【正文】 片上，稱之為霍爾傳感器 . 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 12 頁 共 57 頁 A 4 4 E1 2 3 圖 26 霍爾傳感器 霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如圖 26 所示，是其中一種型號的外形圖。 另外還有一種“鎖鍵型”（或稱“鎖存型”）開關(guān)型霍爾傳感器，其特性如圖 29 所示： 圖 29 鎖鍵型開關(guān)型霍爾傳感器 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動作點(diǎn) Bop時，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，而在外磁場撤消后，其輸出狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到 BRP時，才能使電平產(chǎn)生變化。 本設(shè)計(jì)采用的開關(guān)型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬，工作可靠，價格便宜，因此獲得極為廣泛的應(yīng)用。 （ 3） 體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。例如屏的第一行的亮暗由 RAM區(qū)的 000H—— 00FH的 16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H）=FFH 時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ?? （ 00EH）=00H，（ 00FH） =00H 時，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8條暗線組成的虛線。 第 5 腳： R/W 為寄存器選擇，高電平時進(jìn)行讀寫操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 和 兩個引腳分別接兩個開關(guān)，通過調(diào)節(jié)這兩個開關(guān)，可以改變輪圈的半徑。 里程 S=周長 L*圈數(shù) n 速度 V=周長 L/t 通過計(jì)數(shù)外部中斷的脈沖數(shù)，每經(jīng)過 1s 進(jìn)行一次監(jiān)測，從而得出速度，并計(jì)算出路程，再通過液晶 1602 顯示。軟件調(diào)試是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試 ,除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯誤外 ,也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障校時電路。在國內(nèi) PROTEL 軟件較易買到，有關(guān) PROTEL 軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤 ,重點(diǎn)檢查系統(tǒng)的總線或其他信號線之間是否存在相互的短路。通過此次設(shè)計(jì)，本人學(xué)到了很多老師課上沒教的知識，如霍爾元件，液晶顯示器等的管腳及其功能，了解了它們的用法、 原理、接口電路 及其 應(yīng)用程序， 進(jìn)一步加強(qiáng)了本人的 專業(yè)基礎(chǔ)知識和相關(guān)專業(yè)課程知識，提高 了本人的動手能力，能將所學(xué)知識運(yùn)用在實(shí)際生活中 ；培養(yǎng)獨(dú)立自主、綜合分析的思維與創(chuàng)新能力 。Farm Transporter,20xx， 12（ 5）： 1215. [9]趙亮 .液晶顯示模塊 LCD1602 應(yīng)用 [J].電子制作 ,20xx,17（ 3） :1215 . [10]王鎖弘 .電子車速 里程表的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方案 [J].國外電子元器件 ,20xx,14（ 5）： 78. [11]陳雪麗 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]. 西安 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 20xx. [12]LvQuan. Modern sensor principle and application[J]. The first edition. Beijing: tsinghua university press. 20xx,10(5): 35. [13]鄧燕妮 ,常小科 ,劉輝琴等 .基于 51 單片機(jī)控制的液晶顯示技術(shù) [J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ,20xx,12(3)： 2225. [14]蔡康松 ,段杏林 .基于單片機(jī)字符型液晶顯示模塊控制設(shè)計(jì) [J].黃山學(xué)院學(xué)報(bào) ,20xx,5（ 6）： 1015. [15]尹勇強(qiáng) .uVision2 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)指南 [M]. 北京 :航空航天大學(xué)出版 社 ,20xx. 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 30 頁 共 57 頁 致 謝 通過這幾個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓本人按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。他們在本人設(shè)計(jì)中給了許多寶貴的意見和建議。最后，感謝本人的父母。在此要感謝本人的指導(dǎo)老師王老師的悉心幫助和對本人耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，本人的畢業(yè)論文較為復(fù)雜煩瑣，但是王老師仍細(xì)心地糾正圖中的錯誤。 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中， 三 個需要解決的關(guān)鍵問題都得到了解決： 第一、電源可以通過網(wǎng)上購買 USB 充電器 5v 電源適配器，更方便進(jìn)行測試。 接通 5v 電源，液晶顯示器會顯示速度為 0，當(dāng)磁 鐵靠近霍爾元器件時，就會顯示速度的值，不停的靠近霍爾傳感器，速度的值就會越來越大。圖見附錄 2所示 。它是 Keil Software 公司推出的一款可用于多種 8051MCU 的集成開發(fā)環(huán)境（ IDE），該 IDE 同時也是 PK51及其它開發(fā)套件的一個重要組件。 E 接 口。程序流程圖如圖 31 所示： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 22 頁 共 57 頁 5 0 0 m s 是 否 到是 否 按 鍵 按 下YN開 始初 始 化 數(shù) 據(jù) 及 端 口按 鍵 處 理 并 保 存 數(shù) 據(jù)時 間 計(jì) 數(shù) 及 數(shù) 據(jù) 顯 示Y 圖 31 軟件總體流程圖 A44E 輸出端 OUT 連到單片機(jī)外部中斷 T0 上，用磁鐵靠近 A44E，輸出端產(chǎn)生一個低電平信號，使 CPU 產(chǎn)生一次中斷計(jì)一次數(shù)。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。高電平表示有效，低電平則無效。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 ② 字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位 為“ 1” ，其它的為 “0” ，為 “1” 的點(diǎn)亮，為 “0” 的不亮。 顯示器 LCD1602 的介紹 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通 用 器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(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(xué)量來進(jìn)行檢測和控制 [11]。 （ 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。 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(jī)有效地復(fù)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。 單片機(jī)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(jī)。 圖 21 單片機(jī)內(nèi)部結(jié) 構(gòu)示意圖 （ CPU） 中 央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運(yùn)算和控制功能。通過頻率計(jì)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(jī)的外部中斷計(jì)數(shù)器 T0，產(chǎn)生一次中斷，圈數(shù)加一。干簧管的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉和安裝簡易，缺點(diǎn)是比較脆弱和不夠穩(wěn)定。把紅外對管分別安裝在自行車車輪的兩側(cè)，當(dāng)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(jī)根據(jù)此信號可計(jì)算里程、速度等。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(yùn)作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選 [8]。 52 系列的 單片機(jī) 計(jì)數(shù)器為三個 16 位計(jì)數(shù)器，中斷源為 8 個。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(jìn)行測量 、利用編碼器對車輪的圈數(shù)進(jìn)行測量、利用霍爾傳感器對里程進(jìn)行測量、利用干簧管型傳感器測量里程。 具體的硬件電路包括 STC89C52 單片機(jī)的外圍電路以及 LCD 液晶 顯示電路 、霍爾檢測電路 等。 本設(shè)計(jì)介紹了一種基于單片機(jī)控制的簡易自行車速度以及里程計(jì)算系統(tǒng)，包括自行車?yán)锍瘫淼挠布?gòu)成，軟件邏輯以及程序代碼。 它的作用是將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量的形式。 單片微型計(jì)算機(jī)是制作在一塊集成電路芯片上的計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)，又稱微控制器。 (2)速度怎樣采樣。里程及速度的測量，是經(jīng)過 STC89C52 的定時 /計(jì)數(shù)器測出 定時 1s 會計(jì)數(shù)幾個脈沖 ，再經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算得出，其結(jié)果通過 LCD 液晶 顯示器顯示出來。 單片機(jī)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(jì)算機(jī)以其體積小、性價比高、功能強(qiáng)、可靠性高等獨(dú)有的特點(diǎn)，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。 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。 、 便于擴(kuò)展 。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(diǎn)?；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。系統(tǒng)方框圖如圖 11所示。 若速度大于所設(shè)定的值，則 口輸出低電平， LED 警示燈亮，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。 /計(jì)數(shù)器 定時 /計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 8 頁 共 57 頁 單片機(jī)的定時器和計(jì)數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事件，由單片機(jī)的外部電路提供計(jì)數(shù)信號；而定時器是由單片機(jī)內(nèi)部提供一個非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)信號。 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。 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(fù)位電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的復(fù)位電 路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 24 所示，是常用復(fù)位電路之一。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。 （ 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(diǎn)“開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度， BRP為釋放點(diǎn)“關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 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(jì)數(shù)器），若接入頻率計(jì)，便可測出轉(zhuǎn)速 [10]。 在單片機(jī)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(diǎn)： （ 1） 顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個點(diǎn)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(diǎn)。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示 等。 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(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)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(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)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。 第 16 腳：背光源負(fù)極 。 指令 5：光標(biāo)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(biāo)。 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(fù)極，使用時需要連接限流電阻，電流大小可以控制背光亮度。當(dāng)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(jì)數(shù)器。若發(fā)生報(bào)警，顯示屏上的值將會停留在最近一次的顯示值，直至復(fù)位按鈕按下或按鈕按下。 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]。 （ 3） 性差： 若樣機(jī)中存在電源故障 ,則加電后將造成器件損壞。圖為附錄所示。 第三、顯示電路可以用液晶顯示器，可以減少電路的復(fù)雜程度，使得電路更加美觀。謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)