【文章內(nèi)容簡介】 對磁鐵的 S 極有響應而對 N 級沒有絲毫響應。安裝時一定要讓磁鐵的 S 極對準 A44 E 的反應傳感區(qū)。 A3144E 的導通距離測量 把一塊小永久磁鐵固定在車輪的輻條上， A44 E 在車輪輻條附近，如圖 所示。 圖 A44E 導通距離測量 7 經(jīng)過實驗得知，磁鐵和霍爾開關 A44E 移近到一定距離 (設此距離為 r)時， A44E芯片的 OUT 引腳有脈沖信號輸出。當二者的距離大于 r 時， OUT 引腳沒有脈沖信號輸出。反復實驗得出霍爾開關 A44E 導通的距離 r 為 4 mm或 5 mm。 硬件電路的設計 霍爾傳感器 A44E 在測速系統(tǒng)中的主要作用是車輪轉速采集。車輪每轉一周，磁鐵經(jīng)過 A44 E 一次。 A44 E 的第 3 腳就輸出一個脈沖信號作為單片機 STC89C52 的外中斷信號從 口輸入。單片機測量脈沖信號的個數(shù)和脈沖周期。根據(jù)脈沖信號的個數(shù)計算出里程，根據(jù)脈沖信號的周期計算出速度并顯示。 A44E 與單片機的硬件電路連接如圖 所示。 圖 A44E 與單片機硬件電路連接 A3144E 型霍爾開關傳感器具有許多優(yōu)點，它們的結構牢固、體積小、壽命長、靈敏度高、安裝方便、功耗小、頻率高、耐震動、不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕，位置重復精度高等優(yōu)點。 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng) .對 51 系列單片機來說 ,最小系統(tǒng)一般應該包括 :單片機、晶振電路、復位電路。而本設計中選 用 STC89C52 作為最小系統(tǒng)板的芯片。 8 單片機最小系統(tǒng)的機構 工作電源：電源是單片機工作的動力源泉，對應的接線方法為： 40 腳（ VCC）電源引腳，工作時接 +5V電源， 20 腳（ GND）為接地線。 復位電路 :由電容串聯(lián)電阻構成 ,結合 “電容電壓不能突變 ”的性質(zhì)可以知道 ,當系統(tǒng)一上電， RST 腳將會出現(xiàn)高電平 ,并且這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定。典型的 51 單片機當 RST 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位 ,所以 ,適當組合RC 的取值就可以保證可靠的復位。一般教科書推薦 C 取 10uf,R 取 。 當然也有其他取法的 ,原則就是要讓 RC 組合可以在 RST 腳上產(chǎn)生不少于 2 個機器周期的高電平，電路如圖 所示。 圖 復位電路 晶振電路 :時鐘電路為單片機產(chǎn)生時序脈沖，單片機所有運算與控制過程都是在統(tǒng)一的時序脈沖的驅(qū)動下的進行的，如果單片機的時鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機也就停止運行了。當采用內(nèi)部時鐘時，在晶振引腳 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）引腳之間接入一個晶振，兩個引腳對地分別再接入一個電容即可產(chǎn)生所需的時鐘信號，電容的容量一般在幾十皮法，如 30pf。典型的晶振取 (因為可以準確地得到 9600 波特率和 19200 波特率 ,用于有串口通訊的場合 )/40MHz(產(chǎn)生精確的 uS 級時歇 ,方便定時操作 )，電路如圖 所示。 9 圖 晶振電路 控制引腳 EA 接法。 EA/VPP（ 31 腳）為內(nèi)外程序存儲器選擇控制引腳，當 EA 為低電位時，單片機從外部程序存儲器取指令；當 EA 接高電平時，單片機從內(nèi)部程序存儲器取指令。 STC89C52 單片機內(nèi)部有 8KB 可反復擦寫 1000 次以上的程序存儲器，因此我們把 EA 接到 +5V 高電平，讓單片機運行內(nèi)部的程序，我們就可以通過反復 燒寫來驗證我們的程序了。 