【正文】 LED直接顯示出來里程數(shù)或速度值，就可節(jié)省用戶的時(shí)間及精力處理自行車行進(jìn)過程中的突發(fā)事件。為了監(jiān)測(cè)自行車的穩(wěn)定性，工程師還在其后側(cè)貼上了 LED 指示燈，然后在后面支起攝像機(jī)監(jiān)控指示 燈的位移。 主要研究?jī)?nèi)容 （ 1） 用 LCD 作為該裝置的動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備 , 動(dòng)態(tài)掃描 LED 數(shù)碼管顯示。 主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） 使用單片機(jī)的匯編語言或 C 語言 在 Keil 軟件里 編寫程序， 使 系統(tǒng) 能夠?qū)崿F(xiàn)里程表的基本功能 ； （ 2） 設(shè)計(jì)指標(biāo)： 6 位數(shù)碼管顯示 ； （ 3） 成果演示：在 Proteus 軟件里完成系統(tǒng)的。把紅外對(duì)管分別安裝在自行車車輪的兩側(cè)，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 輻 條會(huì)阻擋紅外對(duì)管的光路，接收管輸出低電平，單片機(jī)根據(jù)此信號(hào)可計(jì)算里程、速度等。把開關(guān)型霍爾傳感器安裝在自行車貼近車輪的支架上，磁鋼安裝在輻條上，當(dāng)磁鋼靠近霍爾傳感器的時(shí)候，傳感器輸出一個(gè)無抖動(dòng)的低電平，單片機(jī)根據(jù)此信號(hào)可計(jì)算里程、速度等。當(dāng)磁片經(jīng)過霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出端的電 壓發(fā)生變化產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)計(jì)算里程。而且安裝方便，不受光線、泥水等因素影響的優(yōu)點(diǎn)。 （ 3） 干簧管。 顯示模塊的選擇 （ 1） 動(dòng)態(tài)掃描 LED 數(shù)碼管顯示。 （ 2） LCD 液晶顯示模塊。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它 可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（ ， 1855— 1938）于 1879 年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 霍爾效應(yīng)：在一塊半導(dǎo)體薄片上，其長(zhǎng)度為Ｌ，寬度為Ｂ，厚度為Ｄ，當(dāng)它被置于磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ的磁 場(chǎng)中，如果在它的相對(duì)的兩邊通以控制電流Ｉ，且磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩端將產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流方向Ｉ和磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ乘積成正比的電勢(shì)Ｕ h，即 Uh=KhIB，其中Ｋ h 為霍爾元件的靈敏度。 流體中的霍爾效應(yīng)是研究 “ 磁流體發(fā)電 ” 的理論基礎(chǔ)。 （ 3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測(cè)電流高于電流傳感器的額定值時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測(cè)電壓高于電壓傳感器的額定值時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。 （ 6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時(shí)，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。三相大電流布線時(shí)，相間距離應(yīng)大于 5～ 10cm。 霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵 、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)（即 Bop）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，三極管截止，使 OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。 數(shù)碼管管腳圖見 21 所示。這足以滿足設(shè)計(jì)要求。這樣就實(shí)現(xiàn)了顯示里程的目的。 (3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件子流程圖 系統(tǒng)軟件框圖 如圖 1 所示； 圖 1 系統(tǒng)軟件框圖 數(shù)字轉(zhuǎn) BCD碼模塊 E2PROM 數(shù)據(jù)讀出模塊 初始化模塊 數(shù)字轉(zhuǎn)BCD 碼模塊 初始化模塊 里程顯示模塊 頻率測(cè)量模塊 速度顯示模塊 速度里程計(jì)算?？? E2PROM 數(shù)據(jù)讀出模塊 中斷服務(wù)模塊 數(shù)字轉(zhuǎn) BCD碼模塊 E2PROM 數(shù)據(jù)讀出模塊 本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法。 