【文章內容簡介】 25℃，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）℃。（5）零待機功耗。（6）報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。（7）負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。AD590 在 4V 至 30 V 電源電壓范圍內，該器件可充當一個高阻抗、恒流調節(jié)器，調節(jié)系數(shù)為 1181。A/K。片內薄膜電阻經(jīng)過激光調整，可用于校準器件，使該器件在 (25176。C)時輸出 181。A 電流。適用于 150176。C 以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特點，使它成為許多溫度測量應用的一種很有吸引力的備選方案。應用 AD590時，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結補償。除溫度測量外，還可用于分立器件的溫度補償或校正、與絕對溫度成比例的偏置、流速測量、液位檢測以及風速測定等。AD590 可以裸片形式提供，適合受保護環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。AD590 具有如下特征：（1）流過器件的電流(μA) 等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度(開爾文) 度數(shù)如下式 ：Ir/T=1 （）武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）8式中，Ir—流過器件 (AD590) 的電流，單位為 μA；T —熱力學溫度，單位為K；（2）AD590 的測溫范圍為 55℃ ~+150℃；（3）AD590 的電源電壓范圍為 4～30 V，可以承受 44 V 正向電壓和 20 V 反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞；（4）輸出電阻為 710 mΩ；（5）精度高，AD590 在 55℃ ~+150℃范圍內，非線性誤差僅為177?！?。 最終方案從電路的構造上來講，AD590 需要模擬轉數(shù)字電路，電路繁多，而 DS18B20只需要一個元件，電路簡單；從測量精度和測溫點數(shù)上來說，AD590 測量精確度較差，測溫點數(shù)量少，而 DS18B20 采用單總線的構造，可同時連接多個溫點；從信號線的長度來講，AD590 對線阻有要求，不適合長距離傳輸，而 DS18B20信號線距離遠，適合長距離傳輸；從成本的角度來說，DS18B20 比 AD590 便宜，用 DS18B20 可以減少成本，雖然 DS18B20 溫度范圍只能在－55℃ ～+125℃之間，但是用來測量自行車行駛時的環(huán)境溫度已經(jīng)足夠了?？傮w來說 DS18B20 的優(yōu)點都是彌補 AD590 的缺點的，故本文采用 DS18B20 溫度傳感器為本設計的測溫芯片。 顯示器選型顯示器是自行車測速儀的重要組成部分，沒有顯示器，系統(tǒng)測出的參數(shù)，將無法顯示，供使用者得知，顯示器的性能不行，顯示的位數(shù)不夠，將無法達到測量精度，所以顯示器的選取至關重要。 顯示器介紹深圳市晶美光電科技有限公司是一家集研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售于一體，專武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）9業(yè)研制生產(chǎn)數(shù)碼管，LED 數(shù)碼管。led 數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成 8 字形構成的，加上小數(shù)點就是 8 個。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。主要用于樓體墻面，廣告招牌、高檔的 DISCO、酒吧、夜總會、會所的門頭廣告牌等。特別適合應用于廣告牌背景、立交橋、河、湖護欄、建筑物輪廓等大型動感光帶之中，可產(chǎn)生彩虹般絢麗的效果。 用護欄管裝飾建筑物的輪廓，可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） 。1602LCD 是指顯示的內容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶 顯示器性能LED 數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有 寸、1 寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。常用 LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、A、B、C、D、E 、F 。性能：防水，防塵，防紫外線，耐壓，耐破裂，耐高低溫，耐燃，超強抗沖擊老化；防護等級：IP65 級；工作電壓范圍：24V~220V；工作功率：8~12W；工作環(huán)境：40 度~+75 度。正常壽命：80,000 小時。武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）10 圖 LED 外形圖 圖 LCD1602 外形圖1602 采用標準的 16 腳接口，其中：第 1 腳：VSS 為電源地。第 2 腳：VCC接 5V 電源正極。第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“ 鬼影” ，使用時可以通過一個10K 的電位器調整對比度） 。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第 6 腳：E( 或 EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第 7～14 腳：D0 ～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 15～16 腳：空腳或背燈電源。15 腳背光正極，16 腳背光負極。 或5V 工作電壓，對比度可調，內含復位電路，提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能，有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM，內建有 192 個 5X7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM，8 個可由用戶自定義的5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM，微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中。 最終方案完全用數(shù)碼管做顯示，該方案要求至少 2 排 6 位數(shù)碼管，占空間，不適合便攜式設備，耗費資源多；而 1602 一般只用于顯示字母、數(shù)字和符號能顯示 162個字符，具有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單，價格低廉。由于考慮到設計中不需漢字顯示且顯示字符足夠。因此，系統(tǒng)采用 1602 液晶顯示。