【導(dǎo)讀】本表作評定學(xué)生平時成績的依據(jù)之一。是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。自行車的速度里程表能夠滿足人們最基本的需。求，讓人們能清楚地知道當前的速度、里程等物理量。本論文主要闡述一種基于霍爾。元件的自行車的速度里程表的設(shè)計。以AT89C52單片機為核心，A44E霍爾傳感器測。里程信息，并能將自行車的里程數(shù)及速度用LED實時顯示。文章詳細介紹了自行車的。硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉(zhuǎn)一圈的脈沖。數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。軟件部分用匯編語言進。行編程，采用模塊化設(shè)計思想。該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合

　　

【正文】 程狀態(tài)和速度狀態(tài)。 、 、 和 口分別用于設(shè)置輪圈的大小，低電平有效。 是用于里程 和速度切換的，低電平為顯示速度，高電平為顯示里程。中斷 0 用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖。將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計算和判斷出行駛里程數(shù)。中斷 1 用于控制定時器 T1 的啟 /停，當輸入為 0 時關(guān)閉定時器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計數(shù)經(jīng)二分頻后形成。這樣，每次定時器 T1 的開啟時間剛好為轉(zhuǎn)一圈的時間，根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。其程序流程如圖 所示。 4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計 21 圖 主程序流程圖 開始 初始化 =1? N =1? =1? =1? 出錯提示 將車圈周長調(diào)入 21H 開中斷，啟動定時器 =1? 調(diào)用里程處理子程序 調(diào)用速度處理子程序 N N N Y Y Y Y N Y 22 中斷子程序的設(shè)計 定時中 斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)置的。在單片機內(nèi)部有兩個定時 /計數(shù)器，以對其中的計數(shù)結(jié)構(gòu)進行計數(shù)的方法，來實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。當結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間或計數(shù)值已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志，作為單片機接受中斷請求的標志。這種中斷請求是在單片機芯片內(nèi)部發(fā)生的，因此無須在芯片上設(shè)置引入端。 定時 /計數(shù)器控制寄存器 TCON 是 8 位寄存器，地址為 88H，可以位尋址。其高 4位用于定時 /計數(shù)器中斷控制，低 4 位借給外部中斷，用做中斷標志和觸發(fā)方式選擇位。本設(shè)計采用定時中斷，對自行車的 里程和速度進行計數(shù)。中斷子程序流程圖如圖 所示。 圖 中斷子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計 1. 里程計算子程序 關(guān)中斷 開始 現(xiàn)場保護 開中斷 中斷處理 關(guān)中斷 現(xiàn)場恢復(fù) 開中斷 中斷返回 4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計 23 外中斷 0 服務(wù)程序用于對單片機 口輸入的圈脈沖進行計數(shù)，為十六進制計數(shù)器。 60H 為低位， 62H 為高位。每次計數(shù)一次后，對里程數(shù)據(jù)進行一次存儲操作。當車輪每轉(zhuǎn)一圈，通過霍爾元件將脈沖數(shù)輸入單片機內(nèi)，通過計數(shù)器計出脈沖數(shù)，再用乘法子程序算出里程數(shù)。里程處理子程序流程圖如圖 所示。 圖 里程處理子程序流程圖 外中斷 1 服務(wù)程序用于處理 輪子轉(zhuǎn)動一圈后的計時數(shù)據(jù)。當標志位（ 00H）為 1時，計數(shù)溢出，放入最大時間值（為 0FFH）；當標志位為 0 時，將計數(shù)單元（ TLTH 6CH、 6DH）的值放入 68H～ 6BH 單元。定時器計出每轉(zhuǎn)一圈所用的時間，用自行車車輪的周長除以時間就得出自行車的速度。 點亮里程指示燈 開始 將車圈數(shù)轉(zhuǎn)換成里程 顯示里程值 返回 24 圖 速度處理子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計 采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的 8個筆劃段 ah同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極 COM 各自獨立地受 I/O 線控制。 CPU 向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 COM 端?？梢圆捎梅謺r的方法，輪流控制各個顯示器的 COM 端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 本設(shè)計 、 、 、 信號一起組成位選通的位選信號， ～ 信號一起組成段碼選通的段選信號，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應(yīng)的地址，再選通某一個 LED，逐步完成四個 LED 的顯示。 開始 開速度指示燈 計算速度 報警 顯示速度 N Y 是否超速？ 返回 4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計 25 圖 顯示子程序流程圖 開始 顯示單元首址 取顯示數(shù)據(jù) 送段 碼到 P0口 取段碼表首址 調(diào)用延時 送位選到 P2口 4 位顯示結(jié)束 返回 Y N 修改顯示單元地址 求下一位位選碼 26 5 系統(tǒng)調(diào)試與分析 系統(tǒng) 仿真調(diào)試 PROTEUS 系統(tǒng)仿真平臺與開發(fā)平臺是由英國 Labcenter 公司開發(fā)的，是目前世界上最完整的系統(tǒng)設(shè)計與仿真平臺 之一 。 