【文章內(nèi)容簡介】 本較高。 ③干簧管。干簧管是一種磁敏的有觸點無源電子開關(guān)元件，應(yīng)用在里程表上的原理與開 關(guān)型霍爾傳感器類似，把干簧管安裝在自行車貼近車輪的支架上，磁鋼安裝在輻條上，當(dāng)磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，干簧管閉合，單片機根據(jù)此信號可計算里程、速度等。干簧管的優(yōu)點是成本低廉和安裝簡易，缺點是比較脆弱和不夠穩(wěn)定。 綜合比較三種器件的性能和價格，本次設(shè)計選擇價格適中、測量穩(wěn)定且安裝簡易的霍爾傳感器。 霍爾傳感器工作原理及電路連接 A44E 霍爾傳感器屬于開關(guān)型器件，其工作電壓比較寬 (),其輸出電平符合 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，可以直接接到單片機 IO 口上，而且其最高檢測頻率可達 1MHZ。 A44E 集成霍爾開關(guān)（見圖 ）由穩(wěn)壓器 A，霍爾電勢發(fā)生器 B，差分放大器 C,施密特觸發(fā)器 D， 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，這與這兩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)放大器放大后送到施密特觸發(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 門輸出低電壓，通常這種狀態(tài)稱為開。當(dāng)施加的 磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止， OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)稱為關(guān)。這樣兩次電壓變化，使霍爾傳感器完成一次開關(guān)動作。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 9 圖 在本設(shè)計 protues 仿真中，用六個不同頻率的方波發(fā)生器，代替霍爾傳感器，演示在不同車速情況下，里程表的車速測量、里程顯示及報警情況。將多路選擇開關(guān)接到 P3^4 口，定時器 T0 記錄一秒鐘低電平的量，從而計算車速及里程信息。（見圖 ） S W 2S W RO T 6T0 圖 溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路 簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點：它具有微型化，低功耗，高性能，抗干擾能力強，易配微處理器等特點，特別適合于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。 DS18B20 采用單線接口，只有一根信號線與 CPU 連線；不需要外部元件；不需要備份電源、可用數(shù)據(jù)線供電；溫度測量范圍從 50 攝氏度到 125 攝氏度， 10攝氏度到 85攝氏度時測量精寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 10 度為177。 攝氏度；通過編程可實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，在 和750ms 內(nèi)將溫 度值轉(zhuǎn)化 9位和 12 位的數(shù)字量。 DS18B20 引腳圖及引腳功能介紹 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于幾聲電源時，此引腳必須接地。 DS1820 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖 DS1820內(nèi)部框圖 圖 為 DS1820 的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 (內(nèi)含便箋式 RAM)，用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和 TL 觸發(fā)器存儲與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗碼寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 11 (CRC)發(fā)生器等七部分。 DS1820 的測溫原理： DS1820 內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù)，低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_某一設(shè)置高溫時振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數(shù)器設(shè)置為 55℃時的值，如果計數(shù)器到達 0 之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于 55℃。同時，計數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進行補償，計數(shù)器重新開始計數(shù)直到回零。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。溫度表示值為 9bit，高位為符號 位，其結(jié)構(gòu)如下： 在正常測溫情況下， DS1820 的測溫分辨力為 ℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用 DS1820 提供的讀暫存器指令 (BEH)讀出以℃為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位 (LSB)，得到所測實際溫度的整數(shù)部分 TZ，然后再用 BEH 指令取計數(shù)器 1 的計數(shù)剩余值 CS 和每度計數(shù)值 CD?？紤]到 DS1820 測量溫度的整數(shù)部分以 ℃、 ℃為進位界限的關(guān)系，實際溫度 TS 可用下式計算： TS=(TZ－ ℃ ) ＋ (CD－ CS)/CD 在本 設(shè)計 protues 仿真中，與單片機的連接如圖 2 7 . 0DQ2V C C3G N D1U3D S 1 8 B 2 0t e m 圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 12 存儲器 AT24C02 AT24C02是 ATMEL公司生產(chǎn)的串行 EEPROM芯片，其存儲容量為 256*8Bit。在斷電情況下，仍可保存數(shù)據(jù)，可對保存的數(shù)據(jù)存儲 100年，并可多次擦寫，擦寫次數(shù)可達 10萬次以上。 AT24C02的引 腳 （如圖 ）功能簡紹如下： 1， 2,3（ A0， A1， A2） 可編程地址輸入端。 