【正文】 人為設(shè)置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它 ,將許多非電、非磁性物理量，例如速度、加速度、角度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電學量來進行檢測和控制 [11]。 圖 28 開關(guān)型霍爾傳感器特性 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 13 頁 共 57 頁 當外加的磁感應(yīng) 強度超過動作點 Bop時，傳感器輸出低電平，當磁感應(yīng)強度降到動作點 Bop以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點 BRP時，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健? （ 1） 線性型 霍爾傳感器 由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量?；魻杺鞲衅饕曰魻栃?yīng)為工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。 工作原理：通電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳出現(xiàn)高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機有效地復位。單片機復位通過按 鍵 產(chǎn)生高電平復位稱手動復位。 本文所用的是 內(nèi)部方式的時鐘電路 ， 如圖 23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。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。 單片機的引腳功能介紹 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。 中斷系統(tǒng)在計算機中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中廣泛采用的一種實時控制技術(shù)， 能對突發(fā)事件進行及時處理，從而大大提高系統(tǒng)的實時性能。 圖 21 單片機內(nèi)部結(jié) 構(gòu)示意圖 （ CPU） 中 央處理器是單片機最核心的部分，主要完成運算和控制功能。 可以通過按鍵來改變半徑和速度的上限值。通過頻率計輸出脈沖，代表車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)，已知自行車輪胎的半徑為 50cm，輪子每轉(zhuǎn)動一圈，安裝在車 輪輻條上的磁鋼接近霍爾傳感器一次，傳感器送一個脈沖信號給單片機的外部中斷計數(shù)器 T0，產(chǎn)生一次中斷，圈數(shù)加一。 測量自行車的速度的原理有兩種： 測量一定時間間隔 t,自此時間段 自行車車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù) q。干簧管的優(yōu)點是成本低廉和安裝簡易，缺點是比較脆弱和不夠穩(wěn)定。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，當磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，傳感器輸出一個無抖動的低電平，單片機根據(jù)此信號可計算里江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 5 頁 共 57 頁 程、速度等。把紅外對管分別安裝在自行車車輪的兩側(cè)，當車輪轉(zhuǎn)動時，輻條會阻擋紅外對管的光路，接收管輸出低電 平，單片機根據(jù)此信號可計算里程、速度等。 LCD 液晶顯示模塊。但是用動態(tài)掃描的方式驅(qū)動數(shù)碼管，亮度太低，在陽光下幾乎看不見顯示內(nèi)容，失去使用價值。 。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選 [8]。在單 片機 芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52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。 52 系列的 單片機 計數(shù)器為三個 16 位計數(shù)器，中斷源為 8 個。下面就簡要介紹具有代表性的幾款單片機 [6]。里程測量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對里程進行測量 、利用編碼器對車輪的圈數(shù)進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感器測量里程。 測速，首先要解決是采樣的問題。 具體的硬件電路包括 STC89C52 單片機的外圍電路以及 LCD 液晶 顯示電路 、霍爾檢測電路 等。 (3)速度顯示模塊采用何種方式，液晶還是數(shù)碼管。 本設(shè)計介紹了一種基于單片機控制的簡易自行車速度以及里程計算系統(tǒng)，包括自行車里程表的硬件構(gòu)成，軟件邏輯以及程序代碼。它包括中央處理器（ Central Processing Unit， CPU）、用 RAM 構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲器、用 ROM 構(gòu)成的程序存儲器、定時器 /計數(shù)器、各種輸入 /輸出（ I/O）接口和時鐘電路，可獨立地進行工作。 它的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量的形式。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié) [1]。 單片微型計算機是制作在一塊集成電路芯片上的計算機，簡稱單片機，又稱微控制器。 單片機由于其體積小、功能強，可靠性高，靈活方便等優(yōu)點，所以被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并對各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起到重要的推動作用 [4]。 (2)速度怎樣采樣。 本文首先要對該課題的任務(wù)進行方案論證，包括硬件方案和軟件方案 的設(shè)計；繼而具體介紹了自行車的速度里程表的硬件設(shè)計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設(shè)計；然后闡述了該自行車的速度里程表的軟件設(shè)計，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計、顯示子程序的設(shè)計；最后對本次設(shè)計進行了系統(tǒng)的總結(jié)。里程及速度的測量，是經(jīng)過 STC89C52 的定時 /計數(shù)器測出 定時 1s 會計數(shù)幾個脈沖 ，再經(jīng)過單片機的計算得出，其結(jié)果通過 LCD 液晶 顯示器顯示出來。常用的測速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。 單片機選擇 隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機以其體積小、性價比高、功能強、可靠性高等獨有的特點，在各個領(lǐng)域（如工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、汽車電子、智能儀器儀表）得到了廣泛的應(yīng)用。 2. 單片機 8032/8052/8752 是增強型產(chǎn)品，而 803 80C32 片內(nèi)是沒有 ROM 的 ，而89C51 內(nèi)部含有 4K字節(jié)的 FLASH 的 ROM。 