【導(dǎo)讀】程序顯示在LED上，同時(shí)通過串口向上位機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。發(fā)送部分主要是完成電平轉(zhuǎn)換，送RS232向PC發(fā)送數(shù)據(jù)。開發(fā)環(huán)境：μVison3、匯編語(yǔ)言﹑C51。2020年4月01日—2020年4月09日：畢業(yè)論文任務(wù)書及進(jìn)度；2020年4月19日—2020年4月23日：完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；2020年4月24日—2020年5月11日：編程調(diào)試，并完成初稿；2020年5月14日—2020年5月18日：二次交稿給老師批閱；2020年5月21日—2020年6月01日：完成單片機(jī)稿交老師批閱；2020年6月13日—2020年6月15日：論文打印與裝訂及答辯。工作量較大，選題具有一定的指導(dǎo)實(shí)踐意義。該生查閱文獻(xiàn)資料較強(qiáng)，能較為全面收集關(guān)于單片機(jī)酒駕檢測(cè)系統(tǒng)的資料，完成相應(yīng)的任務(wù)，希望該同學(xué)在以后的工作中，有更大的進(jìn)步。綜合看來(lái)，本人認(rèn)為，該論文達(dá)到了專科畢業(yè)水平，同意論文答辯。模擬式采用測(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)元件，得到的信號(hào)是模擬量。HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換及RS232構(gòu)成。本文重點(diǎn)是測(cè)量速度并顯示?？?，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。

　　

【正文】 CLKO26RC27RSET28U4HD7279A 圖 HD7279 引腳配置 表 42 HD7279 引腳功能介紹 引腳 名稱 功能描 述 1,2 VDD 正電源 3,5 NC 無(wú)連接，必須懸空 4 VSS 接地 6 CS 片選輸入端，此引腳為低電平，可向器件發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 7 CLK 同步時(shí)鐘輸入端，向器件發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，當(dāng)器件接收指令時(shí)，此引 腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳在‘讀’ 指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆? 第 20 頁(yè) 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時(shí)為高 電平，當(dāng)檢測(cè)到有效 按鍵時(shí)，此引腳為低電平 10~16 SG~SA 段 g~ 段 a 驅(qū)動(dòng)輸出 17 DP 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出 18~25 DIG0DIG7 數(shù)字 0~ 數(shù)字 7 驅(qū)動(dòng)輸出 26 CLKO RC 振蕩器連接端 27 RC 復(fù)位端 28 RESET 復(fù)位端 2． HD7279A 的工作原理 HD7279A 最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，最多只需 5 條連接線，分別是復(fù)位端 RESET，片選輸入端 CS，同步時(shí)鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端 DATA和按鍵有效輸出端 KEY。在一般應(yīng)用系統(tǒng)中， RESET 可直接接電源，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 器件時(shí)， CS也可以直接接地，此時(shí)只需占用 3條單片機(jī)的 I／ O 端口線，如果應(yīng)用系統(tǒng)中沒有鍵盤，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤，但單片機(jī)軟件任務(wù)不復(fù)雜，均可不接 KEY 線，使用定時(shí)讀取鍵盤鍵值代碼的方法，則此時(shí)只需占用 2 條單片機(jī)的 I/0 端口線。 3． HD7279A 接口的具體設(shè)計(jì) 根據(jù) HD7279A 的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，我們選擇該器件來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，其具體電路如下圖所示： 第 21 頁(yè) VDD1VDD2RESET28CS6CLK7DATA8KEY9CLK026RC27VSS4SF10SG11SE12SD13SC14SB15SA16DP17DIG718DIG619DIG520DIG421DIG322DIG223DIG124DIG025HD7279100K*8200*8100K*4R415pFC9+5V+5VK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS4 圖 HD7279 驅(qū)動(dòng)顯示器的具體電路 鍵盤 電路 本設(shè)計(jì)使用的鍵盤主要為完成一個(gè)功能 — 轉(zhuǎn)速測(cè)量的啟動(dòng) /停止；我們將開關(guān)直接與 AT89C51 單片機(jī)的 接口相連，通過讀 I/O 口，判定各 I/O 線的電平狀態(tài)，即可識(shí)別出按下的按鍵。操作員通過鍵盤可以輸入數(shù)據(jù)或指令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。