【正文】 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)要以單片機(jī)為核心，通過光電傳感器來檢測自行車的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車的速度的測量，最后用液晶顯示器直觀地將速度與里程顯示出來，并且在速度高于一定的值時(shí)可自動(dòng)向用戶報(bào)警，從而達(dá)到智能化的目的。 電子式車速表更加智能，車速表的功能也更加人性化，如加上了里程累計(jì)、超速提醒等功能。因此，低速時(shí)車速表指針擺動(dòng)劇烈、測量及顯示精度不高。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與彈簧產(chǎn)生的阻力矩平衡時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)停留在某一角度上。而對于自行車運(yùn)動(dòng)員來說，最為關(guān)心的莫過于一段時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效果。而且在運(yùn) 動(dòng)過程中可以充分享受到大自然，對于忙碌的現(xiàn)代人來說，無疑是一種較好的放松方法。 并且隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對于生活質(zhì)量的要求也日益增加，尤其是對健身的要求。因此其輔助功能也變得越來越重要。 本里程表的設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，顯示清晰，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。電子式 里程 表采用 接觸車速傳感器代替軟軸傳動(dòng) ,可使 里程 表 的 安裝位置不受距離限制 ，進(jìn)一步 有效地克服了機(jī)械式 里程 表中的諸多不足 。 現(xiàn)在的里程 表大多是電子式的，用數(shù)碼管或液晶顯示器即時(shí)顯示，顯示更加直觀。 本設(shè)計(jì)主要包括自行車輪脈沖采集、鍵盤輸入和數(shù)據(jù)顯示等部分， 主程序用 C 語言編寫 ，完成各項(xiàng)功能及數(shù)據(jù)的處理 。s speed and distance data visually to the user. The design includes a bike wheel pulse acquisition, keyboard input and data display section, the main program using C language, This paper first needed to milestones design of equipment in detail, on the problems existing in the design, explained And then to hardware and software design and implementation of the part made earnest analysis, Then presented system modeling process and the corresponding system based on this model, the control simulation, and the simulation results are pared. KEY WORDS odometer photoelectric sensor MCU LCD 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 ................................................................... I ABSTRACT ............................................................. II 1 緒論 ................................................................. 1 問題由來 ........................................................ 1 課題現(xiàn)狀 ........................................................ 1 設(shè)計(jì)任務(wù) ........................................................ 2 2 系統(tǒng)原理概述 ........................................................ 3 系統(tǒng)原理總概述 ................................................. 3 系統(tǒng)硬件組成原理 ............................................... 3 軟件系統(tǒng)工作流程 ............................................... 4 3 系統(tǒng)硬 件設(shè)計(jì) ....................................................... 5 采集信息部分以及傳感器的選擇 ................................. 5 輪脈沖檢測與轉(zhuǎn)換電路 .......................................... 6 . 輪脈沖檢測 .................................................. 7 . 信號預(yù)處理電路 .............................................. 7 單片機(jī)系統(tǒng)部分 ................................................. 9 AT89C51 單片機(jī)介紹 ............................................ 9 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及控制 ....................................... 9 中斷控制 ..................................................... 11 單片機(jī)外圍電路介紹 ........................................... 11 復(fù)位電路 ..................................................... 11 晶振電路 ..................................................... 12 顯示部分 ....................................................... 13 LCD 液晶 顯示器 ............................................... 13 顯示接口電路設(shè)計(jì) ............................................ 15 報(bào)警電路 ....................................................... 17 鍵盤控制 ....................................................... 17 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................... 18 測量算法概述 .................................................. 18 中斷子程序的設(shè)計(jì) .............................................. 19 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì) ......................................... 