【正文】 白老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，誨人不倦的高尚 師德對我影響深遠。為了彌補這一不足，可以在很多方面進一步完善， 可以增加報警提示，顯示騎車人熱量消耗，以及測量騎車人的心跳 等功能。但通過自己的努力學(xué)習(xí)，我克服了這些困難，這樣不僅提高了我獨立解決問題的能力，也提高了我的實踐動手能力。這是一次綜合學(xué)習(xí)電路原理圖設(shè)計、 PCB 板 設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計過程。 圖 脈沖發(fā)生源結(jié)構(gòu) 我們可從硬件的鋁盤上知道兩個過孔之間在圓周上的距離。該系統(tǒng)在自行車后輪的軸處保持著與輪子旋轉(zhuǎn)切面平行的方向延伸附加一個鋁盤，在這個鋁盤的邊沿處挖出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。具體來說，就是在顯示程序中 首先宏定義數(shù)碼 管 A~G 各段對應(yīng)的比特，通過宏定義自動生成段碼表，然后寫 LCD 顯示功能函數(shù)即 LCD_Init、 LCD_DisplayDecimal 兩個函數(shù)，其中 LCD_Init 是初始化顯示屏的函數(shù)， LCD_Display 是在 LCD 上顯示一個帶有小數(shù)點的整數(shù)的函數(shù)。然后對定時器清零，清除中斷標(biāo) 記后繼續(xù)等待中斷 的 再次觸發(fā)。 速度表的軟件設(shè)計主要包括主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、 LCD 顯示子程序、抗抖動程序等幾部分。它需要 56 根線（ 4 根信號線，一根復(fù)位線，早期單片機還需要一根 TEST 線）與24 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 計算機連接 [2]。在 4MUX 驅(qū)動方式中，一個數(shù)字的 8段 分 4 次掃描完成顯示，有 4 個 COM 端，每個 COM 端只控制其中 2 段。從外界看來，這個區(qū)域因為入射出光線弱于入射光線，所以看起來變黑。當(dāng)環(huán)境光入射 時，首先 會 穿 透 過偏振光片。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻 [13]。 20 智能型自行車速度表 MSP430 單片機通過上述時鐘系統(tǒng)的配置產(chǎn)生三種時鐘信號： MCLK、SMCLK、 ACLK。這 3 個振蕩器分別為： （ 1） DCO（數(shù)控 RC 振蕩器）。20 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 圖 電源電路 在圖中， 二極管 D1 為了防止電流倒流。 (1) 7805 是三端線性穩(wěn)壓 集成電路，它的封裝形式為 TO220 只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端輸出端 。當(dāng)管子閉合時， 口輸入一個低電平脈沖；當(dāng)管子斷開時， 口輸入高電平脈沖。 單片機外圍電路設(shè)計 脈沖信號發(fā)生電路 設(shè)計 脈沖信號發(fā)生 原理如下： 在自行車前輪上裝有一只磁鐵，前叉上裝有一只干簧管 。兩舌簧端面相互重疊并有一定的空隙，便于形成接點。 干簧管。使用單片機測速，可以 采用簡單的脈沖計數(shù)法。定時 /計數(shù)器 TA計算相鄰兩次中斷之間的間隔時間即輪圈每轉(zhuǎn)一圈的時間 t，在用周長 L 除 以時間t 即得速度 v。液晶 片 輸出端也可經(jīng)軟件配置為數(shù)字輸出端口。 (7) PXSEL：功能選擇寄存器。應(yīng)該注意的是： ~ 共用一個中斷向量，為多源中斷。所以其引腳的方向要選為輸入 。 (1) PXDIR：輸入 /輸出方向寄存器。常見的鍵盤接口可以直接用端口進行模擬，用查詢或者中斷方式控制 [9]。關(guān)閉該控制位雖然也能關(guān)閉屏幕，但整個 LCD驅(qū)動電路仍在工作，并不能 節(jié)省耗電 [11]。 ? LCDDON： LCD 開關(guān)控制位 ，該位 控制 LCD 定時發(fā)生器和 R33 的開閉。 8 智能型自行車速度表 表 中斷標(biāo)志數(shù)據(jù)表 中斷優(yōu)先級 中斷源 縮寫 TAIV的內(nèi)容 最高 最低 沒有中斷 00H 捕獲 /比較器 1 TACCR1 CCIFG 02H 捕獲比較器 2 TACCR2 CCIFG 04H 捕獲比較器 3 TACCR3 CCIFG 08H(僅 Timer_A5 有 ) 捕獲比較器 X TACCR4 CCIFG 0AH(僅 Timer_A5 有 ) 定時器溢出 TAIFG1 0AH 保留 0CH、 0EH 液晶控制 器 液晶顯示器以其功耗低、體積小、重量輕、低電壓、超薄、顯示的信息量大的優(yōu)點在各種電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。其中，事件 2 是定時器 A 所有中斷中優(yōu)先級最高的 中斷，中斷向量地址為 0XFFF2。