【正文】 的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，送入單片機(jī)。里程只顯示當(dāng)次行駛的路程。科學(xué)、美觀、合理設(shè)計自行車?yán)锍瘫砼c速度表有一定的實(shí)用價值，它能合理計算出速度及里程數(shù)， 讓人們清楚的知道當(dāng)前的速度、里程等， 使運(yùn)動者運(yùn)動適量，達(dá)到健康運(yùn)動與代步的最佳效果。 本設(shè)計 由于使用了串口液晶顯示以及高效快速算法 ,因而可在節(jié)約系統(tǒng)資源和簡化程序設(shè)計的基礎(chǔ)上保證測量精度和系統(tǒng)實(shí)時性 ，而且 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)。硬件設(shè)計 以 AT89C52 單片機(jī) 為核心 ,主要包括復(fù)位電路、顯示電路、時鐘電路、報警電路的設(shè)計。 主要分為 三 個部分：硬件設(shè)計，軟件設(shè)計和模擬仿真。 本 論文 對設(shè)計當(dāng)中所需 元件 作了詳細(xì)介紹，對設(shè)計中存在的問題進(jìn)行了說明 ， 而后對硬件和軟件部分的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)作了認(rèn)真的分析， 并 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了控制仿真 。在這個背景下，自行車?yán)锍瘫砼c速度表作為自行車的一大輔助工 具迅速發(fā)展起來。 系統(tǒng)設(shè)計概述 本 次 里程 /速度計 的設(shè)計 以 AT89C52 單片 機(jī)為主要 控 件，利用霍爾元件傳感器檢測自行車輪圈的轉(zhuǎn)數(shù)，通過計算和轉(zhuǎn)換，由 LED 數(shù)碼管以 KM、 M/S 顯示里程、速度。并且還可以擴(kuò)充，加入 E2PROM 存儲器芯片 ，則可以實(shí)現(xiàn)全部行駛里程的顯示。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取 m=1。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。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 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。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 自行車?yán)锍趟俣扔?的 設(shè)計 方法與原理 硬件方案設(shè)計 測速 ，首先要解決的是采樣 和時間的問題。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。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。 2）內(nèi)部存儲器 內(nèi)部存儲器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM）和內(nèi)部程序存儲器（ ROM），存儲器是由華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 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。 6）并行 I/O 接口 并行 I/O 接口的數(shù)據(jù)所有位同時傳輸。 顯示主要用 LED顯示器。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽 命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是 8 個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱為共陽極 LED 顯示器 ，如圖 23 所示 ；另一種是 8 個發(fā)光二極管的陰極都連 在一起的，稱為共陰極 LED 顯示器。 軟件方案設(shè)計 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是 目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案。 通過軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計要考慮合理性和可行性，遵循模塊化設(shè)計原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。它是一種可視化的支持多種型號單片機(jī)，并且支持與當(dāng)前流行的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境連接調(diào)試的軟硬件仿真系統(tǒng)。 Proteus 支持許多通用的微控制器，如 PIC系列、 AVR 系列、 8051 系列等；同時它還支持 ARD、 PLD 及各種外圍芯片的仿真，如基于HD44780 芯片的字符 LCD、 RAM 等；具有單步運(yùn)行、斷點(diǎn)設(shè)置等調(diào)試功能；能與常用編譯器如 Keil、 IAR、 Proton 等協(xié)同調(diào)試；有直流電流表 /電壓表、交流電壓表 /電流表、示波器邏輯分析儀、頻率計等虛擬儀器，為仿真中的測量記錄提供了方便；支持圖形化分析功能，具有頻率特性、傅里葉分析等圖形方式，可將仿真曲線精美地繪制出來。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 3 自行車?yán)锍趟俣扔嫷挠布O(shè)計 概述 自行車?yán)锍趟俣扔嫷挠布?電路 設(shè)計 部分是基礎(chǔ)部分，它包括信號的采集、 數(shù)碼管的顯示、報警提示電路和單片機(jī)外圍基本電路的設(shè)計，主要器件是單片機(jī)，傳感器和 LED 數(shù)碼管。其總體結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。其將通用的微處理器和 Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本 [5]。 ～ ： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 AT89C52 系列單片機(jī)有 5個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 可以實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。只要在 INT0 和 INT1 引腳上出現(xiàn)有效低電平時，就激活外部中斷中斷方式。 1，中斷允許控制 CPU 對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器 IE控制的， IE的狀態(tài)可通過 程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為 1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位設(shè)定為 0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。每個中斷源的中斷優(yōu)先級是由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)的狀態(tài)來規(guī)定的。 AT89C52 與其他單片機(jī)的比較 MCS51 單片機(jī)是美國 INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 8031（內(nèi)部沒有程序存儲器，實(shí)際使用方面已經(jīng) 被市場淘汰，早已停產(chǎn)）、 8051（芯片采用 HMOS，功耗是 630mw 是 89C51 的 5 倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場淘汰）和 8751（早已停產(chǎn)）等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在 ， MCS51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品（比如目前流行的 89S5已經(jīng)停產(chǎn)的 89C51 等） 。 