基于單片機(jī)的多功能自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2024-08-14 19:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 1 個永久磁鐵，當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)一周，通過開關(guān)霍爾元件可以采集到一個脈沖信號，并從引腳 中斷 O 端輸入，霍爾元件每獲取一個脈沖信號就對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷，每次中斷則表示車輪轉(zhuǎn)動一周，所以自行車的里程為中斷數(shù) n 和車輪周長 L 的乘積；通過計數(shù)器 T1 計算出車輪每轉(zhuǎn)一周所用的時間 t，就可以計算出速度 v。當(dāng)測量里程按鍵被按下時，里程指示燈亮， LED 顯示為里程數(shù)；當(dāng)測量速度按鍵被按下時，速度指示燈亮， LED 顯示為速度值。 硬件設(shè)計 測速首先要解決的問題是采樣，使用單片機(jī)進(jìn) 行測量，可以可以使用脈沖計數(shù)法，車輪每轉(zhuǎn)一周可以產(chǎn)生數(shù)量固定的脈沖，并送入單片機(jī)中進(jìn)行計算，就可以獲得速度的信息。 因 霍爾傳感器 不受天氣、光線等影響，也不會受到灰塵的影響，所以本文 采用霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鳈C(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡單，可以在轉(zhuǎn)軸齒輪上粘幾粒永久磁鋼，霍爾傳感器固定在前叉上面。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，霍爾傳感器接觸到永久磁鋼時就會有信號輸出，當(dāng)車輪不停轉(zhuǎn)動時就會有連續(xù)信號輸出。粘磁鋼的時候要注意，霍爾傳感器對磁場的方向十分敏感，粘上磁鋼后如果沒有信號輸出，則可以換個方向試試?；魻杺鞲衅魇谴琶粼?，常用的采集信號的有 A44E，該傳感器與三極管很相似，有三個管腳，只要接上電源和地就可以工作，工作電壓較寬，其外形如圖 21 所示。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 A44E1 2 3 1VCC 2GND 3OUT 圖 21 A44E 外形圖 本文的設(shè)計是以單片機(jī)為核心，主要是因為單片機(jī)將 CPU、內(nèi)存和一些主要的接口集中在了一個芯片上面，而且它功耗低、功能強(qiáng)、體積小、重量輕、運行速度快等特點，所以我的設(shè)計是以單片機(jī)為核心。本文中的設(shè)計用的單片機(jī)是 AT89C52單片機(jī)，系統(tǒng)原理圖如圖 22 所示。 圖 22 系統(tǒng)原理圖 軟件設(shè)計 程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性，循環(huán)模塊設(shè)計的原則是采用自頂向下的方法，模塊化設(shè)計可以使程序的可讀性良好，修改方便。 軟件設(shè)計包括主程序、行車途 中 速度 和 里程 計算子程序、延時子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號接入外部中斷 O，將經(jīng)過 74LS74 分頻后的信號接入外部中斷 1，利用中斷和定時器對分別對里程進(jìn)行累加、 車輪 每轉(zhuǎn)一周的時間進(jìn)行測量 ； 數(shù)據(jù)處理子程序是將進(jìn)入單片機(jī)的脈沖信號與實際要顯示值之間 形成 對應(yīng)關(guān) 系，經(jīng)過軟件 的 編程顯示所需要的值。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理 后 的結(jié)果送 往顯示裝置，通過 LED 顯示 出來 。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 23 所示 ， 其中 A 為系統(tǒng)判斷條件，即測量速度或者里程，現(xiàn)實中用按鍵實現(xiàn)此項功能。 外部信號 霍爾傳感器 外部存儲器 AT89C52單片機(jī) 里程顯示 速度顯示 報警部分 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 圖 23 軟件系統(tǒng)流程圖 初始化 =1? 計算里程 顯示里程 計算速度 顯示速度 A 開始 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第三章 自行車?yán)锍瘫淼碾娐吩O(shè)計 測量系統(tǒng) 測量系統(tǒng)的作用就是捕捉信號，將捕捉到的信號通過電路傳送走。測量系統(tǒng)所應(yīng)用 的器件就是霍爾傳感器，本次設(shè)計所利用的就是霍爾傳感器磁敏的特性： 置于磁場中的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體 通入 與磁場方向垂直的電流，就會產(chǎn)生一個與磁場和電流都垂直的電勢。 如圖 31 所示，利用霍爾效應(yīng)制成的元件就成為霍爾元件?；魻栐撵`敏性很高，符合本次設(shè)計的要求，所以測量系統(tǒng)選擇霍爾傳感器。 XYZBILU hbd 圖 31 霍爾效應(yīng)原理圖 根據(jù) 設(shè)計的要求，我們選擇 霍爾傳感器中的 霍爾開關(guān)器件。 A44E 就是霍爾開關(guān)器件，如圖 32（ a）所示， 其中 A 為穩(wěn)壓器， B 為霍爾電勢發(fā)生器， C 為差分放大器， D 為施密特觸發(fā)器， E 為 OC 門輸入， 圖中的（ 1）、（ 2）、（ 3）為三個引出端。在電源端加電壓 Vcc，經(jīng) 由 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端， 由于霍爾元件的特性，會產(chǎn)生一個電勢差，該電勢差經(jīng)過放大器的放大后送往施密特觸發(fā)器，由施密特觸發(fā)器對信號進(jìn)行整形形成方波，然后送往 OC 門輸出。 當(dāng)施加的磁場達(dá)到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓 ， 使三極管導(dǎo)通，此時 OC 門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開 ； 當(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使 OC 門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) ， 這樣隨著磁場變化霍爾開關(guān)就完成了一次開關(guān)動作。 工作點與釋放點的差值 就是 磁滯，在此差值內(nèi)， V0 保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集 成霍爾開關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與輸出電壓 V0 之間的關(guān)系。 A44E 集成霍爾開關(guān)是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖 32(b)所示 ， 測量時，
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