一旦相等，就將自動地改變某個指定引腳的輸出電平 [8]。 當(dāng) TACCTL 控制寄存器中 CAP 標(biāo)志置位，則相應(yīng)的 TACCR 處于捕獲模式。 ? CAP：工作模式選擇位。該模式常用于定時計數(shù)不等于 0XFFFF，并且需要產(chǎn)生對稱脈沖波形的場合。當(dāng)計數(shù)值達到 TACCR0 寄存器的值時，捕獲比較控制寄存器 TACCTL0 中的 TACCIFG0 標(biāo)志置位；當(dāng)下一個計數(shù)時鐘到來時，計數(shù)值 TAR中的值變?yōu)?0，重新開始新一輪計數(shù)。 0：無中斷請求； 1：有中 斷請求 當(dāng)輸入時鐘為激活狀態(tài)時，只要 TACTL 寄存器中的 MCX 大于零則啟動定時器；當(dāng)定時器工作模式為增計數(shù)模式或增減計數(shù)模式，將 TACCR0 寄存器的值設(shè)為零，可以將定時器暫停，再將 TACCR0 寄存器的值設(shè)置為非零值，又可以啟動定時器，這是定時器計數(shù)值總是從零開始增加。 定時器 A 工作模式 與 定時器 A 中的計數(shù)器部分相關(guān) 寄存器包括 TACTL 和 TAR。 定時器 定時器 模塊 在 MSP430 系列單片機中帶有功能強大的定時器資源 ， 利用 MSP430 單片機的定時器可以用來實現(xiàn)計時，延時，信號頻率測量，信號觸發(fā)檢測，脈沖脈寬信號測量， PWM 信號發(fā)生 。 MSP430 超低功耗單片機以其卓越的性能和較高的性能價格比，使其在許多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其主要應(yīng)用有以下幾點： (1) 智能儀器儀表方面。例如太陽能電池、信號線竊電、電纜附近磁場、溫差能量、射頻輻射、人體運動的動能等。 MSP430 系列單片機不僅提供了強大的運算能力（ 16 位 CPU，目前最高能達到每秒 25 兆指令），而且能夠以極低的功耗運行，并具有豐富的內(nèi)部資源和各種模擬電路接口。 第五， TI公司具有雄厚的模擬技術(shù)實力。這為學(xué)習(xí)和開發(fā) MSP430 單片機提供了便利。 MSP430 單片機最顯著的特點是能夠超低功耗運行。 (3) 高性能模擬技術(shù)。2 智能型自行車速度表 具體的硬件電路包括 MSP430 單片機的外圍電路以及顯示電路。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，自行 車日益成為人們 的一種健身休閑方式，其舒適性及多功能性成為追逐的目標(biāo)。采用 MSP430 單片機作為定時計數(shù)器核心，由干簧管產(chǎn)生脈沖信號，實現(xiàn)對速度 的 測量。論文首先介紹了速度表的基本原理，包括傳感器的選擇以及 MSP430 單片機芯片。自行車速度表即為自行車愛好者的追逐目標(biāo)之一。 軟件設(shè)計包括：芯片的初始化程序、 中斷子程序、數(shù)據(jù)處理程序、顯示子程序，軟件設(shè)計的思想的主要是自上 而下，模塊化設(shè)計，各個子模塊逐一設(shè)計。 12 位 ADC 有很高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達 200kb/s，適用于大多數(shù)數(shù)據(jù)采集的場合；另外模擬比較器可以進行模擬電壓的比較等。除了超低功耗特性以外 ，MSP430 單片機還有許多其他特點 首先， MSP430 單片機引入了“時鐘系統(tǒng)”的概念。同一家族中不同型號的單片機，實際上就是不同功能模塊的組合。在 MSP430 單片機家族中，豐富的、性能 卓越的模擬設(shè)備是一大特色。這使得 MSP430 單片機不僅能夠處理數(shù)字信號，還能夠?qū)δM信號進行采集或處理。這種利用天然能源、無需額外供電的系統(tǒng)也是超低功耗系統(tǒng)的應(yīng) 用發(fā)展方向之一。由于 MSP430 系列單片機不僅提供了強大的運算能力而且能夠以極低的功耗運行，并具有豐富的內(nèi)部資源和各種模擬電路接口，這使得 MSP430 系列單片機越來越多地應(yīng)用于各種儀器儀表中，使儀器儀表的智能化程度得到提高，硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化，從而提高了儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，減小了 體積，提高了性價比 [2]。 MSP430 的定時器主要分為 4 部分： ，基本定時器， 看門狗定時器，定時器 A，定時器 B。 TACTL：控制寄存器。 上面也談到了定時器 A 的工作模式，實際上，定時器 A 有 4 種工作模式 。 (3) 連續(xù)計數(shù)模式。增減計數(shù)模式也要使用 TACCR0 寄存器，定時器啟動后，計數(shù)器的計數(shù)值根據(jù)輸入時鐘遞增。 0： 比較模式； 1： 捕獲模式 ? CCIE：捕獲 /比較模塊中斷允許位。捕獲輸入信號由 TACCTL 寄存器中的 CCIS 選擇，捕獲邊沿有 CM 位選擇。