【正文】 情。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 : 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 3 2 系統(tǒng)原理概述 系統(tǒng)原理總概述 本系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理 電路、單片機(jī) AT89C205 LCD 顯示模塊、開(kāi)關(guān)按鍵 ,報(bào)警模塊和系統(tǒng)軟件組成。不同的按鍵方式，液晶顯示器會(huì)顯示不同的數(shù)據(jù)。 A T 8 9 C 5 1信 信 信信 信 信 信S T 1 1 0 1L C D 1 6 0 2信 信 信 信 圖 31 系統(tǒng)硬件框圖 采集信息部分以及傳感器的選擇 信息 采集部分可以選用的傳感器種類一很多，例如磁感應(yīng)傳感器，光電感應(yīng)傳感器，金屬傳感器等。為此可以制作一個(gè)遮光葉片如圖 33 所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 470R1R2光電傳感器VCC脈沖 圖 34 傳感器外圍電路 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 7 輪脈沖檢測(cè)與轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計(jì)采用了 ST1101 紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。 本設(shè)計(jì)在鋁盤過(guò)孔的設(shè)計(jì)上采用 9 個(gè)過(guò)孔，從而留下了 8 個(gè)同等的間距這樣在以后的軟件設(shè)計(jì)中能夠較為方便的計(jì)算出速度里程。輸入的信號(hào)只要幅度大于 VT+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。 3233343536373839VCC402122232425262728ALE/PROG30PSEN29EA/VPP3112345678REST91011121314151617XTAL218XTAL119GND20U5ALEPSENRSTA10A11A12A13A14A15A16A17D10D11D12D13D14D15D16D17VCCB10B11B12B13B14B15B16B17C10C11C12C13C14C15C16C17 圖 38 AT89C51 引腳圖 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及控制 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加 1 計(jì)數(shù)器（ 16 位），由高 8 位和低 8 位兩個(gè)寄存器組成。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由 M1M0 進(jìn)行設(shè)置。 TF1 也可以用軟件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一樣。 表 35 位 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)地址： 88H EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IE EX0()，外部中斷 0 允許位； ET0()，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 中斷允許位； EX1()，外部中斷 0 允許位； ET1()，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 中斷允許位； ES（ )，串行口中斷允許位； EA ()， CPU 中斷允許（總允許）位。單片機(jī)復(fù)位通過(guò)按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動(dòng)復(fù)位。晶振電路部分電路連接如圖 311 所示。 LCD1602 以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、 超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 16 顯示模式設(shè)置： (初始化 ) 0011 0000 [0x38] 設(shè)置 162 顯示， 57 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化 ) 0000 1DCB D 顯示 (1 有效 )、 C 光標(biāo)顯示 (1 有效 )、 B 光標(biāo)閃爍 (1 有效 ) 0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后 地址指針加 1 amp。但每個(gè)按鍵都需要占用一根 I/O 口線，適用于按鍵數(shù)量少的鍵盤。同時(shí)可以從 TL0 寄存器知道在兩秒內(nèi)單片機(jī)檢測(cè)到的 N 個(gè)脈沖。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)，下面就其主要部分分別加以分析。速度較高時(shí)，測(cè)得的周期較小，誤差所占的比例變大，所以 T 法宜測(cè)量低速。所以將會(huì)產(chǎn)生 8 個(gè)方波，既每輸出 8 個(gè)方波代表自行車轉(zhuǎn)動(dòng)了一周。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)，即表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值已滿，這時(shí)就以計(jì)數(shù)溢出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求，去置位一個(gè)溢出標(biāo)志，作為單片機(jī)接受中斷請(qǐng)求的標(biāo)志。當(dāng)該引腳為高電平時(shí) ,系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，要一直到該引腳出現(xiàn)低電平時(shí)才開(kāi)始測(cè)周期。 里程計(jì)算子程序 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。下為瞬時(shí)速度處理子程序流程圖： 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 22 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信 信信 信信 信 信 信信 信YN 圖 43 速度處理子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 液晶顯示是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，為了讓顯 示的內(nèi)容更豐富，顯示更合理，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，里程表需要顯示速度、里程、時(shí)間等。通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?/速度的計(jì)算功能，并用 LCD 顯示， 設(shè)脈沖總數(shù)為 m，車輪周長(zhǎng)為 C，車輪轉(zhuǎn)一周輸出脈沖數(shù)為 n，車輪行駛時(shí)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為 T0，則 里程 （ S） 與速度 （ v） 分別根據(jù)以下公式 求得： S=m*C/n v=C/T0 根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。 二．設(shè)計(jì)特點(diǎn) （ 1）利用紅外傳感器作信號(hào)采集單元，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤會(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。本系統(tǒng)采用的晶振為 12MHz，所以一個(gè)機(jī)器周期 Tcy=12/f=1us。 sbit P22=P2^2。 unsigned long qs,sj,totallc,pjsd,ssji,sji,sjiold,aa,sd2,mxsd,mxsd2,tc,A ,B。 } /**************************************void dispone()******************************* 該函數(shù)的作用是向 LCD 寫數(shù)據(jù)并顯示出來(lái) . ***********************************************************************************/ void dispone(dat) {P0=dat。 