我們采用了獨(dú)立式鍵盤電路，按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時(shí)，個(gè) I/O 口有確定的高電平，同時(shí)，還備用兩個(gè)按鍵方便擴(kuò)展，其具體電路如下所示： S1 S2S3+5V 圖 鍵盤電路 第 22 頁(yè) 霍爾傳感器簡(jiǎn)介 霍爾器件概述 霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展 成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。霍爾元件是一種磁傳感器。要他們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可以在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾期間具有許多優(yōu)點(diǎn)，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回調(diào)、位置重復(fù)精度高（可達(dá) um 級(jí)）。采用了各種補(bǔ)償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達(dá) 55150 度。 按照霍爾器 件的功能可將他們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)被檢測(cè)對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)作為被檢測(cè)信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集成在一起的一種傳感器。它取消了傳感器和測(cè)量 電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，正越來(lái)越愛到眾的重視。集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號(hào)。按照輸出信號(hào)的形式，可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。 開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。 霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。 霍爾傳感器的應(yīng)用 第 23 頁(yè) 使用霍 爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來(lái)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫，小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來(lái)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。例如，用一個(gè) 5 4 （ mm3）的釹鐵硼Ⅱ號(hào)磁鋼， 就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長(zhǎng)度。在計(jì)算總有效工作氣隙時(shí)，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。 因?yàn)榛魻柶骷枰ぷ麟娫?，在作運(yùn)動(dòng)或位置傳感時(shí)，一般令磁體隨被檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測(cè)工作磁場(chǎng)，再?gòu)臋z測(cè)結(jié)果中提取被檢信息。 AH41霍爾開關(guān) AH41 霍爾開關(guān)電路最適于響應(yīng)變化斜率 陡峭的磁場(chǎng)并在磁通密度較弱的場(chǎng)合使用，適用于單極或多對(duì)磁環(huán)工作，它由反向電壓保護(hù)器、電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、信號(hào)放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級(jí)組成。工作溫度范圍為 40 ～ 150℃（存儲(chǔ)溫度為 150℃），可適用于各種機(jī)及機(jī)電一體化領(lǐng)域。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 量值 單位 最小 典型 最大 電源電壓 VCC 輸出低電平電壓 Vout Iout=20mA BBOP 200400mV 輸出高電平電流 IOFF Vout=24V B 電源電流 ICC VCC=24V 輸出端開路 10 mA 輸出上升時(shí)間 tr Vcc=12V RL= CL= μ S 輸出下降時(shí)間 tf Vcc=12V RL= CL= μ S 產(chǎn)品特點(diǎn) : . 電源電壓范圍寬 第 24 頁(yè) . 可用市售的小磁環(huán)來(lái)驅(qū)動(dòng) . 無(wú)可動(dòng)部件、可靠性高 . 尺寸小 . 抗環(huán)境應(yīng)力 . 可直接同雙極和 MOS 邏輯電路接口 應(yīng)用 : . 高靈敏的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān) . 直流無(wú)刷電機(jī) . 直流無(wú)刷風(fēng)機(jī) . 霍爾開關(guān)元件的電路圖： 圖 霍爾傳感器的電 路圖 發(fā)送模塊 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，要使單片機(jī)測(cè)量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機(jī)的發(fā)送部分，由于單片機(jī)通過串口發(fā)送出來(lái)的是 TTL 邏輯電平（ 0V和 5V），而計(jì)算機(jī) RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號(hào)為 +12V左右的電壓，單片機(jī)要和 PC 的上位機(jī)通信就必須是電平一致，所以發(fā)送部分關(guān)鍵的部分是電平轉(zhuǎn)換和串口發(fā)送，電平轉(zhuǎn)換可以用模擬器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計(jì)采用的是集成芯片，一個(gè)芯片加上它的外圍電路即可完成電平的轉(zhuǎn)換的工作。