【文章內(nèi)容簡介】 ，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(fù)位。 時鐘晶振電路的設(shè)計時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C51片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖52所示。 圖52 時鐘晶振電路電路中的電容C1和C2的推薦電容值為30177。10pf,如是陶瓷諧振器，電容應(yīng)為40177。10pf。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機的最大工作頻率即可。此外，如果單片機有串行通信，則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。本設(shè)計晶振采用12MHz，則計數(shù)周期為S由最少外圍電路組成、可使單片機工作的系統(tǒng)，稱為單片機最小系統(tǒng)。本設(shè)計的單片機最小系統(tǒng)圖如圖53所示。 圖53 單片機最小系統(tǒng)圖 傳感器檢測電路的設(shè)計對于由單片機構(gòu)成的測控系統(tǒng)，總要有被測信號輸入通道，由單片機提取必要的輸入信息作為測試系統(tǒng)對被測對象提取必要的原始參量信號，是系統(tǒng)的核心任務(wù)。而提取外部原始參量一般就需要用傳感器或敏感元件用傳感器或敏感元件把被測得的非電量轉(zhuǎn)換位可以被單片機直接處理的電參量。由于輸入通道的工作環(huán)境往往都比較惡劣，又由于傳感器輸出的大都是模擬量輸出微弱信號，輸出在轉(zhuǎn)換成計算機要求的數(shù)字信號時就必須要進行隔離放大整形加寬等處理步驟，因此輸入通道常常是一個模擬數(shù)字電路的混雜電路，是傳感器集成化和單片機功能集成的邊界區(qū)域在單片機測控系統(tǒng)的輸入輸出通道中。為減少干擾普遍采用了通道隔離技術(shù)。用于隔離的器件主要有隔離放大器、隔離變壓器和光電耦合器等。本設(shè)計采用的是光電耦合器。經(jīng)處理后的信號，能直接被AT89C51識別。傳感器A44E與AT89C51的硬件連接如圖54所示。圖54 開關(guān)型霍爾傳感器A44E與AT89C51的硬件連接圖本設(shè)計中用光電耦合器消除電磁干擾，盡可能達到測量的準確度。測量信號經(jīng)A44E內(nèi)部的放大器放大后，再經(jīng)74LS14施密特觸發(fā)器的整形，驅(qū)動光電耦合器導(dǎo)通。 電源電路的設(shè)計由于AT89C51的工作電壓要求是+5V，為了給單片機提供穩(wěn)定的工作電壓，我選用了能提供+12V直流電壓的電瓶，所以需要設(shè)計一個簡單的電源電路，進行電平轉(zhuǎn)換，將+12V電壓降為+5V，電源的電路如圖55所示。 圖55 電源電路電路中Power處的1，2是電瓶的正負引腳，F(xiàn)USE1是一個熔斷器，當電路出現(xiàn)短路等情況，造成電路電流過大時，會自動熔斷，起到保護電路的作用。而+5V處就是此電路的輸出端，為AT89C51和其他外圍電路提供電源。LM78L05是一個集成穩(wěn)壓器，可以為單片機的器件提供穩(wěn)定的工作電壓，C8,C9分別為輸入端和輸出端的濾波電容，R6為負載電阻，D2為電源指示燈。 鍵盤電路的設(shè)計本設(shè)計的鍵盤電路設(shè)計比較簡單，有一個功能按鈕S1和功能加按鈕S2以及功能減按鈕通過三個按鍵的組合可以實現(xiàn)：四個車輪周長（22寸、24寸、26寸、28寸）設(shè)置，還可以選擇顯示里程和速度，以及設(shè)置所要求的聲光報警速度值的大小，即:按下S1一次時選擇車輪尺寸，并配合SS3選擇具體車輪大??；按下S1兩次，選擇設(shè)置報警時的車速大小，此時和SS3組合可以設(shè)置報警車速的大??；按下S1鍵三次顯示里程，按下S1四次顯示速度，此時SS3失效。其電路圖如圖56所示。圖56鍵盤電路 外部存儲電路的設(shè)計 存儲器CAT24WC32概述CAT24WC32 是一個32K 位串行CMOS E178。PROM，內(nèi)部含有4096 個字節(jié)（每字節(jié)為8位）。CATALYST 公司的先進CMOS 技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗，CAT24WC32 有一個32 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I178。C 總線接口進行操作。CAT24WC32 支持I178。C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議I178。C總線協(xié)議規(guī)定，任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。CAT24WC32 是作為從器件被操作的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器，或接收器但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式。