【文章內(nèi)容簡介】 鍵模擬信號 。4) 顯示電路。 總體設(shè)計(jì) 自行車?yán)锍?/速度計(jì)能自動顯示自行車行駛的總里程數(shù)及行車速度，具有超速信響提醒功能 ，里程數(shù)據(jù)自動記憶，也可應(yīng)用于電動自行車、摩托車、汽車等機(jī)動車儀表上。 圖 系統(tǒng)總框圖 本設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測的速度與累計(jì)里程數(shù)顯示出來 ,主要是將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號，將頻率實(shí)時(shí)地測量出來，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度和里程 ,再將所得的數(shù)據(jù)存儲到 TC4024 芯片中，通過 AT89C52 單片機(jī)計(jì)算出來的速度和里程的數(shù)據(jù)，最后由LCD1602 顯示所測速度與里程。 自行車?yán)锍?/速度計(jì)采用 AT89C52 單片機(jī)作控制，速度及里程傳感器采用干簧管元件。P0口和 P2口 用于七段 LED 顯示器的段碼及掃描輸出，在顯示里程時(shí)，第三位小數(shù)點(diǎn)用 17腳 。 。 、 、 和 口分別用于設(shè)置輪圈的大小。 口的開關(guān)用于確定顯示的方式，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，顯示速度；打開時(shí)顯示里程。第 12 腳外中斷 0 用于對輪子圈數(shù)的計(jì)數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一18B20 輸入 按鍵輸入 干簧管輸入 STC89C52 LCD1602 顯示 燈光輸出報(bào)警 宋丹： 基于單片機(jī)的自行車?yán)锍?速度計(jì)設(shè)計(jì) 12 圈，傳感器輸出一個(gè)地電平脈沖。第 13 腳外中斷 1用于控制定時(shí)器 T1 的啟停，當(dāng)輸入為0時(shí)關(guān)閉定時(shí)器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)二分頻后形成（見圖 ），這樣，每次定 時(shí)器 T1 的開啟時(shí)間剛好為轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。根據(jù)輪子的周長就可以計(jì)算出自行車的速度。 和 口用于 EEPROM 存儲器 24C01 的存取控制。 11 腳輸出用于速度超速時(shí)的報(bào)警 各單元設(shè)計(jì) 控制單元設(shè)計(jì) 1．單片機(jī)概述 單片微型計(jì)算機(jī)（ Singlechip Microcmputer)簡稱單片機(jī)，它是把中央處理單元 CPU、隨機(jī)存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及 I/O 接口電路等主要的幾個(gè)計(jì)算機(jī)部件集中在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。所以就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī) 中除了上述部份外，還集成了其它部份如 A/D， D/A 等。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。單片機(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī) 的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域 。 在本設(shè)計(jì)中采用了 89C52單片機(jī)作為中心處理系統(tǒng)進(jìn)行研究。 AT89C52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲 器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 使得 AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 其芯片引腳圖如圖 。 圖 89C52 芯片引腳結(jié)構(gòu)圖 89C52芯片的主要性能有： （ 1）與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 （ 2） 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器 （ 3） 1000次擦寫周期 （ 4）全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz （ 5）三級加密程序存儲器 宋丹： 基于單片機(jī)的自行車?yán)锍?速度計(jì)設(shè)計(jì) 14 （ 6） 32個(gè)可編程 I/O口線 （ 7）個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 8）八個(gè)中斷源 （ 9）全雙工 UART串行通道 （ 10）低功耗空閑和掉電模式 （ 11）電后中斷可喚醒 （ 12）看門狗定時(shí)器 （ 13）雙數(shù)據(jù)指針 （ 14）掉電標(biāo)識符 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電 路的輸出端 ③控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通。接低電平，從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機(jī)有 4組 8位的可編程 I/O 口，分別為 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 PO口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ （ 1）時(shí)鐘電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方 式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。本文所用 的是內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路，如圖 所示在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi) 部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用 圖 時(shí)鐘電路 (2)復(fù)位電路 本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 所示，是常用復(fù)位電路之一。單片機(jī)復(fù)位通 過按鍵產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容 C 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機(jī)自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按下按鍵即可。按下按鍵，可直接把 +5V 加到了 RET/VPD端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。復(fù)位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 工作原理：通電瞬間， 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 宋丹： 基于單片機(jī)的自行車?yán)锍?速度計(jì)設(shè)計(jì) 16 圖 復(fù)位電路 系統(tǒng)按鍵輸入模塊電路圖如圖 所示 圖 按鍵電路圖 里程計(jì)數(shù)模擬脈沖按鍵 通常里程器有一個(gè)傳感器輸入信號 , 傳感器接在自行車的軟軸上 , 信號以脈沖方式輸出。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)動一周 , 便發(fā)出一個(gè)脈沖給傳感器 , 傳感器輸出信號接在單片機(jī)的 TCAP端 (輸入捕捉端 ),輸入捕捉寄存器 (ICR)記錄 TCAP 端的脈沖次數(shù) , 再通過程序折合成行車?yán)锍碳八俣?。由于傳感器采用機(jī)械接觸方式控制電路的通斷以及光電耦合器件 , 因而可避免干擾信號的影響。 復(fù)位電路 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 檢測單元設(shè)計(jì) 干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)。它的兩個(gè)觸點(diǎn)由特殊材料制成，被封裝在真空的玻璃管里。只要用磁鐵接近它，干簧管兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就會吸合在一起，使電路導(dǎo)通。因此可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等。有一種自行車公里計(jì)，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。裝在門上，可作為開門時(shí)的報(bào)警、問候等。在“斷線報(bào)警器”的制作中，也會用到干簧管。 顯示單元設(shè)計(jì) 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到， 顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED數(shù)碼管比較常用，軟件都比較簡單，但硬件電路復(fù)雜 ： （ 1）顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 （ 2）數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加 方便。 （ 3）體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 （ 4）功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多 該計(jì)價(jià)系統(tǒng)的顯示電路采用 LCD1602液晶顯示 ,分別顯示時(shí)間、里程、速度和溫度。用單片機(jī)一組 I/O口作為數(shù)據(jù)口向 LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)顯示硬件電路設(shè)計(jì)如圖 示。 宋丹： 基于單片機(jī)的自行車?yán)锍?速度計(jì)設(shè)計(jì) 18 圖 顯示硬件電路圖 LCD1602 的介紹 (1)液晶顯 示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 (2)液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（ Static）、單純矩陣驅(qū)動（ Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（ Active Matrix）三種 (3)液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : ①線段的顯示 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M N個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應(yīng) 1字節(jié)的 8 位，即每行有 16 字節(jié)，共 16 8=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 64 16 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。LCDDISPLAY 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度 為 8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ??（ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。這就是 LCD 顯示的基本原理。 ②字符的顯示 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8或 8 8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。這樣一來就組 成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字