【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jī)有效地復(fù)位。 時(shí)鐘晶振電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C51片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩電路如圖52所示。 圖52 時(shí)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(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)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(jī)的工作頻率范圍，每一種單片機(jī)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(jī)的最大工作頻率即可。此外，如果單片機(jī)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(jì)晶振采用12MHz，則計(jì)數(shù)周期為S由最少外圍電路組成、可使單片機(jī)工作的系統(tǒng)，稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖53所示。 圖53 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 傳感器檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)對(duì)于由單片機(jī)構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)，總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，由單片機(jī)提取必要的輸入信息作為測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象提取必要的原始參量信號(hào)，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(cè)得的非電量轉(zhuǎn)換位可以被單片機(jī)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(hào)，輸出在轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)要求的數(shù)字信號(hào)時(shí)就必須要進(jìn)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(gè)模擬數(shù)字電路的混雜電路，是傳感器集成化和單片機(jī)功能集成的邊界區(qū)域在單片機(jī)測(cè)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(jì)采用的是光電耦合器。經(jīng)處理后的信號(hào)，能直接被AT89C51識(shí)別。傳感器A44E與AT89C51的硬件連接如圖54所示。圖54 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器A44E與AT89C51的硬件連接圖本設(shè)計(jì)中用光電耦合器消除電磁干擾，盡可能達(dá)到測(cè)量的準(zhǔn)確度。測(cè)量信號(hào)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(dòng)光電耦合器導(dǎo)通。 電源電路的設(shè)計(jì)由于AT89C51的工作電壓要求是+5V，為了給單片機(jī)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(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電源電路，進(jìn)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(fù)引腳，F(xiàn)USE1是一個(gè)熔斷器，當(dāng)電路出現(xiàn)短路等情況，造成電路電流過(guò)大時(shí)，會(huì)自動(dòng)熔斷，起到保護(hù)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(gè)集成穩(wěn)壓器，可以為單片機(jī)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(fù)載電阻，D2為電源指示燈。 鍵盤電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的鍵盤電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，有一個(gè)功能按鈕S1和功能加按鈕S2以及功能減按鈕通過(guò)三個(gè)按鍵的組合可以實(shí)現(xiàn)：四個(gè)車輪周長(zhǎng)（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(bào)警速度值的大小，即:按下S1一次時(shí)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(bào)警時(shí)的車速大小，此時(shí)和SS3組合可以設(shè)置報(bào)警車速的大小；按下S1鍵三次顯示里程，按下S1四次顯示速度，此時(shí)SS3失效。其電路圖如圖56所示。圖56鍵盤電路 外部存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)器CAT24WC32概述CAT24WC32 是一個(gè)32K 位串行CMOS E178。PROM，內(nèi)部含有4096 個(gè)字節(jié)（每字節(jié)為8位）。CATALYST 公司的先進(jìn)CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗，CAT24WC32 有一個(gè)32 字節(jié)頁(yè)寫緩沖器，該器件通過(guò)I178。C 總線接口進(jìn)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(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)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(jí)聯(lián)8 個(gè)器件◆ 低功耗CMOS 技術(shù)◆ 寫保護(hù)功能當(dāng)WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)◆ 32 字節(jié)頁(yè)寫緩沖器◆ 自定時(shí)擦寫周期◆ 噪聲保護(hù)的施密特觸發(fā)輸入◆ 零待機(jī)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(jí)工業(yè)級(jí)和汽車級(jí)。 CAT24WC32的可靠性參數(shù)符號(hào)參數(shù)最小最大單位參考測(cè)試模式NEND耐久性1,000,000周期/字節(jié)MILSTD883 測(cè)試方法1033TDR數(shù)據(jù)保存100年MILSTD883 測(cè)試方法1008VZAPESD2000VMILSTD883 測(cè)試方法3015ILTH上拉電流100mAJEDEC 標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器CAT24WC32的引腳圖CAT24WC32芯片的各引腳功能描述如下：SCL： 串行時(shí)鐘CAT24WC32 串行時(shí)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(shí)鐘，這是一個(gè)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(gè)開(kāi)漏輸出管腳，可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)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(duì)于單總線系統(tǒng)，最多可尋址8個(gè)CAT24WC32 器件（參閱器件尋址）。當(dāng)這些引腳沒(méi)有連接時(shí)其默認(rèn)值為0。WP： 寫保護(hù)當(dāng)WP 腳連接到Vcc，所有內(nèi)存變成寫保護(hù)（只能讀）。