20 里程計(jì)算子程序 ............................................... 21 .............................................. 21 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 顯示子程序的設(shè)計(jì) .............................................. 22 5 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................... 24 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與特點(diǎn) ................................................ 24 結(jié)論及不足 .................................................... 25 致謝 .................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ............................................................. 26 附錄 .................................................................. 28 附錄 I 系統(tǒng)電路原理圖 ............................................. 28 附錄 II 設(shè)計(jì)源程序 ................................................ 29 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 1 1 緒論 問題由來 我國是人口大國，也是自行車大國，隨著生活節(jié)奏的不斷加快，自行車已經(jīng)不僅僅是運(yùn)輸、代步的工具，現(xiàn)在則是代表著綠色、環(huán)保、節(jié) 能。科學(xué)、美觀、合理設(shè)計(jì)自行車?yán)锍瘫碛幸欢ǖ膶?shí)用價(jià)值 .它能合理計(jì)算出速度及公里數(shù) ,使運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)適量 ,達(dá)到健康運(yùn)動(dòng)與代步的最佳效果。因?yàn)樗鼰o污染，價(jià)位低廉，老少皆宜。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)的效果。 課題現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機(jī)械式車速表是由旋轉(zhuǎn)磁場作用于轉(zhuǎn)動(dòng)盤，使轉(zhuǎn) 動(dòng)盤連同車速表指針發(fā)生同向的偏轉(zhuǎn)。由于表盤指針偏轉(zhuǎn)程度正比于軟軸的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁力，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候，磁力較小，隨轉(zhuǎn)速變化波動(dòng)較大。采用接觸車速傳感器代替軟軸傳動(dòng) ,可使車速表的安裝位置不受距離限制 ,有效地克服了機(jī)械式車速表中的諸多不足。而本設(shè)計(jì)卻能實(shí)現(xiàn)娛樂和鍛煉的雙重效果，而且相對業(yè)余愛好者性價(jià)比更高。對待測信號進(jìn)行放大的目的是降低對待測信號的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的 TTL 信號；通過單片機(jī)的設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器 T1 對脈沖輸入引腳 T0 進(jìn)行控制，這樣能精確地算出加到 T0 引腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)。另外單片機(jī)能識(shí)別的都是 TTL 信號，經(jīng)波形變換和波形整形電路方能將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的形式。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過程。所以說，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)緊密地結(jié)合在一起。霍爾集成電路由霍爾元件、放大器、整形電路及集電極開路輸出等部分組成，其功能是把磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，霍爾元件為磁敏元件，當(dāng)垂直于霍爾元件的磁場強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，其兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形即可輸出脈沖電信號。 光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí)，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。 而考慮到實(shí)際可操作性以及設(shè)計(jì)要求 方面，本設(shè)計(jì)選用的傳感器為光電傳感器。 表 31 主要參數(shù) 輸入 正向電流 IF 50 mA 反向電壓 Vr 6 v 耗散功率 P 75 mW 輸出 集 射電壓 Vceo 25 V 射 集電壓 Veco 6 V 集電極功耗 Pc 50 mW ST1101 外圍電路如圖 34 所示， R R2 均為 限流電阻，限制發(fā)射二極管的電流，發(fā)射二極管的電流大則發(fā)射功率大，但不能超過它的極限電流 。然后通過帶施密特觸發(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，再輸入給單片機(jī)。鋁盤的圓孔的個(gè)數(shù)決定了測量的精度，個(gè)數(shù)越多，精度越高。 圖 35 脈沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖） 信號預(yù)處理電路 如圖 36 所示，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)。 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（如圖 37 所示），同時(shí)將輸出信號加到單片機(jī)的 口上。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時(shí)，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。定時(shí) /計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖 39 所示： 圖 39 定時(shí) /計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 10 AT89S52 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。 GATE＝ 0 時(shí)，以運(yùn) 行控制位 TRX(X=0， 1)來啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器運(yùn)行； GATA＝ 1 時(shí)，要用軟件使 TR0 或 TR1 為 1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； C/T 計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式選擇位 C/T=1 時(shí)，選擇計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對外部輸入引