用于與系統(tǒng)中的同類器件編碼 。 4（ GND） 電源地 5（ SDA） 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端。在系統(tǒng)中與單片機的 P2^0口相接。 6（ SCL） 串行時鐘輸入端。在系統(tǒng)中與單片機的 P2^1口相接。 7（ WP） 寫保護輸入端。用于硬件數(shù)據(jù)保護。當(dāng)其為低電平時，可以對整個存儲器進行正常的讀寫 腳 。當(dāng)其為高電平時，存儲器具有寫保護功能，但讀操作不受影響。該引腳在 系統(tǒng)中接地 。 8（ VCC） 電源正端 。 當(dāng)時鐘線 SCL為高電平時，數(shù)據(jù)線 SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號；當(dāng) SCL線為高電平時， SDA線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號。 在本設(shè)計 protues仿真中，與單片機的連接如圖 圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 13 S C K6S D A5WP7A01A12A23U224 C 02 CS D AS C L 圖 鍵盤單元 因為本系統(tǒng)中要調(diào)節(jié)的信息不多，故只設(shè)計了四個獨立鍵盤。（見圖 ）單片機上電后各 IO 口為高電平，當(dāng)鍵按下后，與按鍵相連的 IO口電平被拉低。各鍵的功能如 中所述 顯示單元 七段 LED顯示器一般都是同時使用幾個 LED顯示器，它有兩種連用方法：一是每一位都用各自的 8位輸出口控制，在顯示某一字符時，相應(yīng)的段恒定發(fā)光或不發(fā)光，這種顯示方法屬于靜態(tài)顯示，它占用較多的 I/O口線。二是動態(tài)顯示，即將多個 7段 LED的段選端復(fù)接在一起，只用一個 8位輸出控制段選，段選同時加到各個 7段 LED顯示器上， 通過控制各個顯示器公共陽極 /陰極輪流接電 /接地的方法，逐一輪流地啟動各個 LED。這種方法中，只要恰當(dāng)?shù)剡x擇點亮?xí)r間和時間間隔，就會給人以為是各位 LED同時顯示的假象。這里使用了一個 6位動態(tài)顯示的共陰極數(shù)碼管顯示器。 其中 LED顯示器的段選碼都由單片機的 P0口連接控制，位選碼由 P1^2P1^7口控制。由定時器 T1定時 4MS，單片機每 4MS點亮一個數(shù)碼管，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，感到各位數(shù)碼管同時點亮了。與單片機的連接如圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 14 J P 2J UM P E Rk y 1k y 2J P 1J UM P E RJ P 3J UM P E Rk y 3J P 4J UM P E Rk y 4 圖 P00P01P02P03P04P05P06P07P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P12P13P14P15P16P17234567891R P 1RE S P A C K 8 圖 報警電路 發(fā)光二極管電路 本部分 采用一個蜂鳴器和六個紅色發(fā)光二極管與單片機相接的方式實現(xiàn)報警。各數(shù)碼管的報警值分別為 40km/h、 80km/h、 90km/h、 110km/h、 120km/h。 數(shù)碼管與單片機連接的各 IO口，在軟件運行初始化中，被拉為低電平，當(dāng)測的車寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 15 速不小于各報警值時，相應(yīng)的 IO口又重新通過軟件拉高，正 5v電壓使該數(shù)碼管導(dǎo)通。二極管與單片機的連接如圖 蜂鳴器電路 當(dāng)基極為低電平時， PNP 三極管導(dǎo)通，發(fā)射集輸出電流驅(qū)動蜂鳴器工作。 蜂鳴器與單片機的連接如圖 P30P31P32P33P36P37D1L E D R E DD2L E D R E DD3L E D R E DD4L E D R E DD5L E D R E DD6L E D R E D圖 P 3 0P 3 1P 3 2S D AS C Lk y 1k y 2k y 3Q1P N PB U Z 1B U Z Z E RR31kt e mk y 4 圖 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 16 3 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的主程序流程如圖 本系統(tǒng)的控制、運算和管理功能都要通過軟件設(shè)計來完成，本系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計技術(shù)來進行軟件設(shè)計，整個軟件在功能上可分為初始化模塊、鍵盤掃描模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、報警模塊、顯示模塊、存儲模塊、溫度采集轉(zhuǎn)換模塊。下面就各主要模塊的功能分別進行說明。 圖 開始 初始化 數(shù)據(jù)處理 是否到一秒 是否超速 顯示相關(guān)內(nèi)容 二極管和蜂鳴器報警 N N Y N Y 鍵盤掃描顯示不同內(nèi)容 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 17 鍵盤掃描程序 鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)有鍵按下的時候，程序顯示不同的內(nèi)容。在程序中設(shè)不同的標(biāo)志位，使其顯示不同的內(nèi)容， 程序如下 :(流程圖為) 圖 void keyscan() { if(key1==0)//鍵一按下 { if(key4==0)//鍵四按下 開始 鍵 1 按下 顯示車速 鍵 2 按下 顯示總里程 顯示單里程 鍵 3 按下 報警 顯示溫度 鍵 4 按下 報警取消 Y Y Y Y N N N N 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 18 { flag4=1。//顯示溫度 } else//鍵四未按下 { flag4=0。 if(key2==0)//鍵二按下 { flag1=1。 flag2=1。//顯示單里程 flag4=0。 } else//鍵二未按下 { flag1=1。 flag2=0。//顯示總里程 flag4=0。 } } } if(key1==1)//鍵一未按下 { flag1=0。//顯示車速 } if(key3==0)//鍵三按下 { flag3=0。//取消報警 d1=0。 d2=0。 寧夏理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 共 61 頁 19 d3=0。 d4=0。 d5=0。