PROTEUS 可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的 電路仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和 PCB 設(shè)計等全部功能。PROTEUS 軟件能夠?qū)Ω鞣N處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的 EDA 工具，真正實現(xiàn)了在沒有目標原形時就可以對系統(tǒng)進行調(diào)試與驗證。 在構(gòu)思好電路原理圖和編好程序之后就要對其進行系統(tǒng)仿真，原理圖的具體設(shè)計流程如圖 所示。 當完成原理圖布線后，利用 PROTEUS ISIS 編輯環(huán)境所提供的電器規(guī)則檢查命令對設(shè)計進行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提供的錯誤檢查報告修改原理圖。直到通過電器規(guī)則檢查為止。 單片機系統(tǒng)的仿真是 PROTEUS VSM 的一大特色，同時，本仿真系統(tǒng)將源代碼的編輯 和編譯整合到同一設(shè)計環(huán)境中，這樣使得用戶可以在設(shè)計中直接編輯代碼，并且很容易地查看到用戶對源程序修改后對仿真結(jié)果的影響。 源代碼通過編譯無誤后，就可以進行仿真，在仿真過程中不斷完善電路和程序的功能最后達到本次設(shè)計的目的。 調(diào)試故障及原因分析 在軟件仿真過程中遇到了 一些 問題，具體故障和解決方法如下： 數(shù)碼管不顯示 本次設(shè)計的電路數(shù)碼管采用共陰極接法，在仿真時錯用共陽極數(shù)碼管，導(dǎo)致數(shù)碼管不顯示。 P0 口顯示高阻態(tài) 正常情況下 P0 口輸出應(yīng)為高（紅色）低（藍色）互換，但在實際情況下 P0 口出現(xiàn)了高阻態(tài) （灰色），經(jīng)翻閱資料查得 P0 口做 I/O 口是應(yīng)接上拉電阻。在加上上拉電阻后， P0 口輸出正常。 5 系統(tǒng)調(diào)試與分析 27 圖 原理圖設(shè)計流程圖 新建設(shè)計文檔 設(shè)置編輯環(huán)境 原理圖布線 放置元器件 電器檢查 建立網(wǎng)絡(luò)表 是否合格？ 結(jié)束 Y 存盤、報表輸出 調(diào)整 N 開始 28 6 結(jié)論與展望 該課題的主要任務(wù)是開發(fā)一個以 MCS51 單片機為核心的自行車的速度里程表。本設(shè)計主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡單性，故盡可能簡化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計。軟件采用匯編語言編寫，采用模塊化設(shè)計思想 ，程序可讀性強。通過仿真、實驗驗證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計要求，達到設(shè)計的指標，實現(xiàn)對自行車里程 /速度的計算功能，并用 LED 顯示，里程與速度分別根據(jù)以下公式求得： 里程 =脈沖總數(shù) 車輪周長 速度 =車輪周長 247。 車輪轉(zhuǎn)一圈所用的時間 根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。當車輪轉(zhuǎn)動，小磁片滑過霍爾元件時，霍爾元件輸出一脈沖，可根據(jù)車輪周長計算里程，選擇不同的車輪周長，里程數(shù)的變化有所不同；當按下開關(guān)，顯示速度時， LED 會根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同顯示不同的數(shù)字，當速度超過一定速度時，將啟動報警系統(tǒng)。 通過 仿真 證明本次設(shè)計符合設(shè)計 的要求，能實現(xiàn)對里程、速度的顯示，功能性較強，具有一定的實踐意義，將會在許多場合應(yīng)用。但也有一些不足存在，當顯示速度時，若自行車轉(zhuǎn)動太快，顯示器會顯示過快，應(yīng)該將速度定時顯示，使人們能夠清楚地看出速度。 展望 本系統(tǒng)操作簡單，易于實現(xiàn)。硬件部分采用的器件應(yīng)用較廣泛，且價格低廉，如AT89C52 單片機、 D 觸發(fā)器 74LS7存儲器 24C0驅(qū)動器 74LS244 等。這就意味著所有的器件功能比較強大、穩(wěn)定。尤其是本次設(shè)計的核心元件 AT89C52 單片機，軟件技術(shù)成熟，并具有種類齊全的支持芯片。這類微處理器 既可用作控制器又適合于做數(shù)據(jù)處理，而且成本也甚是低廉。軟件采用模塊化設(shè)計，可讀性強，方便二次開發(fā)。 本次設(shè)計電路簡單、低成本，而且能夠滿足人們對高性能、多功能自行車的要求，可在很多里程 /速度測量場合使用，具有廣泛的應(yīng)用前景 。 致 謝 29 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計過程中我獲益匪淺，同時也遇到了許多困難，在看到我的畢業(yè)設(shè)計題目時，我的感性認識讓我感覺題目挺簡單，但在理性分析和實際操作過程中卻處處碰壁，這都是由于基礎(chǔ)知識不牢造成的，最后在老師的耐心指導(dǎo)下，我 對題目有了一定程度的認識和理解，對具體的細節(jié)有了清晰的認識。 在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師，是 他 的耐心教導(dǎo)，和不厭其煩地講解，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。也要感謝我的同學(xué)們，在我遇到困難時主動幫我解決，使我很快地攻克了一個又一個難關(guān)。 還要感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和關(guān)懷。 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，但是它卻給我留下了美好的回憶，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中加深了師生的感情和同學(xué)之間的友誼，覺得每一天都是那么的充實和愉快。 30 參考文獻 [1] 樓然苗 , 李光飛 . 51 系列單片機設(shè)計實例 . 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020. 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