單片機最小系統(tǒng)的性能 本系統(tǒng)板具有串口通信方式，系統(tǒng)板省去了 MAX232 芯片，用 PL2303 做 USB 轉串口（筆記本和臺式機都能用）， 232 通信的程序無需任何修改，即可于電腦的串口通信工具進行通信；復位電路，方便程序調(diào)試使用；供電方式是 USB 供電和外部供電（外部供電時，可以在電源電壓為 ）。具有雙工 UART 串行通道， 雙數(shù)據(jù)指示器，電源關閉標識；下載方式是 USB 下載（筆記本和臺式機都可以用）和十針下載方式（可以下載 AT89S51， AT89S52 系列的 單片機）。液晶 12864 有亮度對比度調(diào)節(jié)電阻；單片機晶振采用 和 40Mhz 可選擇可插拔式，根據(jù)使用需求隨時可更換晶振，適合不同的應用及實驗場合。單片機 I/O 口全部引出（方便擴展各種模塊實驗），電源 VCC 和 GND 都通過排針引出，方便外擴電路時電源的引入和引出。實物如圖 所示。 10 圖 電路板 實物 LCD 液晶顯示模塊 本設計中顯示模塊的液晶顯示屏型號為 JM12864M2，此液晶屏具有中文字庫，這對顯示程序的編寫帶來了極大的方便，并且在以后的使用中也帶來了極大的益處。此外，該液晶屏幕還具有漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192個中文漢字（ 16X16 點陣）、 128 個字符（ 8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示 RAM（ GDRAM）。 主要技術參數(shù)和顯示特性 電源： VDD ～ 5V(內(nèi)置升壓電路，無需負壓 )；顯示內(nèi)容： 128 列 64 行，顯示顏色：黃綠，顯示角度： 6： 00 鐘直視， LCD 類型： STN 與 MCU 接口： 8 位或 4位并行 /3 位串行，配置 LED 背光。多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。 如圖 所示，外觀尺寸： 9370 視域尺寸： 7339mm。 圖 液晶顯示屏外形尺寸圖 11 顯示模塊引腳說明及連接 該液晶屏幕的引腳說明如圖 所示，該屏幕的邏輯工作電壓 (VDD)： ～ ，電源地 (GND)： 0V，工作溫度 (Ta)： 10℃ ～ 60℃ (常溫 ) / 20℃ ～ 70℃ （寬溫）。 引腳號 引腳名稱 方向 功能說明 1 VSS 模塊的電源地 2 VDD 模塊的電源正端 3 V0 LCD 驅(qū)動電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號 5 R/W(SID) H/L 并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號；串行的同步時鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 并 /串行接口選擇： H并行； L串行 16 NC 空腳 17 /RET H/L 復位 低電平有效 18 NC 空腳 19 LED_A （ LED+5V） 背光源正極 20 LED_K （ LEDOV） 背光源負極 圖 顯示屏引腳說明 如圖 所示為顯示模塊與單片機最小系統(tǒng)板的管腳連接原理圖，通過該圖可以明確的知道顯示模塊與系統(tǒng)板各管腳是如何連接的， 這給以后為顯示模塊編寫程序帶來了極大的方便。 12 圖 顯示模塊與最小系統(tǒng)板連接原理圖 本章小結 本章系統(tǒng)的介紹了里程表的設計思路以及硬件的選取，通過本章可以知道節(jié)能車里程表的設計 是由單片機最小系統(tǒng)板、 STC89C5 LCD 液晶顯示屏、霍爾接近開關傳感器等硬件組成，并且熟悉掌握了各硬件的參數(shù) 、 使用方法 以及相互之間是如何連接的。在此基礎上便可以按所需的功能進行軟件編程了。 13 第 3 章 節(jié)能車 車速 里程表 的 軟件 設計 軟件編程的 總體設 計 在硬件確定的基礎上就可以進行軟件的編程了，本設計使用的是 Keill 軟件進行 C語言的編程 。根據(jù)所需要的功能，編譯相應的程序。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化設計方法。