系統(tǒng)的方框圖如圖 2 所示； 圖 2 系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)的 原理 框圖如圖 3所示； 數(shù)字存儲(chǔ)電路 LED 顯示 波形變換 信號(hào) 放大器 單 片 機(jī) 波形整形 開始 脈沖信號(hào)采集 LED 數(shù)碼管 蜂鳴提示 89C51 單片機(jī) 里程速度時(shí)間 指示燈 按鍵開關(guān) 電源系統(tǒng) 脈沖信號(hào)采集 圖 3 系統(tǒng)的原理框圖 該設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能實(shí)時(shí)地將所測(cè) 的速度與累計(jì)里程數(shù)顯示出來，主要是將傳 輸 入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率（傳感器將不同車速轉(zhuǎn)變成不同頻率的脈 沖信號(hào)） 實(shí)時(shí)地測(cè)量出來，考慮到信號(hào)的衰減、干擾等影響，在信號(hào)送入單片機(jī)前應(yīng)對(duì)其 進(jìn)行放大整形，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度和里程，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由 LED 顯示模塊交替顯示所測(cè)速度與里程。 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境是基于 8051 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，它支持所有 8051 的衍生產(chǎn)品、兼容的仿真器、其他第三方開發(fā)工具。 （ 2）支持匯編語言、 C51 和 PL/M 51 語言程序設(shè)計(jì)。 （ 6）內(nèi)嵌 OH51 轉(zhuǎn)換器，可將目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換成 Intel HEX 格式文件，該文件可直接下載到目標(biāo)系統(tǒng)中運(yùn)行。其中關(guān)鍵的處理由單片機(jī)系統(tǒng)來完成，單片機(jī)將對(duì) INT1 腳的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)的脈沖達(dá)到 1KM 的時(shí)候， INT1 申請(qǐng)中斷，對(duì)外輸出信號(hào)，輸出的信號(hào)由顯示部分送 LED 進(jìn)行顯示，顯示當(dāng)前的行駛里程情況。 利用霍爾元件對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量。由霍爾元件加整形電路構(gòu)成的霍爾開關(guān)系統(tǒng)，具有輸出響應(yīng)快，數(shù)字脈沖性能好，安裝方便，性能可靠，不受光線、泥水等因素影響，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來計(jì)算速度，因而具有較高的測(cè)速精度。另外，還應(yīng)盡量保證其他子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。單片機(jī)利用定時(shí)器 T0 的控制功能測(cè)出輸入信號(hào)的周期后，再利用單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算功能將周期轉(zhuǎn)換成速度，同時(shí)每秒鐘進(jìn)行一次里程累計(jì)，從而計(jì)算出總里程。讓 霍爾 傳感器做檢測(cè)，當(dāng)它檢測(cè)到一個(gè)信號(hào)后傳到單片機(jī)，讓單片機(jī)做運(yùn)算。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計(jì)中取 m=1。當(dāng)清零鍵按下時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)重新開始計(jì)數(shù)。該速度里程表能將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的寬度 (傳感器將車速轉(zhuǎn)變成相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào) )實(shí)時(shí)地測(cè)量出來，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度和里程，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由串口液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出所測(cè)速度。另外，還應(yīng)盡量保證其它子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。 6 總 結(jié) 本文對(duì)自行車?yán)锍瘫碜髁思?xì)致、全面、規(guī)范的分析；對(duì)總體相應(yīng)的軟、硬件 進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試，并貫穿至設(shè)計(jì)的全過程。 （ 3） 詳細(xì)介紹軟件設(shè)計(jì)方法，并給出個(gè)部分的程序清單。而且還能快速、準(zhǔn)確地測(cè)量。 ，液晶輸出的中斷與數(shù)據(jù)采集造成里程和速度的誤差 。 本次設(shè)計(jì)的收獲 這次制作的自行車?yán)锍瘫硎俏易约旱谝患嬲饬x上成功的電子制作作品?，F(xiàn)在的成品與那個(gè)方案相比，已是面目全非，又或者說，相比它改進(jìn)了很多。制作這一版本的作品累計(jì)到的經(jīng)驗(yàn)令我更有信心、效率更高地設(shè)計(jì)制作現(xiàn)在的版本。第二天修改程序后終于成功了，完滿解決了這個(gè)“大問題”。傳感器使用電路 150例 .中國(guó)技術(shù)出版社 [M].1992年 [22]鄔寬民 .單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)，數(shù)據(jù)傳輸接口器件分冊(cè) .北京 .北京航空航天大學(xué)出版社 .2021： 189195 [23]王貴悅 .新編傳感器實(shí)用手冊(cè) .水利電力出版社 .2021： 6789 附錄 1 程序流程圖 程序流程圖 附錄 2 源程序 開始 顯示歡迎信息 檢測(cè)按鈕 處理時(shí)鐘設(shè)置 刷新累計(jì)行駛時(shí)間及時(shí)鐘 初始化 設(shè)置特殊寄存器、置定時(shí)常數(shù)、開中斷、清屏等 等待中斷 檢測(cè)按鈕 處理直徑設(shè)置 刷新里程、速度等 改變屏幕顯示內(nèi)容 INT0 INT1 T0 include define uchar unsigned char /**************************************************************** 引腳定義： P20=SW1 時(shí)鐘設(shè)置時(shí)更改“時(shí)”，直徑設(shè)置時(shí)更改十位 P21=SW2 時(shí)鐘設(shè)置時(shí)更改“分”的十位，直徑設(shè)置時(shí)更改個(gè)位 P22=SW3 時(shí)鐘設(shè)置時(shí)更改“分”的個(gè)位 P23=Enter 確認(rèn)更改設(shè)置 P32=Disp 正常工作時(shí)更改顯示模式 ****************************************************************************/ sbit P20=P2^0。 sbit P32=P3^2。 sbit busy=P1^7。 /***********************************void wait()***************************** 該函數(shù)的作用是對(duì) LCD 進(jìn)行檢測(cè) ,看 LCD 是否處于忙的狀態(tài) .當(dāng) bflag=1 時(shí)表示忙 , 此時(shí)不可以向 LCD 進(jìn)行讀寫操作 .而當(dāng) busy=0 時(shí) ,表示可以向它讀寫數(shù)據(jù) . ****************************************************************************/ void wait() {P1=0xff。E=1。 RS=1。 } /**********************************void wr()******************************* 該函數(shù)的作用是向 LCD 寫入控制字 . ******************************************************************************/ void wr() {P1=。 E=1。 wr(0x38)。 s=dat。amp。 } } else {=0xc0+row1。=0xcf) {dispone(*s)。 ww=sj%36000/3600。 gw=sj%10。)。 dispone(39。e39。)。 dispone(sww+0x30)。)。:39。 } /****************************************void timer1()******************************** T1 中斷服務(wù)子程序，每 20ms 中斷一次， ssji 加 1，根據(jù)公式 S=tc*qs 和 V=tc/ssj 計(jì)算累計(jì)里程和 ******************************************************************************************/ void timer1() interrupt 3 { ssji++。 if(qsqsls){ sww=qs*tc/10000000。 sw=qs*tc%10000/1000。)。 dispone(39。 39。)。 dispone(39。 dispone(sw+0x30)。 dispone(39。m39。 sw=qs*tc%1000/100。S39。)。 dispone(39。 39。)。 dispone(qw+0x30)。.39。 39。)。 sw=pjsd%1000/100。V39。)。 dispone(39。 dispone(bw+0x30)。 dispone(sw+0x30)。)。 dispone(39。/39。)。 bw=sd2%10000/1000。 dispone(39。 39。)。 dispone(qw+0x30)。)。 39。)。 dispone(39。h39。 qw=mxsd2%100000/10000。 wr(0xc2