比較模式下有 8 種改變電平的規(guī)律可以選擇，從而無需 CPU 干預(yù)的情況下輸出 PWM 調(diào)制、可變單穩(wěn)態(tài)脈沖、移向方波、相位調(diào)制等常用波形。其余三種事件具有同一個中斷向量地址，所以稱為多源中斷。 MSP430FE427 單片機中加入了段 碼 式液晶驅(qū)動模塊。 0 LCD 時序發(fā)生器和 R33 關(guān)閉， COM 線與段驅(qū)動端低電平。 當(dāng)單片機進入 LPM4 休眠模式時， OSCOFF 會被置 1。由于 MSP430 的端口只有數(shù)據(jù)口，沒有狀態(tài)口或控制口，在實際應(yīng)用中，如在查詢式輸入 /輸出傳送時，可以用端口的某一位或者幾位來傳送狀態(tài)信息通過查詢對應(yīng)位的狀態(tài)來確定外設(shè)是否處于 “ 準(zhǔn)備好 ” 狀態(tài)。 8 位相互獨立，可以分別定義 8 個引腳的輸入 /輸出方向。(3) PXOUT：輸出寄存器。當(dāng)任一事件引起第二章 單片機的原理及應(yīng)用 11 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 的中斷進行處理時， ~ 不會自動復(fù)位，必須由軟件來判斷是對哪一個事件，并將相應(yīng)的標(biāo)志復(fù)位。 P1， P2 兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過復(fù)用 P1， P2 引腳的方式來實現(xiàn)。 10 智能型自行車速度表 第 三 章 速度表 總體 設(shè)計 方案 課題的原理分析與實現(xiàn) 這次課題的任務(wù)是在自行車行進過程中測出自行車的速度并顯示出來。 要求達到的各項指標(biāo)及實現(xiàn)方法如下： 1 利用 干簧管 產(chǎn)生 低電平 脈沖信號。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機 將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。干簧管是一種磁敏的有觸點 無源電子開關(guān)元件 ，應(yīng)用在里速度表上的原理與開關(guān)型霍爾傳感器類似 。舌簧端面觸點鍍有一層貴金屬，如 銠或釕，是開關(guān)具有穩(wěn)定的特性和極長的使用壽命。每次磁鐵劃過干簧管時，都會使之吸合一次。 對方案 1 電路圖可知 ，由于管子斷開時無信號輸入，這樣使管腳懸空，脈沖 電路 的 穩(wěn)定性較差；對方 案 2 電路圖，上拉電阻的接入一方面起著限流的作用，另一方面又使 口始終有信號輸入，這樣使得脈沖電路較穩(wěn)定。它 有一系列固定的電壓輸出 ， 應(yīng)用非常廣泛。 C1 和 C2 分別為輸入端和輸出濾波電容 。它在芯片內(nèi)部 ,不用時可以關(guān)閉。 MCLK： 系統(tǒng)主時鐘。 本次設(shè)計中，使用 的手表晶振作為外部 時鐘。 在透明電極不加電壓的情況下，液晶所在空隙屋電場，液晶分子呈自由狀態(tài)，對光線沒有偏轉(zhuǎn)22 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 作用。因此通過改變電極驅(qū)動電壓可以調(diào)節(jié)對比度。在上玻璃板，每個 COM 端與 2個筆畫段連接；下板每個 SP 端與 4 個筆劃段連接，通過公共端與 SP 端之間的電壓差可以分別控制 8 個筆畫段。 JTAG 調(diào)試接口標(biāo)準(zhǔn)要求采用雙排 14 針連接器，各管腳定義如下表 所示： 表 JTAG 管腳 管腳 定義 功能 管腳 定義 功能 1 TDO JTAG 數(shù)據(jù)出 2 VCCO 電源輸出至目標(biāo)板 3 TDI JTAG 數(shù)據(jù) 入 4 VCCI 目標(biāo)對 JTAG 供電 5 TMS JTAG 模式選擇 6 CLK 對目標(biāo)板提供時鐘 7 TCK JTAG 時鐘 8 TEST 目標(biāo)板進入調(diào)試模式 （早期芯片才使用） 9 GND 地線 10 NC 未用 11 RST 復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng) 12 NC 未用 13 NC 未用 14 NC 未用 其中 TDI、 TDO、 TMS、 TCK 四根信號線要與單片機對應(yīng)功能的管腳連接，RST 信號要與單片機的復(fù)位腳連接。上電由主程序初始化后開啟中斷等待檢測信號的輸入，并送當(dāng)前運行時間信息給顯示子程序。數(shù)據(jù)處理子程序得到 兩次中斷的 時間 間隔 信息后通過用戶26 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 設(shè)置的用自行車車輪 周長計算出 自行車 當(dāng)前運行速度 ， 并 送往顯示子程序 顯示 。最后在中斷子 程序中調(diào)用這兩個函數(shù)即 可以將所測得速度顯示出來。每當(dāng)鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。而這個距離 M正好為計算速度和距離起到了基本的數(shù)據(jù)儲備作用。我了解和掌握 了 MSP