當(dāng)WP 引腳連接到Vss 或懸空，允許器件進(jìn)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(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。（2） 在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變。時(shí)鐘線為高電平時(shí)，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(hào)。起始信號(hào)時(shí)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(hào)。停止信號(hào)時(shí)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(hào)。I178。C總線協(xié)議的總線時(shí)序圖如圖58所示。圖58 I178。C總線協(xié)議的總線時(shí)序圖I178。C總線協(xié)議的寫時(shí)序圖如圖59所示。圖59 I178。C總線協(xié)議的寫時(shí)序圖I178。C總線協(xié)議的起始/停止時(shí)序圖如圖510所示。圖510 I178。C總線協(xié)議的起始/停止時(shí)序圖 CAT24WC32和AT89C51的硬件連接設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)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(qiáng)、與CMOS電路電性能匹配好等優(yōu)點(diǎn)。因此它的應(yīng)用非常廣泛，從電子表到計(jì)算器、從袖珍式儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都用到了LCD。目前，LCD有段式和點(diǎn)陣式兩種，在只涉及數(shù)據(jù)顯示及簡(jiǎn)單字母提示時(shí)，智能儀器通常采用段式LCD。EDM1190A是一種實(shí)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(dá)40個(gè)引腳，而EDM1190A只有四個(gè)引腳），與單片機(jī)系統(tǒng)連接簡(jiǎn)單、編程方便等優(yōu)點(diǎn)。 EDM1190A的特點(diǎn)EDM1190A斷碼式液晶顯示模塊由LCD液晶顯示器、驅(qū)動(dòng)電路、8位CPU接口電路構(gòu)成。它具有低功耗、抗干擾性強(qiáng)、溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)；此外，EDM1190A的輸入接口信號(hào)可與CMOS和TTL電平兼容，而且它的4個(gè)引腳都具有靜電保護(hù)電路。 主要技術(shù)參數(shù)（1）電源電壓：+5V；（2）驅(qū)動(dòng)方式：靜態(tài)；（3）視角：6點(diǎn)；（4）顯示容量：4位數(shù)字（帶小數(shù)點(diǎn)）；（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(chǔ)溫度：20～+70℃；（9）工作時(shí)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(gè)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(diǎn)記為DP。EDM1190A的數(shù)據(jù)傳輸方向如圖513所示。當(dāng)顯示數(shù)字時(shí)，從腳依次輸入每個(gè)數(shù)字所對(duì)應(yīng)的段碼，按照先高位后低位的順序進(jìn)行移位傳輸。每一位數(shù)字所對(duì)應(yīng)的段碼如圖53所示，當(dāng)輸入一位信號(hào)為“0”（低電平）時(shí)，點(diǎn)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(shí)序EDM1190A數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序如下所示。時(shí)鐘信號(hào)ＣＬＫ（第４管腳）同時(shí)又是ＬＣＤ模塊的片選信號(hào)。在高電平時(shí)將數(shù)據(jù)從腳輸入，接著時(shí)鐘信號(hào)ＣＬＫ變?yōu)榈碗娖?，然后?jīng)過(guò)一段時(shí)間后，計(jì)將所輸入的數(shù)據(jù)鎖存，這樣就完成了一個(gè)數(shù)據(jù)的輸入，按照這樣的時(shí)序可以將信號(hào)逐次地由腳輸入，每顯示一位數(shù)字（包括小數(shù)點(diǎn)）只需將一個(gè)８位二進(jìn)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　ＥＤＭ１１９０Ａ接口電路的設(shè)計(jì)ＥＤＭ１１９０Ａ與單片機(jī)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(jī)ＡＴ８９Ｃ５１的硬件連接電路圖ＬＣＤ顯示模塊ＥＤＭ１１９０Ａ用來(lái)顯示速度和里程，ＥＤＭ１１９０Ａ的數(shù)據(jù)輸入就管腳與單片機(jī)的Ｐ０．１口相連。單片機(jī)的Ｐ０．２口與ＥＤＭ１１９Ａ的時(shí)鐘信號(hào)管腳ＣＬＫ相連。預(yù)顯示數(shù)字的二進(jìn)制段碼由Ｐ０．１口一位一位的輸出，只要在Ｐ０．１和Ｐ０．２兩個(gè)端口分時(shí)產(chǎn)生方波信號(hào)就可以控制在ＬＣＤ上顯示數(shù)字。ＥＤＭ１１９０Ａ顯示數(shù)字所對(duì)應(yīng)的段碼如表２所示 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)本次報(bào)警電路采用聲光報(bào)警器，當(dāng)即時(shí)速度超過(guò)預(yù)定值時(shí)蜂鳴器響，報(bào)警指示燈亮。聲光報(bào)警電路圖如圖515所示。圖515 聲光報(bào)警電路本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路采用聲和光雙重報(bào)警提示。當(dāng)速度V超過(guò)了設(shè)定值時(shí),，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器工作。報(bào)警指示燈D1會(huì)亮，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，直到手動(dòng)復(fù)位或按了停止按鈕。報(bào)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(jì) 軟件設(shè)計(jì)概述在硬件設(shè)計(jì)完畢之后，接下來(lái)設(shè)計(jì)核心就是軟件部分設(shè)計(jì)。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過(guò)程。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，將整個(gè)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(jìn)行程序編寫的過(guò)程。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問(wèn)題的根源，而不需要從頭到尾檢查整個(gè)程序，這樣便可以更快地解決問(wèn)題。所以說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)緊密地結(jié)合在一起。 基于AT89C51單片機(jī)自行車?yán)锍趟俣扔?jì)的軟件設(shè)計(jì)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(shí)子程序和報(bào)警子程序等幾大部分。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)，下面就其主要部分分別加以分析并畫出了對(duì)應(yīng)的流程圖。 主程序設(shè)計(jì)在主程序模塊中，需要完成對(duì)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(jì)以及開(kāi)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(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)速和計(jì)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(kāi) 始