整個系統(tǒng)由初始化模塊、頻率測量模塊、速度和里程計算模塊、顯示模塊、定時器中斷 服務模塊以及其他功能模塊組成，如圖 所示。 圖 系統(tǒng)軟件功能框圖 根據(jù)各個模塊的功能，利用 C 語言編譯出相應功能的程序，編譯出各個功能模塊的程序后便利用 Keill 軟件進行調(diào)試，當調(diào)試好各個功能模塊程序后，便編譯主程 序，通過主程序調(diào)用各個功能模塊的子程序來實現(xiàn)總體的通能需求，最后通過軟硬件的結合便可實現(xiàn)車速和里程的顯示及測量 軟件流程圖 程序是按給定的方式運行的，我們按照合理的路徑，按照 C 語言的方式使其達到我們所需的功能 。那么，首先應該做出軟件的流程圖，使程序在給定的流程框架里進行循環(huán)工作。 如圖 所示，為系統(tǒng)軟件運行的流程圖。 初始化模塊 顯示模塊 頻率測量模塊 中斷服務模塊 速度、里程計算模塊 時間計數(shù)模塊 14 否 是 否 是 圖 軟件流程圖 上電 單片機復位 初始化串口 初始化液晶屏 液晶屏顯示ＬＯＧＯ 延時２秒 液晶屏顯示菜單１ 刷新屏幕時間到了嗎？ 切換屏幕時間到了嗎？ 顯示另一個菜單 刷新屏幕數(shù)據(jù) 重新運算速度里程等數(shù)據(jù) 15 數(shù)據(jù)處理 本設計所用的霍爾傳感器是一塊集成芯片。首先我們把磁鋼放在節(jié)能車的轉軸上，而霍爾元件就放在與其水平的轉軸上，當我們完成安裝后，轉動節(jié)能車的轉 軸，磁鋼也就跟著一起轉動，從而使霍爾傳感器周圍的磁場發(fā)生變化，將產(chǎn)生出一個高低電平。假設磁鋼共分為 8 片，磁場將會改變 8 次，當磁鋼經(jīng)過傳感器時就會產(chǎn)生一個高電平，否則為低電平。所以將會產(chǎn)生 8 個高電平，既每輸出 8 個高電平代表自行車轉動了一周。比如我們的車輪在 R= 時，通過 C=2Π*R 計算得出車輪的周長 C=。由于每一圈霍爾傳感器將輸出 8 個高電平，當自行車行駛 1KM 時會轉動 667 次，這樣每 1KM 將回產(chǎn)生 5336 個脈沖，單片機對這 5336 個脈沖計數(shù)。 里程表各部分程序 主程序 Vo id Main( )函數(shù) ，即主函數(shù)。主函數(shù)部分經(jīng)過延時、初始化串口、初始化液晶顯示屏、初始化測速系統(tǒng)、初始化所有參數(shù)，調(diào)用各個模塊的子程序，使整個系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行。程序如下： / //節(jié)能行車里程表主程序 //單片機： STC89C52RC //傳感器： （ INT0） void main(void) { Delayms(200)。 Init_UART()。//初始化串口 ,波特率 9600bps， 8 位數(shù)據(jù)， 1 起始位， 1 停止位，無校驗 Uart_sentstr(\r\n 復位，已經(jīng)初始化串口 !)。 LCD12864_initial()。 //液晶初始化 LCD12864_clear()。 Uart_sentstr(\r\n 液晶初始化 OK!)。 ShowMenu(MENU_INDEX_LOGO)。 Delayms(1000)。 16 ShowMenu(MENU_INDEX_1)。 InitSystem()。//初始化測速系統(tǒng) while(1) { if(Flag_Fresh) { Flag_Fresh =0。 ClcSpeed()。//計算所有運行參數(shù) MenuMize++。 if(MenuMizeMENU_SWAP_MIZE)//該切換到下一屏了 { MenuMize = 0。 if(CurMenu==MENU_INDEX_1) //現(xiàn)在是第 1 屏，那就切換到第 2 屏 ShowMenu(MENU_INDEX_2)。 else //否則，切換到第 1 屏 { ShowMenu(MENU_INDEX_1)。 } } else { FreshScreen()。//刷新 LCD 屏幕數(shù)據(jù) } } } } 17