于測量、自動(dòng)控制及信息處理等領(lǐng)域。在電源端加電壓 Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時(shí)，在垂直于磁場的方向通以電流，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，在此差值內(nèi)， V0 保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。 3 自行車的速度里程表硬件電路設(shè)計(jì) 7 DABCEVC C( 1 )( 2 )G N DO U T( 3 )( a )0 5 1 01 5 2 03691 2VO/ VB / m T釋 放 點(diǎn)( O F F )工 作 點(diǎn)( O N )( V )( b ) 圖 集成開關(guān)型霍爾傳感器 圖 集成霍爾開關(guān)接線圖 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 單片機(jī)原理簡介 單片機(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(Central Processing Unit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM(Random Access Mem