【正文】 片上，稱之為霍爾傳感器 . 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書 (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”）開關型霍爾傳感器，其特性如圖 29 所示： 圖 29 鎖鍵型開關型霍爾傳感器 當磁感應強度超過動作點 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強度達到 BRP時，才能使電平產生變化。 本設計采用的開關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)的內容決定，當（ 000H）=FFH 時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點；當（ 3FFH） =FFH 時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（ 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，高電平時進行讀寫操作，低電平時進行寫操作。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 8： DDRAM 地址設置。 和 兩個引腳分別接兩個開關，通過調節(jié)這兩個開關，可以改變輪圈的半徑。 里程 S=周長 L*圈數 n 速度 V=周長 L/t 通過計數外部中斷的脈沖數，每經過 1s 進行一次監(jiān)測，從而得出速度，并計算出路程，再通過液晶 1602 顯示。軟件調試是利用開發(fā)工具進行在線仿真調試 ,除發(fā)現和解決程序錯誤外 ,也可以發(fā)現硬件故障校時電路。在國內 PROTEL 軟件較易買到，有關 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。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。通過此次設計，本人學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 應用程序， 進一步加強了本人的 專業(yè)基礎知識和相關專業(yè)課程知識，提高 了本人的動手能力，能將所學知識運用在實際生活中 ；培養(yǎng)獨立自主、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 里程表的單片機實現方案 [J].國外電子元器件 ,20xx,14（ 5）： 78. [11]陳雪麗 .單片機原理及接口技術 [M]. 西安 :化學工業(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 單片機控制的液晶顯示技術 [J].工業(yè)控制計算機 ,20xx,12(3)： 2225. [14]蔡康松 ,段杏林 .基于單片機字符型液晶顯示模塊控制設計 [J].黃山學院學報 ,20xx,5（ 6）： 1015. [15]尹勇強 .uVision2 單片機應用開發(fā)指南 [M]. 北京 :航空航天大學出版 社 ,20xx. 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 30 頁 共 57 頁 致 謝 通過這幾個月來的忙碌和學習，本次畢業(yè)論文設計已接近尾聲，作為一個大學生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導老師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持，讓本人按時完成了這次畢業(yè)設計。他們在本人設計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老師王老師的悉心幫助和對本人耐心而細致的指導，本人的畢業(yè)論文較為復雜煩瑣，但是王老師仍細心地糾正圖中的錯誤。 在本次的畢業(yè)設計過程中， 三 個需要解決的關鍵問題都得到了解決： 第一、電源可以通過網上購買 USB 充電器 5v 電源適配器，更方便進行測試。 接通 5v 電源，液晶顯示器會顯示速度為 0，當磁 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： 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書 (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 據 及 端 口按 鍵 處 理 并 保 存 數 據時 間 計 數 及 數 據 顯 示Y 圖 31 軟件總體流程圖 A44E 輸出端 OUT 連到單片機外部中斷 T0 上，用磁鐵靠近 A44E，輸出端產生一個低電平信號，使 CPU 產生一次中斷計一次數。 指令 10：寫數據。高電平表示有效，低電平則無效。 第 6 腳： E 端為使能端，當 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雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 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品的通 用 器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、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、轉數、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制 [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 引腳出現高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機有效地復位。 本文所用的是 內部方式的時鐘電路 ， 如圖 23所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。 單片機的引腳功能介紹 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。 圖 21 單片機內部結 構示意圖 （ CPU） 中 央處理器是單片機最核心的部分，主要完成運算和控制功能。通過頻率計輸出脈沖，代表車輪轉動圈數，已知自行車輪胎的半徑為 50cm，輪子每轉動一圈，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的外部中斷計數器 T0，產生一次中斷，圈數加一。干簧管的優(yōu)點是成本低廉和安裝簡易，缺點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，當車輪轉動時，輻條會阻擋紅外對管的光路，接收管輸出低電 平，單片機根據此信號可計算里程、速度等。但是用動態(tài)掃描的方式驅動數碼管，亮度太低，在陽光下幾乎看不見顯示內容，失去使用價值。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選 [8]。 52 系列的 單片機 計數器為三個 16 位計數器，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行測量 、利用編碼器對車輪的圈數進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感器測量里程。 具體的硬件電路包括 STC89C52 單片機的外圍電路以及 LCD 液晶 顯示電路 、霍爾檢測電路 等。 本設計介紹了一種基于單片機控制的簡易自行車速度以及里程計算系統(tǒng)，包括自行車里程表的硬件構成，軟件邏輯以及程序代碼。 它的作用是將一種能量轉換成另一種能量的形式。 單片微型計算機是制作在一塊集成電路芯片上的計算機，簡稱單片機，又稱微控制器。 (2)速度怎樣采樣。里程及速度的測量，是經過 STC89C52 的定時 /計數器測出 定時 1s 會計數幾個脈沖 ，再經過單片機的計算得出，其結果通過 LCD 液晶 顯示器顯示出來。 單片機選擇 隨著微電子技術和超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，單片微型計算機以其體積小、性價比高、功能強、可靠性高等獨有的特點，在各個領域（如工業(yè)控制、家電產品、汽車電子、智能儀器儀表）得到了廣泛的應用。 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。 、 便于擴展 。但由于要使用74HC164/74LS164 串并轉換芯片驅動 LED 數碼管，因此會帶來體積大、成本高、功耗高等缺點?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃汛泡斎胄盘栟D換成電信號的器件。系統(tǒng)方框圖如圖 11所示。 若速度大于所設定的值，則 口輸出低電平， LED 警示燈亮，揚聲器發(fā)出聲音。 /計數器 定時 /計數器 中斷系統(tǒng) CPU 存儲器 并行I/O口 串口I/O口 TXD RXD T INT P0P3 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 8 頁 共 57 頁 單片機的定時器和計數器是同一結構，只是計數器記錄的是單片機外部發(fā)生的事件，由單片機的外部電路提供計數信號；而定時器是由單片機內部提供一個非常穩(wěn)定的計數信號。 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 復位電路的設計 本系統(tǒng)的復位電 路是采用按鍵復位的電路，如圖 24 所示，是常用復位電路之一。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。 （ 2）開關型霍爾傳感器的特性 如圖 28 所示，其中 BOP為工作點“開”的磁感應強度， BRP為釋放點“關”的磁感應強度。 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，圓盤旋轉一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數（計數器），若接入頻率計，便可測出轉速 [10]。 在單片機系統(tǒng)中應用 液晶 顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： （ 1） 顯示質量高 由于液晶顯示器每一個點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。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，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（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?? 根據在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數可找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加 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：背光源負極 。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 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。當輪子每轉一圈，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,一個是計數器。若發(fā)生報警，顯示屏上的值將會停留在最近一次的顯示值，直至復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 引腳和外設狀態(tài)變化下的程序變量 [15]。 （ 3） 性差： 若樣機中存在電源故障 ,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，可以減少電路的復雜程度，使得電路更加美觀。謝謝你們嘔心瀝血的教導