【文章內(nèi)容簡介】 件的時候就會產(chǎn)生磁感應(yīng)，遠離時磁感應(yīng)消失，這樣就形成了一系列的 脈沖 信號。 轉(zhuǎn)速測量方法 轉(zhuǎn)速的測量方法 有 很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 一下幾種： M法 (測頻法 )、 T 法 (測周期法 )和 MPT 法 (頻率周期法 )等 ，該系統(tǒng)采用 的就是 M法 (測頻法 )。因為 轉(zhuǎn)速 就 是 用 單位時間內(nèi) 的 轉(zhuǎn)數(shù)來 進行 衡量 的 ，在 不斷 變換 的 過程 當 中 大 多數(shù) 都 是有規(guī) 則 的 不斷的 重復(fù) 的 運動。 并且依 據(jù)霍爾效應(yīng) 的 原理，在車輪轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤 的 邊沿 上固定 一塊永久磁鋼，轉(zhuǎn)盤 就會 隨 著 側(cè)軸 一塊去 旋轉(zhuǎn)，磁鋼也 會隨 著側(cè)軸 和轉(zhuǎn)盤同時 旋轉(zhuǎn)，將 一個霍爾器件安裝在轉(zhuǎn)盤下方，轉(zhuǎn)盤 在跟著側(cè)軸旋 轉(zhuǎn) 的時候 ， 就會被 磁鋼所產(chǎn)生的磁場影響 到 ， 這時 霍爾器件 就會 輸出 一個一個的 脈沖信號，其頻率和轉(zhuǎn)速 是 成 一定的 正 比例的 。脈沖信號的周期與車輪的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系： n=60/PT (3 1) 公式中： n 為車輪轉(zhuǎn)速； P 為車輪轉(zhuǎn)一圈的脈沖 個 數(shù)； T 為輸出方波信號 的 周期 時間 。根據(jù)式 (31)即可計算出小車的轉(zhuǎn)速。本設(shè)計中只用了一個磁鋼，所以車輪轉(zhuǎn)動一圈， 汽車超速報警系統(tǒng) 10 只產(chǎn)生了一個脈沖， P=1。 555 芯片 555 定時器成本 非常的 低，性能可靠， 并且僅僅 需要 外部去接 幾個電阻 或者 電容 或者電阻和電容的組合 ，就 能 實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 和 施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生和 變換 的 電路。它內(nèi)部 組成是 兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓 VCC/3 和 2VCC/3。 將 555 定時器的閾值輸入端和觸發(fā)輸入端相接就組成了施密特觸發(fā)器，它可以對霍爾傳感器輸出的信號進行整形，然后再輸出給單片機的外部中斷口進行計數(shù)，可以有效減少計數(shù)干擾。芯片連接圖如圖 38 所示。 圖 38 555 芯片原理圖 報警模塊 電磁式蜂鳴器 是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 它 采用 的是 直流電壓供電， 并且 廣泛 的 應(yīng)用于計算機、打印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 本設(shè)計中選用電磁式蜂鳴器作為報警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁 鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。報警器的外形圖和電路原理圖如圖 39 和圖 310。 圖 39 電磁式蜂鳴器 圖 310 報警電路原理圖 汽車超速報警系統(tǒng) 11 顯示模塊 顯示電路由 LCD 和單片機連接而成， LCD 的橫截面好像是很多層三明治 重 疊在一起的感覺 ， 并且 每面最外邊一層是 基本 透明的玻璃基體，玻璃基體中 部應(yīng)該 就是薄膜電晶體。通常， LCD 后面都有照明燈 用來 顯示畫面。一般只要電流 沒有什么 變動，液晶都 是在非結(jié)晶 的 狀態(tài) 下的 。這時液晶允許任何光線通過。液晶層受到電壓變化的影響后，液晶 僅僅 只 是 允許一定數(shù)量的光線 去 通過。光線的反射角度 也 會嚴格 按照液晶控制。當液晶的供電電壓 一旦 發(fā)生變 化 時，液晶就會 同時發(fā)生 變形， 所以 光線的折射角度就會 有所不同，從而 就會使 色彩 去發(fā)生一定 的變化。一個 完完全全 的 TFT 顯示屏 是 由很多像素 組成 的 ，每個像素像 是 一個 能夠打開和關(guān)閉 的晶體管。這樣就可以控制 TFT 顯示屏的分辨率。本設(shè)計采用的仿真元件是 LM016L，它有十四個管腳，下面表 32 是各管腳的具體介紹。 表 32 1602 管腳介紹 管腳名稱 備注 VSS 0V VDD VEE —— RS H/L H H：數(shù)據(jù)線上為數(shù)據(jù)信號； L：數(shù)據(jù)線上為指令信號 RW H/L H H：讀數(shù)據(jù)模式； L：寫數(shù)據(jù)模式 E H/L 使能信號端 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 在本設(shè)計中，分別將 1602 顯示屏的 RS、 RW、 E 管腳接單片機的 、 、 管腳；數(shù)據(jù)端接在單片機的 P0 口。