【導讀】程序顯示在LED上，同時通過串口向上位機發(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、匯編語言﹑C51。2020年4月01日—2020年4月09日：畢業(yè)論文任務書及進度；2020年4月19日—2020年4月23日：完成系統(tǒng)總體設(shè)計；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實踐意義。該生查閱文獻資料較強，能較為全面收集關(guān)于單片機酒駕檢測系統(tǒng)的資料，完成相應的任務，希望該同學在以后的工作中，有更大的進步。綜合看來，本人認為，該論文達到了專科畢業(yè)水平，同意論文答辯。模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。HIN232CPE電平轉(zhuǎn)換及RS232構(gòu)成。本文重點是測量速度并顯示?？?，性價比較高等特點。

　　

【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 同步時鐘輸入端，向器件發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，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，當器件接收指令時，此引 腳為輸入端；當讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳在‘讀’ 指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆? 第 20 頁 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時為高 電平，當檢測到有效 按鍵時，此引腳為低電平 10~16 SG~SA 段 g~ 段 a 驅(qū)動輸出 17 DP 小數(shù)點驅(qū)動輸出 18~25 DIG0DIG7 數(shù)字 0~ 數(shù)字 7 驅(qū)動輸出 26 CLKO RC 振蕩器連接端 27 RC 復位端 28 RESET 復位端 2． HD7279A 的工作原理 HD7279A 最顯著的優(yōu)點是與單片機的接口簡單，最多只需 5 條連接線，分別是復位端 RESET，片選輸入端 CS，同步時鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端 DATA和按鍵有效輸出端 KEY。在一般應用系統(tǒng)中， RESET 可直接接電源，當應用系統(tǒng)中只有一片 HD7279A 器件時， CS也可以直接接地，此時只需占用 3條單片機的 I／ O 端口線，如果應用系統(tǒng)中沒有鍵盤，僅具有顯示功能，或者即使有鍵盤，但單片機軟件任務不復雜，均可不接 KEY 線，使用定時讀取鍵盤鍵值代碼的方法，則此時只需占用 2 條單片機的 I/0 端口線。 3． HD7279A 接口的具體設(shè)計 根據(jù) HD7279A 的特點與優(yōu)點，我們選擇該器件來驅(qū)動數(shù)碼管，實現(xiàn)數(shù)碼顯示，其具體電路如下圖所示： 第 21 頁 VDD1VDD2RESET28CS6CLK7DATA8KEY9CLK026RC27VSS4SF10SG11SE12SD13SC14SB15SA16DP17DIG718DIG619DIG520DIG421DIG322DIG223DIG124DIG025HD7279100K*8200*8100K*4R415pFC9+5V+5VK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS4 圖 HD7279 驅(qū)動顯示器的具體電路 鍵盤 電路 本設(shè)計使用的鍵盤主要為完成一個功能 — 轉(zhuǎn)速測量的啟動 /停止；我們將開關(guān)直接與 AT89C51 單片機的 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，實現(xiàn)簡單的人機通信。我們采用了獨立式鍵盤電路，按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時，個 I/O 口有確定的高電平，同時，還備用兩個按鍵方便擴展，其具體電路如下所示： S1 S2S3+5V 圖 鍵盤電路 第 22 頁 霍爾傳感器簡介 霍爾器件概述 霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，已發(fā)展 成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應用?；魻栐且环N磁傳感器。要他們可以檢測磁場及其變化，可以在各種與磁場有關(guān)的場合中。霍爾器件以霍爾效應為其工作基礎(chǔ)。 霍爾期間具有許多優(yōu)點，他們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達 1MHZ），耐震動，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)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回調(diào)、位置重復精度高（可達 um 級）。采用了各種補償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達 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。 按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出被測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測被檢測對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場作為被檢測信息的載體，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)生變化的時間等，轉(zhuǎn)換成電量來進行檢測和控制。 集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路集成在一起的一種傳感器。它取消了傳感器和測量 電路之間的界限，實現(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，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，正越來越愛到眾的重視。集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號。按照輸出信號的形式，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)過處理后輸出一個高電平或低電平的數(shù)字信號。 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)器和輸出級組成。 霍爾傳感器的應用 第 23 頁 使用霍 爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應強度敏感，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磁場的磁感應強度。