【文章內(nèi)容簡介】 總體設(shè)計 自行車里程 /速度計能自動顯示自行車行駛的總里程數(shù)及行車速度，具有超速信響提醒功能 ，里程數(shù)據(jù)自動記憶，也可應用于電動自行車、摩托車、汽車等機動車儀表上。 圖 本設(shè)計能實時地將所測的速度與累計里程數(shù)顯示出來 ,主要是將傳感器輸入到單片機的脈沖信號，將頻率實時地測量出來，然后通過單片機計算出速度和里程 ,再將所得的數(shù)據(jù)存儲到 TC4024 芯片中，通過 AT89C52 單片機計算出來的速度和里程的數(shù)據(jù)，最后由LCD1602 顯示所測速度與里程。 自行車里程 /速度計采用 AT89C52 單片機作控制，速度及里程傳感器采用干簧管元件。P0口和 P2口 用于七段 LED 顯示器的段碼及掃描輸出，在顯示里程時，第三位小數(shù)點用 17腳 。 。 、 、 和 口分別用于設(shè)置輪圈的大小。 口的開關(guān)用于確定顯示的方式，當開關(guān)閉合時，顯示速度；打開時顯示里程。第 12 腳外中斷 0 用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一18B20 輸入 按鍵輸入 干簧管輸入 STC89C52 LCD1602顯示 燈光輸出報警 宋丹： 基于單片機的自行車里程 速度計設(shè)計 12 圈，傳感器輸出一個地電平脈沖。第 13腳外中斷 1 用于控制定時器 T1 的啟停，當輸入為0時關(guān)閉定時器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計數(shù)脈沖經(jīng)二分頻后形成（見圖 ），這樣，每次定 時器 T1 的開啟時間剛好為轉(zhuǎn)一圈的時間。根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。 和 口用于 EEPROM 存儲器 24C01 的存取控制。 11 腳輸出用于速度超速時的報警 各單元設(shè)計 控制單元設(shè)計 1．單片機概述 單片微型計算機（ Singlechip Microcmputer)簡稱單片機，它是把中央處理單元 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、定時器 /計數(shù)器以及 I/O 接口電路等主要的幾個計算機部件集中在一塊集成電路芯片上的微型計算機。所以就稱為單片（單芯片）機，而且有一些單片機 中除了上述部份外，還集成了其它部份如 A/D， D/A 等。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機 的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域 。 在本設(shè)計中采用了 89C52單片機作為中心處理系統(tǒng)進行研究。 AT89C52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。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，華科學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 使得 AT89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89C52具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 其芯片引腳圖如圖 。 圖 89C52芯片引腳結(jié)構(gòu)圖 89C52芯片的主要性能有： （ 1）與 MCS51單片機產(chǎn)品兼容 （ 2） 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器 （ 3） 1000次擦寫周期 （ 4）全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz （ 5）三級加密程序存儲器 宋丹： 基于單片機的自行車里程 速度計設(shè)計 14 （ 6） 32個可編程 I/O口線 （ 7）個 16位定時器 /計數(shù)器 （ 8）八個中斷源 （ 9）全雙工 UART串行通道 （ 10）低功耗空閑和掉電模式 （ 11）電后中斷可喚醒 （ 12）看門狗定時器 （ 13）雙數(shù)據(jù)指針 （ 14）掉電標識符 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 ②外接晶振引腳（ 2根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電 路的輸出端 ③控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2個機器周期的高電平將使單片機復位。 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。接低電平，從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8位的可編程 I/O 口，分別為 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8 根引腳），共 32根。 華科學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 PO口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ （ 1）時鐘電路 STC89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方 式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。本文所用 的是內(nèi)部方式的時鐘電路，如圖 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。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用 圖 時鐘電路 (2)復位電路 本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖 所示，是常用復位電路之一。單片機復位通 過按鍵產(chǎn)生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容 C相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按下按鍵即可。按下按鍵，可直接把 +5V 加到了 RET/VPD端從而復位稱為手動復位。復位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 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，就能使單片機有效地復位 宋丹： 基于單片機的自行車里程 速度計設(shè)計 16 圖 復位電路 系統(tǒng)按鍵輸入模塊電路圖如圖 所示 圖 按鍵電路圖 里程計數(shù)模擬脈沖按鍵 通常里程器有一個傳感器輸入信號 , 傳感器接在自行車的軟軸上 , 信號以脈沖方式輸出。當車輪每轉(zhuǎn)動一周 , 便發(fā)出一個脈沖給傳感器 , 傳感器輸出信號接在單片機的 TCAP端 (輸入捕捉端 ),輸入捕捉寄存器 (ICR)記錄 TCAP 端的脈沖次數(shù) , 再通過程序折合成行車里程及速度。由于傳感器采用機械接觸方式控制電路的通斷以及光電耦合器件 , 因而可避免干擾信號的影響。 復位電路 華科學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 檢測單元設(shè)計 干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)。它的兩個觸點由特殊材料制成，被封裝在真空的玻璃管里。只要用磁鐵接近它，干簧管兩個節(jié)點就會吸合在一起，使電路導通。因此可以作為傳感器用，用于計數(shù)，限位等等。有一種自行車公里計，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。裝在門上，可作為開門時的報警、問候等。在“斷線報警器”的制作中，也會用到干簧管。 顯示單元設(shè)計 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)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(chǎn)品中都可以看到， 顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED數(shù)碼管比較常用，軟件都比較簡單，但硬件電路復雜 ： （ 1）顯示質(zhì)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。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 （ 2）數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加 方便。 （ 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。 （ 4）功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多 該計價系統(tǒng)的顯示電路采用 LCD1602液晶顯示 ,分別顯示時間、里程、速度和溫度。用單片機一組 I/O口作為數(shù)據(jù)口向 LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)顯示硬件電路設(shè)計如圖 示。 宋丹： 基于單片機的自行車里程 速度計設(shè)計 18 圖 顯示硬件電路圖 LCD1602 的介紹 (1)液晶顯 示原理 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。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 (2)液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（ Static）、單純矩陣驅(qū)動（ Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（ Active Matrix）三種 (3)液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : ①線段的顯示 點陣圖形式液晶由 M N個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行有 16字節(jié)，共 16 8=128 個點組成，屏上 64 16 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。LCDDISPLAY 華科學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 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（ 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。這就是 LCD顯示的基本原理。 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 6 8 或 8 8 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。這樣一來就組 成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 ③漢字的顯示 漢字的顯示