【文章內(nèi)容簡介】 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。 R/W（ 5腳）： R/W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。 E（ 6腳）： E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 DB0（ 7腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。 DB1（ 8腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位。 DB2（ 9腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。 DB3（ 10腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位。 DB4（ 11腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。 DB5（ 12腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位。 DB6（ 13腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。 DB7（ 14腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flang） 。 寄存器選擇控制如表 21。 9 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 表 21寄存器選擇控制 （ 3）霍爾傳感器 本次設(shè)計選取了霍爾傳感器來進行里程檢測?；魻柶骷且环N磁傳感器。用它們可以檢測磁場及磁場的變化，可在與磁場有關(guān)的各種場合中使用。霍爾器件是以霍爾效應(yīng)為工作基礎(chǔ) 的霍爾器件有很多優(yōu)點，結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 霍爾器件分為霍爾元件和霍爾集成電路兩大類，前者是一個簡單的霍爾片，使用時常常需要將獲得的霍爾電壓進行放大。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上。本次設(shè)計選取了霍爾集成電路來測量里程。 里程測量是通過將霍爾傳感器的集成電路安裝在車輪上方的鐵板上，將磁鐵安裝在車輪上，旋轉(zhuǎn)的車輪將磁鐵對準(zhǔn)集成電路時，霍爾傳感器會輸出一個脈沖信號，送到單片機，經(jīng)過單片機的計算處理 ，將行駛的里程送到顯示單元并顯示出來。霍爾傳感器里程檢測示意圖如圖 23所示。 圖 23里程檢測示意圖 U18霍爾傳感器 IC（ Integrated Circuit，集成電路 ）是一種利用霍爾效應(yīng)做成的半導(dǎo)體集成電路器件，它被設(shè)計在交變磁場中運行，特別是能在低電源電壓工作，長時間運行溫度范圍高達(dá) 125℃。這種霍爾可用作各種類型的傳感器（速度傳感器、位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等等），接觸開關(guān)以及相類似的應(yīng)用場合。其工作電壓比較寬（ ～ 20V），可運行在較大的溫度范圍內(nèi)（ 20℃～ 125℃） , 其輸出的信號符 合 TTL（ TransistorTransistor Logic， 10 晶體管 晶體管邏輯 ）電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機的 IO 口上，而且其最高檢測頻率可達(dá)到 1MHZ。 U18霍爾傳感器 IC的外形圖及其工作特性如圖 24所示。其中 BOP是工作點“開”的時候的磁感應(yīng)強度， BRP是釋放點“關(guān)”的時候的磁感應(yīng)強度。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強度超過動作點 BOP的時候，傳感器輸出的是低電平，磁感應(yīng)強度降到了動作點 BOP以下時，傳感器輸出電平是不變的，一直降到了釋放點 BRP的時候，傳感器才會由低電平躍變?yōu)楦唠娖健?BOP與BRP之間的滯 后使開關(guān)動作更為可靠。 (a) U18的外形圖及引腳 (b) U18的工作特性圖 圖 24 U18霍爾傳感器 IC的外形及引腳圖及其工作特性圖 U18集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器 A、霍耳電勢發(fā)生器 (即硅霍耳片 )B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器 D和 OC門輸出 E五個基本部分組成。在輸入端輸入電壓 VCC，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差 VH 輸出，該 VH信號經(jīng)放大 器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到 OC 門輸出。當(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點（即Bop）時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地的電位），使三極管導(dǎo)通，此時 OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使 OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定計價器的最終方案： （ 1） 選用最常用性價比高的 AT89C52 作為本次設(shè)計的 CPU。 （ 2） 采用 74HC595 驅(qū)動 LCD液晶顯示作為顯示部分。 （ 3）用 4個 IO 口設(shè)計控制 4個 獨立按鍵作為按鍵控制部分。 （ 4）采用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號累加計算出速度。 （ 5）采用價錢比較便宜的蜂鳴器作為超速語音提醒部分。 （ 6）選用 DS1302 芯片 為計價器的時鐘部分。 11 (一 )單片機 AT89S52是一種低功耗、高新 能 CMOS 8 為微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 修 I/O 口 線，看門狗定非器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 為定非器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級 終端結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振顯非鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0HZ 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 等軟件可選擇節(jié)點模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定非器 /計數(shù)器、串口、終端繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi) 容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個等等或硬件復(fù)修為止。單片機系統(tǒng)如 圖 31 所示： 圖 31單片機系統(tǒng)圖 （二）晶振電路 單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取 33pF） 。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定 的自激振蕩器。 振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時鐘信號， 再在二分頻的 基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生 ALE 信號，此時得到的信號時機器周期信號。 晶振 電路如圖 36所示： 12 圖 36晶振 電路電路圖 （三）復(fù)位電路 復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只要按圖中的 S4 鍵，電源 VCC 經(jīng)電阻 R 分壓， 在 RESET 端產(chǎn)生一個復(fù)位高電 平。