若不垂直，則應求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應強度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進行多點檢測，由計算機進行數(shù)據(jù)處理，可以得到場的分布狀態(tài)，并可對狹縫，小孔中的磁場進行檢測用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場。例如，用一個 5 4 （ mm3）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼， 就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應強度。在空氣隙中，磁感應強度會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，在應用中要考慮有效工作氣隙的長度。在計算總有效工作氣隙時，應從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會給出。 因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。 AH41霍爾開關(guān) AH41 霍爾開關(guān)電路最適于響應變化斜率 陡峭的磁場并在磁通密度較弱的場合使用，適用于單極或多對磁環(huán)工作，它由反向電壓保護器、電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、信號放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級組成。工作溫度范圍為 40 ～ 150℃（存儲溫度為 150℃），可適用于各種機及機電一體化領(lǐng)域。 電參數(shù)： 參數(shù) 符號 測試條件 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 輸出上升時間 tr Vcc=12V RL= CL= μ S 輸出下降時間 tf Vcc=12V RL= CL= μ S 產(chǎn)品特點 : . 電源電壓范圍寬 第 24 頁 . 可用市售的小磁環(huán)來驅(qū)動 . 無可動部件、可靠性高 . 尺寸小 . 抗環(huán)境應力 . 可直接同雙極和 MOS 邏輯電路接口 應用 : . 高靈敏的無觸點開關(guān) . 直流無刷電機 . 直流無刷風機 . 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，要使單片機測量的轉(zhuǎn)速能夠向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件電路中必須要考慮到單片機的發(fā)送部分，由于單片機通過串口發(fā)送出來的是 TTL 邏輯電平（ 0V和 5V），而計算機 RS232 總線上輸入、輸出數(shù)據(jù)和控制信號為 +12V左右的電壓，單片機要和 PC 的上位機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行轉(zhuǎn)換，但是為了方便起見，本次設(shè)計采用的是集成芯片，一個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)簡單、方便容易，精確度高。本次所采用的 是 HIN232CP，我們要對其外圍電路進行設(shè)計，下面我們將詳細的敘述。 數(shù)據(jù)的傳輸： 當電路工作于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)時， PC 機的 RTS 端輸出高電平，經(jīng) IC1 電平轉(zhuǎn)換 第 25 頁 打開 IC3（ 74LS08）的與門 B1，使 PC 機 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 IC1 反相后作為 CTS 信號送入計算機，同時還關(guān)閉與門 B2；使計算機不接收其它數(shù)據(jù)信號。 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 是美國電氣工業(yè)協(xié)會推廣使用的一種串行通信 總路線標準，是DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如微機 )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，信號的邏輯 0 電平為 +3V～ +15V。邏輯 1 電平為 3V～ 15V。 電氣特性： EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(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： 信號有效（接通 ， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負電壓）＝ 3V～ 15V RS232 連接器 DB9 DB9 是 RS232 信號線的連接器，其連接器的機械特性見圖 ()，表 43所示 RS232 信號線名稱、符號以及對應在 DB9上的針腳號。 圖 連接器的機械特性 第 26 頁 表 43 RS232 信號線和 DB9 引腳關(guān)系 符 號 名 稱 引 腳 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI 接收信號載波檢測 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)男盘栠壿嬰娖脚c 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)部有兩個發(fā)送器 (TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS232C 電平 )和兩個接收器 (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 圖 HIN232CPE 電平轉(zhuǎn)換器及外接元件圖 第 28 頁 第 5 章 軟件設(shè)計 本章重點闡述測量轉(zhuǎn)速的匯編語言。以及軟件設(shè)計的過程。 軟件 設(shè)計部分 需要解決的是 單片機中斷服務程序的設(shè)計、計算程序的設(shè)計、顯示部分的程序設(shè)計以 及在我們這里非重點介紹的通信程序設(shè)計。 單片機轉(zhuǎn)速程序設(shè)計思路及過程 單片機測量轉(zhuǎn)速可以分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個模塊， 流程圖如下圖所示。 圖 主程序流程圖 單片機程序設(shè)計思路 計算轉(zhuǎn)速公式： n=60/NTc (r/min) 其中， N 是內(nèi)部定時器的計數(shù)值，為三字節(jié)，分別由 TH0， TL0， VTT 構(gòu)成； Tc 為時基，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)速的精確計算公式： 開始 初