具體連接如圖 311 所示。 圖 311 顯示電路原理圖 汽車超速報警系統(tǒng) 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計的原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。模塊化設(shè)計使程序的可讀性好、修改及完善方便。 軟件設(shè)計總體分為三部分，分別是傳 感器模塊設(shè)計、顯示模塊設(shè)計和 系統(tǒng)整體流程 。 傳感器模塊設(shè)計 先進行初始化設(shè)置各定時器 的 初值，然后判斷 是不是開始用 系統(tǒng)進行測量。如果是，就啟動系統(tǒng)運行 開始測量 。如果不是就等待 系統(tǒng)的 啟動。啟動系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測脈沖到來 以 后， 就接著 啟動外部中斷 指令 ，每 次過來 一個脈沖 就 中斷一次， 然后 記錄脈沖 的 個數(shù)。同時啟動 T0 定時器工作，每 1 秒定時中斷一次，讀取 最后 記錄的脈沖 的 個數(shù)， 這個數(shù)值就是 電機 的 轉(zhuǎn)速。 然后接著 進行數(shù)值的判斷，若 計算出的 數(shù)值高于 120km/h（ 33m/s）， 則 自動 報警并返回初始化階段，否則就進行正常 顯示。如圖 41 所示。 圖 41 傳感器流程圖 是 開始 初始化 是否啟動 等待中斷 555 信號整形 顯示處理 達到報警值 否 否 是 汽車超速報警系統(tǒng) 13 顯示模塊設(shè)計 顯示模塊是由 1602液晶組成的，其數(shù)據(jù)端 DB0DB7相應(yīng)的與 。程序開始進行 1602的初始化編程，并將要顯示的字符和數(shù)字進行入棧保護；將顯示內(nèi)容轉(zhuǎn)化成ASCLL碼，存入內(nèi)部寄存器；進行 1602寫命令的編寫，進行結(jié)果的顯示。顯示模塊設(shè)計的 流程圖如圖 42。 圖 42 顯示模塊流程圖 系統(tǒng)整體流程 對于整個系統(tǒng)，主要是由上面?zhèn)鞲衅髂K和顯示模塊組成，系統(tǒng)穩(wěn)定地運行離不開每個模塊的工作。所以，一個系統(tǒng)都是由許多個小系統(tǒng)構(gòu)成的，小系統(tǒng)之間的連帶工作就使得整個系統(tǒng)運行起來，整個系統(tǒng)的流程圖如圖 43所示。 開始 1602 初始化 將要顯示的入棧保護 鍵值轉(zhuǎn)化為 ASCII 碼，存入寄存器 1602 液晶寫命令 結(jié)束 顯示 汽車超速報警系統(tǒng) 14 否 是 是 否 是 圖 43 系統(tǒng)整體流程圖 開始 初始化 555 信號整形 等待中斷 是否啟動 達到峰值 顯示處理 汽車超速報警系統(tǒng) 15 5 系統(tǒng)仿真和測試 硬件仿真設(shè)計 仿真軟件的介紹 —— Proteus ISIS Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的多功能 EDA 軟件。 (該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司 )。它是一個基于 ProSPICE 混合模型反震器 的完整的嵌入式統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，主要由兩部分構(gòu)成：分別是 Proteus ISIS 和 Proteus ARES。 Proteus ISIS 可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路。該軟件有以下幾個 特點 ： （ 1） 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相 互 結(jié)合。 （ 2）完善的電路仿真功能 (Prospice)和 獨特的單片機協(xié)同仿真功能 (VSM)， 支持 當前的大部分的 單片機 類型的 系統(tǒng)的仿真 ，并且具有 軟件調(diào)試 的 功能 ， 同時 也能夠支持 第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境， 例 如 Keil uVision4 等軟件 。 （ 3） 智能原理圖設(shè)計 (ISIS)， 具有強大的原理圖繪制功能； （ 4） 實用的 PCB 設(shè)計平臺 。 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計完成后，一鍵便可進入 ARES 的 PCB 設(shè)計環(huán)境，實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計 。 硬件仿真過程 （ 1）雙擊桌面上的 ISIS 7 Professional 圖標，打開軟件進入 Proteus ISIS 集成環(huán)境，可以看到其工作界面，如圖 51 所示。 汽車超速報警系統(tǒng) 16 圖 51 Proteus ISIS 工作界面 （ 2）單擊對象選擇器端左側(cè) “P”按鈕，選擇所需要的仿真元件，如圖 52 所示 。