武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）11 時鐘芯片的選型時鐘芯片是自行車測速儀的重要器件，整個系統(tǒng)能否正常運行取決于時鐘芯片的時鐘設置，要讓系統(tǒng)按照單片機上的程序運作，首先要設置好時鐘，下面就來介紹本系統(tǒng)時鐘芯片的選取。時鐘芯片種類非常多，有內置晶振及充電電池類型，還有外置晶振類型，如現(xiàn)在流行的 DS130 DS130PCF848SB2068 等等。由于 DS1302 時鐘芯片的電路接口簡單，價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。在系統(tǒng)中采用了DS1302 時鐘芯片，該實時時鐘電路是 DALLAS 公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能，采用普通 晶振 。]4[DS1302 時鐘芯片是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～。DS1302 內部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）12第 3 章 硬件設計系統(tǒng)主要分成四個模塊，分別是速度模塊、溫度模塊、時鐘模塊、顯示模塊。溫度及速度模塊通過外部傳感器對相應參數(shù)進行測量，將物理信號轉換為電信號輸入單片機，單片機對輸入的電信號進行處理，最后通過顯示器輸出顯示 單片機外圍電路單片機部分是本設計的核心部分，單片機部分設計的好壞將直接影響整個設機的工作情況，所以單片機的選擇和電路的設計非常重要。本節(jié)將從單片機的介紹和單片機外圍電路的設計兩個部分進行介紹。 單片機的介紹STC89C54RD+具有 16K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器和 1280B 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器。（1）片內程序存儲器內含 16KB 的 Flash 程序存儲器；（2） 片內數(shù)據(jù)存儲器內含 1280 字節(jié)的 RAM；（3） 具有 3 個可編程定時器；（4） 具有 32 根可編程 I/O 口線；（5） 串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；（6） 中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、4 個級優(yōu)先權的中斷結構；（7） 具有一個數(shù)據(jù)指針 DPTR；（8） 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；（9） 具有可編程的 3 級程序鎖定位；（10） STC89C54RD+工作電源電壓典型值為 5V；（11） STC89C54RD+工作頻率為 0~80MHz。STC89C54RD+單片機為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，如圖 所示，按其引腳功能分為四部分,下面對其進行簡單的介紹 。]5[武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）13（1） 主電源引腳 VCC 和 VSS；（2） 外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2；（3） 控制或與其它電源復用引腳 RST、ALE、PSEN 和 EA/VPP；（4） 輸入/輸出（I/O）引腳 P0、PP2 、P3（共 32 根） 。 P0 口是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲器時，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復用，能以吸收電流的方式驅動 8 個 LS 型的 TTL 負載，故在使用 P0 口作為輸入/輸出口時需在外界接入上拉電阻。P1 口是準雙向 8 位 I/O 口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。P1 口能驅動（吸收或輸出電流）4 個 LS 型的 TTL 負載。 引腳的第二功能為 T2 定時/計數(shù)器的外部輸入， 引腳的第二功能為 T2 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 外部控制端。對 Flash 編程和程序驗證時，它接收低 8 位地址。 P2 口是準雙向 8 位 I/O 口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對Flash 編程和程序驗證期間，它接收高 8 位地址。P2 可以驅動（吸收或輸出電流）4 個 LS 型的 TTL 負載。P3 口是準雙向 8 位 I/O 口，在 MCS51 中，這 8 個引腳還有其第二功能，是復用雙功能口。P3 能驅動 4 個 LS 型的 TTL 負載 。]6[圖 STC89C54RD+引腳圖武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）14 單片機外圍電路圖單片機外圍電路圖如圖 所示。由于設計采用 STC 單片機，此系列單片機具有掉電自動復位的功能，所以在單片機中并未設計復位電路。且在仿真中，單片機晶振在其屬性中可調，即在仿真電路中沒有晶振電路。但是在實際的硬件電路中晶振必須要接入。因此，系統(tǒng)采用 12MHz 的晶振。圖中的兩個按鍵是調節(jié)時鐘芯片的時間。由于在仿真圖中并沒有霍爾元件可功模擬，即在 接入數(shù)字激勵源，代替了實際的電路中的霍爾傳感器 。]7[圖 單片機外圍電路圖 速度模塊的設計速度模塊是本設計不可缺少的部分，速度模塊設計的好壞直接將影響本設計的測試結果，所以測速芯片及電路的選擇尤為重要。本節(jié)將從兩個方面進行講解，分別為：霍爾元件的介紹和霍爾元件的硬件電路電路。武漢工程大學郵電與信息工程學院畢業(yè)設計（論文）15 霍爾元件的介紹根據(jù)霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點。A3144E 系列單極高溫霍爾效應集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作。可應用于汽車工業(yè)和軍事工程中?；魻杺鞲衅鞯耐庑螆D和與磁場的作用關系如圖 所示。 a 霍爾元件和磁鋼 b 管腳圖圖 霍爾傳感器的外形圖磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用?；魻杺鞲衅鳒y量原理及轉速測量方法如下：1. 霍爾傳感器測量原理測量電機轉速的第一步就是要將電機的轉速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數(shù)。霍爾器件作為一種轉速測量系統(tǒng)的傳感器，它有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優(yōu)點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖 所示，當電機轉動時，帶動傳感器運動，產(chǎn)生對應頻率的脈沖信號，經(jīng)過信號處理后輸出到計數(shù)器或其他的脈沖計數(shù)裝置，進行轉速的測量 。]8[