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便容易，精確度高。本次所采用的 是 HIN232CP，我們要對(duì)其外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面我們將詳細(xì)的敘述。 數(shù)據(jù)的傳輸： 當(dāng)電路工作于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)， PC 機(jī)的 RTS 端輸出高電平，經(jīng) IC1 電平轉(zhuǎn)換 第 25 頁(yè) 打開 IC3（ 74LS08）的與門 B1，使 PC 機(jī) TXD 端輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出去； RTS 信號(hào) IC1 反相后作為 CTS 信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，同時(shí)還關(guān)閉與門 B2；使計(jì)算機(jī)不接收其它數(shù)據(jù)信號(hào)。 該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在 9600b/s 為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。模塊所用 器件如下： RS232C RS232C 是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)推廣使用的一種串行通信 總路線標(biāo)準(zhǔn)，是DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機(jī) )和 DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如 CRT)間傳輸串行數(shù)據(jù)的接口總線。 RS232C 最大傳輸距離為 15m，最高傳輸速率約 20kbps，信號(hào)的邏輯 0 電平為 +3V～ +15V。邏輯 1 電平為 3V～ 15V。 電氣特性： EIARS232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定； 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK) =3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制線上： 信號(hào)有效（接通 ， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號(hào)無(wú)效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓）＝ 3V～ 15V RS232 連接器 DB9 DB9 是 RS232 信號(hào)線的連接器，其連接器的機(jī)械特性見圖 ()，表 43所示 RS232 信號(hào)線名稱、符號(hào)以及對(duì)應(yīng)在 DB9上的針腳號(hào)。 圖 連接器的機(jī)械特性 第 26 頁(yè) 表 43 RS232 信號(hào)線和 DB9 引腳關(guān)系 符 號(hào) 名 稱 引 腳 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI 接收信號(hào)載波檢測(cè) 數(shù)據(jù)接收線 數(shù)據(jù)發(fā)送線 DTE 裝置數(shù)據(jù)就緒 公共地 DCE 裝置就緒 請(qǐng)求發(fā)送 清除發(fā)送 振鈴指示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 圖 電平轉(zhuǎn)換電路原理圖 電平轉(zhuǎn)換器 HIN232CPE 由于 RS232C 總線上傳輸?shù)男盘?hào)邏輯電平與 TTL 邏輯電平差異很大，所以就存在這兩種電平的轉(zhuǎn)換問題，下面就介紹一下電平轉(zhuǎn)換器 HIN232CPE。 HIN232CPE能將 RS232C電平轉(zhuǎn)換成 TTL電平，也能將 TTL電平轉(zhuǎn)換成 RS232C電平，只需單 +5V 供電，由內(nèi)部升高電路產(chǎn)生 10V～ +12V。內(nèi)部有兩個(gè)發(fā)送器 (TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS232C 電平 )和兩個(gè)接收器 (RS232 電平轉(zhuǎn)換為 TTL 電平 )。HIN232CPE 芯片引腳排列和外部元件連接線路如圖 所示。 第 27 頁(yè) 圖 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件圖 第 28 頁(yè) 第 5 章 軟件設(shè)計(jì) 本章重點(diǎn)闡述測(cè)量轉(zhuǎn)速的匯編語(yǔ)言。以及軟件設(shè)計(jì)的過程。 軟件 設(shè)計(jì)部分 需要解決的是 單片機(jī)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)、計(jì)算程序的設(shè)計(jì)、顯示部分的程序設(shè)計(jì)以 及在我們這里非重點(diǎn)介紹的通信程序設(shè)計(jì)。 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)思路及過程 單片機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個(gè)模塊， 流程圖如下圖所示。 圖 主程序流程圖 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路 計(jì)算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 其中， N 是內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT 構(gòu)成； Tc 為時(shí)基，由于采用 的晶振，所以 Tc 不在是 1um，而是12M/ 約為 ，帶入上面 公式，即可得到轉(zhuǎn)速的精確計(jì)算公式： 開始 初