其特性如下：◆ 與400KHz I178。C 總線兼容◆ 伏工作電壓范圍◆ 最多可級聯(lián)8 個器件◆ 低功耗CMOS 技術(shù)◆ 寫保護功能當WP 為高電平時進入寫保護狀態(tài)◆ 32 字節(jié)頁寫緩沖器◆ 自定時擦寫周期◆ 噪聲保護的施密特觸發(fā)輸入◆ 零待機電流◆ 1,000,000 編程/擦寫周期◆ 可保存數(shù)據(jù)100 年◆ 8 腳DIP SOIC 封裝◆ 溫度范圍商業(yè)級工業(yè)級和汽車級。 CAT24WC32的可靠性參數(shù)符號參數(shù)最小最大單位參考測試模式NEND耐久性1,000,000周期/字節(jié)MILSTD883 測試方法1033TDR數(shù)據(jù)保存100年MILSTD883 測試方法1008VZAPESD2000VMILSTD883 測試方法3015ILTH上拉電流100mAJEDEC 標準17 CAT24WC32引腳功能介紹CAT24WC32是雙列直插8引腳芯片，其引腳圖如圖57所示。 圖57 存儲器CAT24WC32的引腳圖CAT24WC32芯片的各引腳功能描述如下：SCL： 串行時鐘CAT24WC32 串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。SDA： 串行數(shù)據(jù)/地址雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA 是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或（wireOR）。A0、 A A2： 器件地址輸入端這些管腳為硬連線或者不連接（在硬件上與CAT24WC16 兼容）。對于單總線系統(tǒng)，最多可尋址8個CAT24WC32 器件（參閱器件尋址）。當這些引腳沒有連接時其默認值為0。WP： 寫保護當WP 腳連接到Vcc，所有內(nèi)存變成寫保護（只能讀）。當WP 引腳連接到Vss 或懸空，允許器件進行讀/寫操作。Vcc:接 +～ 工作電壓Vss:接地。 I178。C總線協(xié)議介紹I178。C總線協(xié)議定義如下（1） 只有在總線空閑時才允許啟動數(shù)據(jù)傳送。（2） 在數(shù)據(jù)傳送過程中，當時鐘線為高電平時數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變。時鐘線為高電平時，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號。起始信號時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I178。C 總線的起始信號。停止信號時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I178。C 總線的停止信號。I178。C總線協(xié)議的總線時序圖如圖58所示。圖58 I178。C總線協(xié)議的總線時序圖I178。C總線協(xié)議的寫時序圖如圖59所示。圖59 I178。C總線協(xié)議的寫時序圖I178。C總線協(xié)議的起始/停止時序圖如圖510所示。圖510 I178。C總線協(xié)議的起始/停止時序圖 CAT24WC32和AT89C51的硬件連接設(shè)計CAT24WC32和AT89C51的硬件連接電路圖如圖511所示。圖511 CAT24WC32和AT89C51的硬件連接電路圖CAT25WC32由于利用了I178。C總線技術(shù)，只需要SCL和SDA兩條線即可完成與AT89C51單片機的連接及數(shù)據(jù)交換。但AT89C51內(nèi)核并不支持I178。C總線結(jié)構(gòu)，需要用軟件編程輔助，利用普通的I/O接口模擬I178。C總線控制。 顯示電路的設(shè)計與七段數(shù)碼顯示器LED（Light Emitting Diode）相比，液晶顯示器LCD（Liquid Crystal Display）是一種功耗極低的顯示器。LCD是一種平板薄膜顯示器件，出了功耗低以外，它還具有美觀、顯示工作電壓低、抗干擾能力強、與CMOS電路電性能匹配好等優(yōu)點。因此它的應(yīng)用非常廣泛，從電子表到計算器、從袖珍式儀表到便攜式微型計算機以及一些文字處理機都用到了LCD。目前，LCD有段式和點陣式兩種，在只涉及數(shù)據(jù)顯示及簡單字母提示時，智能儀器通常采用段式LCD。EDM1190A是一種實用美觀的四位串行段式液晶顯示模塊。與現(xiàn)有的一些并行段式液晶顯示模塊相比，EDM1190A具有管腳少（現(xiàn)在一般的四位并行段式LCD模塊一般都多達40個引腳，而EDM1190A只有四個引腳），與單片機系統(tǒng)連接簡單、編程方便等優(yōu)點。 EDM1190A的特點EDM1190A斷碼式液晶顯示模塊由LCD液晶顯示器、驅(qū)動電路、8位CPU接口電路構(gòu)成。它具有低功耗、抗干擾性強、溫度范圍寬等優(yōu)點；此外，EDM1190A的輸入接口信號可與CMOS和TTL電平兼容，而且它的4個引腳都具有靜電保護電路。 