在市場上， 89C51 受到了 PIC 單片機(jī)陣營的挑戰(zhàn)， 89C51 最致命的缺陷在于不支持 ISP（在線更新程序）功能，必須加上 ISP 功能等新功能才能更好延續(xù) MCS51 的傳奇。同時， Atmel 不再接受 89CXX 的定單，大家在市場上見到的 89C51 實(shí)際都是 Atmel前期生產(chǎn)的巨量庫存而以。 4) 具有雙工 UART 串行通道。 8） 全新的加密算法，這使得對于 AT89C52的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 霍爾傳感器 的選型 脈沖計數(shù)法是智能測速系統(tǒng)中常用的方法。但是光電編碼器價格較昂貴，霍爾傳感器 價格便宜且具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高等特點(diǎn)，能很好地滿足車輪測速系統(tǒng)設(shè)計的需要。 A44E 霍爾開關(guān)集成電路應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理，采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，它是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、史密特觸發(fā)器，溫度補(bǔ)償電路和集電極開路的輸出級組成的磁敏傳感電路， 其輸人為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個數(shù)字電壓信號 [6]。當(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點(diǎn) (即 BRP即 )時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止， OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) 。我們稱 Bop 為工作點(diǎn)， BRP為釋放點(diǎn) Bop 一 BRP=BH稱為回差。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 A44E 芯片的引腳及功能 霍爾傳感器 A44E 芯片的引腳接線圖見圖 35 所示。霍爾器件的工作電壓不得超過規(guī)定的 Vcc，大部分霍爾開關(guān)均為 OC 輸出。反復(fù) 實(shí)驗(yàn)得出霍爾開關(guān) A44E 導(dǎo)通的距離 r 為 4mm或 5mm。 圖 37 7SEGMPX4CA顯示器 LED 的顯示方法 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用 LED 顯示塊構(gòu)成 N位 LED 顯示器。 LED 顯示器有兩種顯示方式：動態(tài)顯示驅(qū)動和靜態(tài)顯示驅(qū)動。故實(shí)際應(yīng)用時必須增加驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 要顯示某字符，首先要把這個字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字形碼，然后再通過串行口發(fā)送到 芯片 。 單片機(jī)外圍 電路 的 設(shè)計 時鐘電路 與 復(fù)位電路 時鐘 電路 是單片機(jī)的心臟， 它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘 頻率來提高 CUP的速度。 如圖38 AT89C52 的時鐘電路框圖與復(fù)位電路 圖 38 AT89C52的時鐘 電路框圖 與復(fù)位電路 圖中，電容 C C2的典型值是 30pF177。振蕩器的工作受 PD（ ）控制，復(fù)位后以后 PD=0，振蕩器工作，可由軟件置“ 1” PD，使振蕩器停止振蕩，從而使整個單片機(jī)停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。當(dāng)振蕩器起振以后，在 RST 引腳上輸入 2 個機(jī)器周期以上的高電平，器件便進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P3 輸出高電平， RST 上輸入返回低電平以后，便退出復(fù)位狀態(tài)開始工作。 報警 電路的設(shè)計 本次 設(shè)計的報警采用蜂鳴報警，報警的控制由單片機(jī)的 端口控制，系統(tǒng)初始化數(shù)，由軟件清 口。 報警電路如圖 39所示。 、 、 分別用于設(shè)置輪圈的大小 。 其原理圖如 311所示。 和 口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。將根據(jù)里程 寄存器的內(nèi)容計算和判斷行駛里程。在單片機(jī)內(nèi)部有兩個定時 /計數(shù)器，以對其中的計數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計數(shù)的方法，來實(shí)現(xiàn)定時或計數(shù)功能。本設(shè)計采用定時中斷，用于對自行車的速度進(jìn)行計算。在設(shè)計中， 到 為位選通的位選信號， 到 為段選通信號，通過程序，先把所要顯示的數(shù)據(jù)存入暫存單元，然后把數(shù)據(jù)送入與段選通相對應(yīng)的地址，再選通某一個 LED， 逐步完成四個 LED的顯示。其次， 將生成的 .hex 文件 “ 下載 ” 到 51 芯片中，步驟如下：鼠標(biāo) 雙 右擊 AT89C52，出現(xiàn)相應(yīng)元件的屬性對話框。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 44 AT89C52元件屬性框 圖 45 Proteus電路仿真效果圖 此外， Proteus 還可以和 Keil 進(jìn)行聯(lián)調(diào)。引號內(nèi)的名字隨意。再進(jìn)入 Settings，機(jī)子 IP設(shè)為 ，端口號為 8000。利用 Proteus 仿真只需很少設(shè)備，就可以完成小到走馬燈、電子鐘，大到電機(jī)控制系統(tǒng)等單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。使用 Proteus 進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計利大于弊，可以解決單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室硬件投入不足和設(shè)備維護(hù)困難等問題，克服實(shí)驗(yàn)箱硬件電路固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難于改動等局限，有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。對文中提到的算法都進(jìn)行了處理，并得出結(jié)論。 在本裝置的設(shè)計過程中，充分考慮了作為便攜裝置，其電源的提供、功率的損耗、體積的大小、價位的高低、使用的方便性等因素。但也存在一些不足，例如，當(dāng)顯示速度時， 若自行車行駛德太快，則顯示器會顯示得過快，造成模糊的感覺，因此可以將速度定時顯示，使人們能夠清楚的看出速度；而里程也只能顯示當(dāng)次的里程，不能累積，但可以增加一個 E2PRAM，由于 E2PRAM 具有掉電保護(hù)的功能，則可以把里程存入其中，實(shí)現(xiàn)里程的累積下次顯示時，是在其基礎(chǔ)上相加后顯示。 在我遇到難以解決的問題的時候，除了幫我查閱相關(guān)資料外，還給予了詳細(xì)的講解與分析并鼓勵我積極面對困難、善于創(chuàng)新。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但是它卻給我留下了美好的回憶，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，加深了師生的感情和同學(xué)之間的友誼，覺得每一天都是那么充實(shí)和愉快！