RS=0。 //設(shè)置開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo) } /****************************************void dispmore()******************************** 該函數(shù)的作用是向 LCD 寫入一串?dāng)?shù)據(jù) ,并把數(shù)據(jù)串顯示出來(lái) . ******************************************************************************************/ void dispmore(line,row,uchar dat[],i) //格式為 dispmore(第幾行，第幾列，開(kāi)始要顯示 的光電式速度里程表設(shè)計(jì) 33 字符地址，顯示幾個(gè)字符） 。 ++。 s++。//秒個(gè)位 wr(0xc1)。m39。 dispone(39。 dispone(qw+0x30)。 TH1=0xb1。)。 dispone(ww+0x30)。)。 dispone(39。//時(shí)個(gè)位 qw=sj%3600/600。 while((i)!=0amp。 // 第一行第一列對(duì)應(yīng)的 RAM 的地址位為 0x80H wr()。 } /***************************************void init_LCD()******************************* 該函數(shù)的作用是初始化 LCD. *****************************************************************************************/ void init_LCD() {wr(0x01)。 E=1。 RS=0。 sbit RW=P3^6。 （ 4）測(cè)量的精度有待改善，當(dāng)速度很慢時(shí)，輸入的脈沖次數(shù)較 少，用頻率測(cè)量法則有很大的誤差。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特光電式速度里程表設(shè)計(jì) 25 點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。其中里程的值為當(dāng)前行駛的里 程。 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 圖 44 顯示流程圖 階段里程是指本次自行車所走過(guò)的路程，階段平均速度為階段里程與階段時(shí)間的比值，軟件編程的主要變量為：階段行駛里程（ m）、階段時(shí)間、瞬時(shí)速度（ m/s）、最大速度（ m/s）、階段平均速度（ m/s）、總里程（ km 或 m）。里程 處理子程序流程圖如圖 42 所示。測(cè)周期過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生定時(shí)器 T0 的中斷，每發(fā)生一次中斷則將R0 寄存器加一，因此 R0 實(shí)際上是周期值的高字節(jié)。本設(shè)計(jì)采用定時(shí)中斷，對(duì)自行車的里程和速度進(jìn)行計(jì)數(shù)?？偫锍虜?shù)會(huì)自動(dòng)保存到單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)自行車行駛，單片機(jī)開(kāi)機(jī)經(jīng)過(guò)初始化后顯示出來(lái)，這樣以來(lái)用戶可以清楚的知道自己的車子已經(jīng)運(yùn)行了多少公里了。實(shí)際中，誤差控制在幾米之內(nèi)，相對(duì)于整個(gè)里程來(lái)說(shuō)不是很大。速度較低時(shí)，因測(cè)量時(shí)間內(nèi)的脈沖 數(shù)變少，誤差所占的比例會(huì)變大，所以 M 法宜測(cè)量高速。至于里程的計(jì)算，根據(jù)速度計(jì)算的相加即可得到目前的總里程數(shù)。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè) 引腳電平來(lái)決定是否啟動(dòng)測(cè)量頻率程序。報(bào)警電路圖如圖 314 所示。因?yàn)?1602 識(shí)別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，其指令具體功能介紹如下： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。至于兩個(gè)電容的大小，它是根據(jù)晶振廠家提供的晶振要求選值的，換句話說(shuō)，晶振的頻率就是在它提供 負(fù)載電容下測(cè)得，能最大限度的保證頻率值誤差。 C10UFSVCCresetR210KR110K1 2 圖 310 AT89C51 復(fù)位電路 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種 。只要 RST 保持高電平，則 89C51 循環(huán)復(fù)位。所以，用軟件可控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。 T1 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 TF1 為 1。 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于 T0，高四位用于 T1。只要施密特觸發(fā)器的 VT+ 和 VT 設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果。由于放大器的放大功能降低了對(duì)待測(cè)信號(hào)的 幅度要求，因此，系統(tǒng)能對(duì)任意大于 的正弦波和脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。每當(dāng)鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。在同等高度的輻條上貼上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等間距的小孔，這樣當(dāng)小孔經(jīng)過(guò)光敏電阻時(shí)，光敏電阻根據(jù)光電流的變化發(fā)出脈沖， 從而測(cè)量里程。它廣泛應(yīng)用 于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化 。并且在速度高于一定的值時(shí)可自動(dòng)向用戶報(bào)警，從而達(dá)到智能速度里程表。 本設(shè)計(jì)就是針對(duì)騎自行車的人們?cè)谛羞M(jìn)中不能很好的把握自己達(dá)到了多大的速度，行駛了多遠(yuǎn)的距離而設(shè)計(jì)的。指針偏轉(zhuǎn)角與車速成正比，因而可用其表示車速。在中國(guó)這種情況也在慢慢發(fā)生變化。而且人們希望自行車的娛樂(lè)、休閑、鍛煉的功能越來(lái)越多，能帶來(lái)大家更多的健康與快樂(lè)。 方案 采用了一種以單片機(jī) AT89C51 為主控機(jī)，使用光電傳感器進(jìn)行自行車?yán)锍獭⑺俣葴y(cè)量的裝置。傳感器將不同車速產(chǎn)生的不同頻率的脈沖信號(hào)輸入到單片機(jī)進(jìn)行控制與計(jì)算，再采用 LCD 液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，使得自 行車的速度與里程數(shù)據(jù)能直觀的顯示給使用者。在這個(gè)背景下，自行車?yán)锍瘫碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具迅速發(fā)展起來(lái)。因此愛(ài)好自行車運(yùn)動(dòng)的人需要一款里程表，以知道自己的運(yùn)動(dòng)情況。 機(jī)械式車速表的缺陷是明顯的。以往的里程表只能進(jìn)行測(cè)量速度，里程，時(shí)間，溫度等數(shù)據(jù)，雖然能實(shí)現(xiàn)很多的功能，但是其中的一些功能不適合自行車業(yè)余愛(ài)好者，浪費(fèi)資源，而且性價(jià)比也低，而且也不能很好的把握當(dāng)前運(yùn)動(dòng)量， 從而不能很好的實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)和鍛煉的效果。 系統(tǒng)硬件組成原理 系統(tǒng)硬件由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī) AT89C205系統(tǒng)化 LCD 顯示模塊、