【正文】 在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師，是 他 的耐心教導(dǎo)，和不厭其煩地講解，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 展望 本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。 5 系統(tǒng)調(diào)試與分析 25 圖 原理圖設(shè)計(jì)流程圖 新建設(shè)計(jì)文檔 設(shè)置編輯環(huán)境 原理圖布線 放置元器件 電器檢查 建立網(wǎng)絡(luò)表 是否合格？ 結(jié)束 Y 存盤、報(bào)表輸出 調(diào)整 N 開始 26 6 結(jié)論與展望 結(jié)論 該課題的主要任務(wù)是開發(fā)一個(gè)以 MCS51 單片機(jī)為核心的自行車的速度里程表。 在構(gòu)思好電路原理圖和編好程序之后就要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)仿真，原理圖的具體設(shè)計(jì)流程如圖 所示。 點(diǎn)亮里程指示燈 開始 將車圈數(shù)轉(zhuǎn)換成里程 顯示里程值 返回 22 圖 速度處理子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 采用動(dòng)態(tài)掃描顯 示接口電路，動(dòng)態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的 8 個(gè)筆劃段 ah同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立地受 I/O 線控制。 圖 中斷子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì) 1. 里程計(jì)算子程序 關(guān)中斷 開始 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 開中斷 中斷處理 關(guān)中斷 現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù) 開中斷 中斷返回 4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計(jì) 21 外中斷 0 服務(wù)程序用于對(duì)單片機(jī) 口輸入的圈脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計(jì) 19 圖 主程序流程圖 開始 初始化 =1? N =1? =1? =1? 出錯(cuò)提示 將車圈周長(zhǎng)調(diào)入 21H 開中斷，啟動(dòng)定時(shí)器 =1? 調(diào)用里程處理子程序 調(diào)用速度處理子程序 N N N Y Y Y Y N Y 20 中斷子程序的設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷是為滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)的需要而設(shè)置的。 、 、 和 口分別用于設(shè)置輪圈的大小，低電平有效。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，從而更快地解決問題。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約 1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型 “8”的各個(gè)筆畫段，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為 dp 發(fā)光二極管。上電時(shí)，剛接通電源，電容 C相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機(jī)自動(dòng)復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行 過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕即可。此外，如果單片機(jī)有串行通信，則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。經(jīng) 74LS74二分頻后的信號(hào)輸入到 1INT ，內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器測(cè)得每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，通過計(jì)算即可得里程值和即時(shí)速度。 74LS74 芯片的介紹 74LS74 是 D 觸發(fā)器的一種 ,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端 A0、 A1 和 A2 可以實(shí)現(xiàn)將最多 8 個(gè) 24C02 器件連接到 總線上。 TR1 由軟件置 1 或清 0。 TCON TF1（ ）定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 GATE：門控位。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 中的相應(yīng)的狀態(tài)來規(guī)定的。在這種方式下，在兩個(gè)相3 自行車的速度里程表硬件電路設(shè)計(jì) 11 鄰機(jī)器周期內(nèi)， 0INT 和 1INT 引腳 電平發(fā)生變化，即在第一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為高電平，第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。 P3 的 8 條口線都定義有第二功能，如表 所示 對(duì)于有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片 (例如 87C51)，為寫入程序須提供專門的編程脈沖和編程電源。當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)， 對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA 信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。 ～ ： P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 I/O 接口 串行 I/O 口的數(shù)據(jù)各位按順序傳輸，其特點(diǎn)是需要一對(duì)傳輸線，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。 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(jiǎn)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 Memory)、只讀存儲(chǔ)器 ROM(Readonly Memory)、基本輸入 /輸出 (Input/Output)接口電路。在電源端加電壓 Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)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(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)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(shì)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。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(cè)和控制。 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。 顯示子程序是將 數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。 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。 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(cè)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。 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。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計(jì)中取 m=1。 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。 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。 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。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。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。 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)。 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)。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。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。 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。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(cè)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)。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?；魻栃?yīng)原理圖如圖 所示。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。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。 AT89C52 管腳圖如圖 所示。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 10 VSS：地線。電平觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求是低電平有效。IE 寄存器各位的定義如下。 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。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有 4 種工作方式，由 M1M2 進(jìn)行設(shè)置。 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。 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。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。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。 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。 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。只有當(dāng) RET 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號(hào)。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示接口電路，動(dòng)態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的