主要技術(shù)參數(shù)（1）電源電壓：+5V；（2）驅(qū)動方式：靜態(tài)；（3）視角：6點；（4）顯示容量：4位數(shù)字（帶小數(shù)點）；（5）數(shù)據(jù)傳輸方式：串行；（6）顯示方式：低電平顯示；（7）工作溫度：0～ +55℃；（8）存儲溫度：20～+70℃；（9）工作時間：50kh。 引腳介紹EDM1190A的外型及管腳圖如圖512所示。 EDM1190A的外型及管腳尺寸為：：24mm字符高度為：9mm18mm 圖中最左側(cè)從上至下的4個管腳分別是1，2，3，4腳。EDM1190A的管腳功能如表1所示。圖512 EDM1190A的外型及管腳圖 EDM1190A的數(shù)據(jù)傳輸原理 數(shù)據(jù)傳輸方向七段數(shù)碼顯示器中的每一位數(shù)字都由七段組成，分別將這七段記為A B C D E F G 小數(shù)點記為DP。EDM1190A的數(shù)據(jù)傳輸方向如圖513所示。當顯示數(shù)字時，從腳依次輸入每個數(shù)字所對應(yīng)的段碼，按照先高位后低位的順序進行移位傳輸。每一位數(shù)字所對應(yīng)的段碼如圖53所示，當輸入一位信號為“0”（低電平）時，點亮該段。注意，要想使EDM1190A顯示出正確的數(shù)字，最后一定要向腳再輸入一位停止位，此位輸入為0或1均可。圖513 EDM1190A的數(shù)據(jù)傳輸方向 數(shù)據(jù)傳送的時序EDM1190A數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序如下所示。時鐘信號ＣＬＫ（第４管腳）同時又是ＬＣＤ模塊的片選信號。在高電平時將數(shù)據(jù)從腳輸入，接著時鐘信號ＣＬＫ變?yōu)榈碗娖?，然后?jīng)過一段時間后，計將所輸入的數(shù)據(jù)鎖存，這樣就完成了一個數(shù)據(jù)的輸入，按照這樣的時序可以將信號逐次地由腳輸入，每顯示一位數(shù)字（包括小數(shù)點）只需將一個８位二進制數(shù)輸入腳就可以了。５．6．３?。牛模停保保梗埃恋膽?yīng)用５．6．３．１?。牛模停保保梗埃两涌陔娐返脑O(shè)計ＥＤＭ１１９０Ａ與單片機的接口電路如圖５－14所示圖５－14?。牛模停保保梗埃僚c單片機ＡＴ８９Ｃ５１的硬件連接電路圖ＬＣＤ顯示模塊ＥＤＭ１１９０Ａ用來顯示速度和里程，ＥＤＭ１１９０Ａ的數(shù)據(jù)輸入就管腳與單片機的Ｐ０．１口相連。單片機的Ｐ０．２口與ＥＤＭ１１９Ａ的時鐘信號管腳ＣＬＫ相連。預(yù)顯示數(shù)字的二進制段碼由Ｐ０．１口一位一位的輸出，只要在Ｐ０．１和Ｐ０．２兩個端口分時產(chǎn)生方波信號就可以控制在ＬＣＤ上顯示數(shù)字。ＥＤＭ１１９０Ａ顯示數(shù)字所對應(yīng)的段碼如表２所示 聲光報警電路的設(shè)計本次報警電路采用聲光報警器，當即時速度超過預(yù)定值時蜂鳴器響，報警指示燈亮。聲光報警電路圖如圖515所示。圖515 聲光報警電路本設(shè)計的報警電路采用聲和光雙重報警提示。當速度V超過了設(shè)定值時,，驅(qū)動報警器工作。報警指示燈D1會亮，蜂鳴器也會發(fā)出警報聲，直到手動復(fù)位或按了停止按鈕。報警電路可以提醒人們控制自己的騎車速度，有助于安全和更好的鍛煉。 30 第6章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計概述在硬件設(shè)計完畢之后，接下來設(shè)計核心就是軟件部分設(shè)計。所謂軟件設(shè)計就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過程。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。這樣的設(shè)計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗化。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，而不需要從頭到尾檢查整個程序，這樣便可以更快地解決問題。所以說，在整個設(shè)計過程中，軟件設(shè)計必須與硬件設(shè)計緊密地結(jié)合在一起。 基于AT89C51單片機自行車里程速度計的軟件設(shè)計包括上中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、LCD顯示子程序、延時子程序和報警子程序等幾大部分。由于要實現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計，下面就其主要部分分別加以分析并畫出了對應(yīng)的流程圖。 主程序設(shè)計在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、自行車速度和里程的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并對它們進行初始化。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計速和計程等不同的操作。主程序流程如圖61所示。河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文開 始