上電復(fù)位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復(fù)位操作。上電瞬間 RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RERST 引腳的高電平將逐漸下降。RERST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2 個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。按鍵復(fù)位電路圖如圖 38所示。 圖 38復(fù)位電路電路圖 （四）按鍵電路 獨立式鍵盤：獨立式鍵盤中，每個按鍵占用一根 I/O 口線，每個 按鍵電路相對獨立。I/O 口通過按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻， 無鍵按下時，引腳端為高電平，有鍵按下時，引 腳電平被拉低。 I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時，外部可不接上拉電阻。鍵盤接口電路如圖 13 37所示： 圖 37鍵盤接口電路 （五） 蜂鳴器驅(qū)動電路 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的 I/O口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來進行放大電流。 蜂鳴器模塊的電路圖如圖 35所示。 LS1BuzzerQ32N39064K7R8VCCGND 圖 35蜂鳴器驅(qū)動電路圖 LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下 : 第 1腳： VSS為地電源。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最強，使用時可以接 10K的電位器來進行調(diào)整。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS和 R/W都為低電平時，可寫入指令或者顯示地址，都為高電平時則可讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時可寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端是使能端，低電平時執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0到 D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負(fù)極。 14 LCD1602的顯示電路如圖 32所示 圖 32 LCD1602顯示 電路圖 時鐘模塊設(shè)計圖 若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用資源，另一方面需要設(shè)置終端、查詢等，同樣耗費單片機的資源，并且使用單片機的時鐘誤差比較大，當(dāng)長時間使用后會出現(xiàn)很大錯誤，而在系統(tǒng)等采用 DS1302 則能很好非解決這個問題。 DS1302時鐘芯片 的結(jié)構(gòu) 主要包含有：移動寄存器、振蕩器、實時時鐘、控制邏輯以及 RAM。有 12個寄存器，其中 7個與時鐘、日歷有關(guān)，并以 BCD碼的存放數(shù)據(jù)形式。 時鐘芯片 DS1302具有一 個實時時鐘和 31字節(jié)靜態(tài) RAM。 DS1302含有的 RAM分為兩種，一種是單個的 RAM單元，一共有 31個，其中每個單元有 8位的字節(jié)，命令控制字為 C0HFDH，奇數(shù)為讀操作。 另一種是突發(fā)方式下的 RAM，可一步到位的讀寫所有 RAM的 31個字節(jié)， 命令控制字 FEH為讀， FFH為寫 。 表 31為 DS1302外部引腳 引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩源，外接 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行時鐘輸入端 8 VCC1 后備電源 表 31 DS1302外部引腳 實時時鐘芯片 DS1302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，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用 。 DS1302的時鐘電路如圖 33所示。 15 VCC21X12X23GND4CE5I/O6SCLK7VCC18U5DS1302+5V12Y2XTALGNDCEI/OSCLKBT?BatteryGND 圖 33 DS1302 時鐘電路圖 測速模塊設(shè)計圖 U18霍爾傳感器 IC有 3個外接端子， 2個是電源的正負(fù)極端子，最后一個是脈沖信號輸出，只要將此信號輸出端接到單片機的 IO口端子上便可以實現(xiàn)距離檢測。其中，單片機的（ INT0）引腳作為 信號的輸入端接收來自傳感器輸出的信號，采用外部中斷 0進行計數(shù)。車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器就產(chǎn)生一個脈沖信號，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動一圈時小磁鐵提供一個磁場，則霍爾傳感器輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集，從而產(chǎn)生信號。霍爾傳感器檢測并輸出信號到單片機的 INT0計算脈沖輸入端，引起單片機的中斷，對脈沖計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到特定的次數(shù)時，里程就會增加，單片機對里程進行計算后，通過接口電路將計算好的結(jié)果傳送到數(shù)碼管并顯示出來。 U18霍爾傳感器 電路如圖 34所示 圖 34 U18霍爾傳感器 電路 本章主要闡述了 顯示模塊， 時鐘模塊 ， 測速模塊設(shè)計 等 幾個重要模塊 以及幾個輔助模塊的硬件電路設(shè)計 圖 。 在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時鐘發(fā)生器、晶振、 CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時候應(yīng)把它們靠近些。在設(shè)計電路的時候都 盡可能選擇典型電路，并 都 符合單片機 的 常規(guī)用法。 16 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 及調(diào)試 （一） 總 程序的流程 本設(shè)計中，軟件設(shè)計采用模塊化操作，利用各個模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計中采用主程序調(diào)用各 個子程序的方法，使程序通俗易懂，我們設(shè)計了整體程序流程圖。 在 main 函數(shù)編寫開始，要進行初始化，包括對系統(tǒng)初始化和對存儲器初始化，要對硬件設(shè)備進行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。通過判斷是否計費，調(diào)價，清零等狀態(tài)，來分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計之前，就有了很強的邏輯關(guān)系。這些對應(yīng)于硬件就是通過按下各個控制開關(guān)，來分別進行不同的動作，最后顯示屏根據(jù)輸入的信息，來顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達(dá)到了軟件控制硬件，同時輸入信息控制 輸出信息的目的。整個程序的流程如圖 41： 圖 41系統(tǒng)流程圖 17 （ 二 ）顯示子程序設(shè)計流程圖 L602 液晶是字符型液晶，它的內(nèi)部自帶字符庫，它可以寫兩行的字符，同時每 行可以寫 40 個字符。液晶顯示程序流程圖如圖 42 所示： 圖 42液晶顯示程序流程圖 從此流程圖我們得出： LCD 液晶顯示屏在寫顯示程序的時候，我們要先寫命令， 再設(shè)定字符顯示和字符的位置，最后寫數(shù)據(jù)，在每寫一次命令或數(shù)據(jù)都需要判斷液晶 是否忙。 打開液晶顯示屏進入初始