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具 有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 4 頁 共 57 頁 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位為止。 、 便于擴展 。里程表的顯示內(nèi)容以數(shù)字為主，利用 LED 數(shù)碼管可基本滿足使用要求，且成本較低。但由于要使用74HC164/74LS164 串并轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動 LED 數(shù)碼管，因此會帶來體積大、成本高、功耗高等缺點。 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，當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。系統(tǒng)方框圖如圖 11所示。 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 6 頁 共 57 頁 主 控 單 片 機霍 爾 傳 感 器車 輪 運 動內(nèi) 部 掉 電 存 儲 模 塊輸 入 控 制L C D 1 6 0 2 圖 11 系統(tǒng)方框圖 工作原理： 里程、速度等都是由霍爾元器件測量。 若速度大于所設(shè)定的值，則 口輸出低電平， LED 警示燈亮，揚聲器發(fā)出聲音。單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 21 所示 [11]。 /計數(shù)器 定時 /計數(shù)器 中斷系統(tǒng) CPU 存儲器 并行I/O口 串口I/O口 TXD RXD T INT P0P3 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 8 頁 共 57 頁 單片機的定時器和計數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計數(shù)器記錄的是單片機外部發(fā)生的事件，由單片機的外部電路提供計數(shù)信號；而定時器是由單片機內(nèi)部提供一個非常穩(wěn)定的計數(shù)信號。其特點是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動態(tài)顯示。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 Y11 2 M H zC22 2 p FC32 2 p FX T A L 1X T A L 2 圖 23 時鐘電路 復位電路的設(shè)計 本系統(tǒng)的復位電 路是采用按鍵復位的電路，如圖 24 所示，是常用復位電路之一。復位后， P0到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。 霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。 （ 2）開關(guān)型霍爾傳感器的特性 如圖 28 所示，其中 BOP為工作點“開”的磁感應(yīng)強度， BRP為釋放點“關(guān)”的磁感應(yīng)強度。 感器的應(yīng)用 按被檢測對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。 如圖 210 所示，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉(zhuǎn)速 [10]。電路如圖 211 所 示： 圖 211 開關(guān)型霍爾傳感器 傳感器的工作原理如圖 212 所示： 信 號放 大 波 形 變 化波 形 整 形 單 片 機 圖 212 傳感器工作原理 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 15 頁 共 57 頁 顯示電路的設(shè)計 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用 液晶 顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： （ 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。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示 等。這就是 LCD 顯示的基本原理。 ③ 漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5?? 右邊為 6?? 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) ?? 直到 32B 顯示完 LCD 就可以得到一個完整 的 漢字。當 RS和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀信號，當 RS為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 16 腳：背光源負極 。 指令 3： 光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，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。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，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。 VL是對比控制引腳，電壓在 0～ 5V 之間， BLA 和 BLK 是背 光電源的正負極，使用時需要連接限流電阻，電流大小可以控制背光亮度。 通過對按鍵和定時器的監(jiān)測，進行按鍵和顯示獨立執(zhí)行，當有按鍵按下根據(jù)按鍵的類型作相應(yīng)的處理，定時 500ms 進行一次顯示更新。當輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳 中斷 0 端輸入， 可以采用兩種定時器，一個定時器定位 1s,一個是計數(shù)器。程序流程圖如圖 32所示： 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 23 頁 共 57 頁 定 時 器 1 s 是 否 到 位是 否 有 脈 沖NNY開 始外 部 中 斷 計 數(shù)計 算 轉(zhuǎn) 速 及 路 程Y數(shù) 據(jù) 存 儲 及 液 晶 顯 示 圖 32 算法流程 顯示子程序的設(shè)計 本設(shè)計采用 LCD 液晶顯示器接口電路，數(shù)據(jù)總線接 STC89C52 單片機的 P0 口，控制引腳 RS 接 口， R/W 接 口。若發(fā)生報警，顯示屏上的值將會停留在最近一次的顯示值，直至復位按鈕按下或按鈕按下。本次設(shè)計中需要的調(diào)試如下： 系統(tǒng)仿真調(diào)試 本次實驗采用的是 uVision2件進行調(diào)試。 uVision2提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于 MCUI/O 引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量 [15]。 因此本設(shè)計的原理圖用的軟件是 protel99。 （ 3） 性差： 若樣機中存在電源故障 ,則加電后將造成器件損壞。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。圖為附錄所示。在以后的學習中，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。 第三、顯示電路可以用液晶顯示器，可以減少電路的復雜程度，使得電路更加美觀。 在畢業(yè)論文設(shè)計過程中 ，本人遇到了許許多多的困難。謝謝你們嘔心瀝血的教導。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題