【導(dǎo)讀】本論文主要闡述一種基于單片機(jī)的自行車?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì)。主要分為三個(gè)部分：。硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)和模擬仿真。硬件設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為核心,主要包括復(fù)位電路、顯示電路、時(shí)鐘電路、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用霍爾傳感器測(cè)量自行車轉(zhuǎn)速脈沖,經(jīng)。光、語(yǔ)音報(bào)警提示。軟件設(shè)計(jì)主要是通過(guò)單片機(jī)編程軟件KeilC設(shè)計(jì)計(jì)算自行車行駛里。硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作了認(rèn)真的分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了控制仿真。

　　

【正文】 斷流程圖 外部 中斷是由 INT0 控制，當(dāng)輸入高電平時(shí)，發(fā)生中斷，記錄一次，最后由記錄次 數(shù)計(jì)算出自行車行駛的里程以及計(jì)算實(shí)時(shí)速度。 顯示子程序的設(shè)計(jì) 本次的顯示采用動(dòng)態(tài)顯示，在輪流顯示的構(gòu)成中，由于每位顯示的時(shí)間是極為短暫的，因?yàn)槿说囊曈X暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上并非同時(shí)顯示，但只要顯示的速度足夠快，給人的印象是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。在設(shè)計(jì)中， 到 為位選通的位選信號(hào)， 到 為段選通信號(hào)，通過(guò)程序，先把所要顯示的數(shù)據(jù)存入暫存單元，然后把數(shù)據(jù)送入與段選通相對(duì)應(yīng)的地址，再選通某一個(gè) LED， 逐步完成四個(gè) LED的顯示。其流程圖如圖 43所示。 開始 關(guān)中斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 中斷處理 恢復(fù) 現(xiàn)場(chǎng) 開中斷 中斷返回 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 43顯示子程序流程圖 利用 Proteus 軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真 首先，用 Proteus ISIS 畫好電路圖 (注意 MCU 的最小系統(tǒng)的外圍電路在仿真時(shí)可以省略 )。并用 Keil C51 編寫相應(yīng)程序，編譯無(wú)誤后生成 .hex 文件。其次， 將生成的 .hex 文件 “ 下載 ” 到 51 芯片中，步驟如下：鼠標(biāo) 雙 右擊 AT89C52，出現(xiàn)相應(yīng)元件的屬性對(duì)話框。如圖 44所示，在該對(duì)話框的 “Program File” 一項(xiàng)中選擇要加入的 .hex 文件。最后，點(diǎn)擊 確定 鍵可看到電路仿真結(jié)果 。 仿 真效果如圖 45所示。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 44 AT89C52元件屬性框 圖 45 Proteus電路仿真效果圖 此外， Proteus 還可以和 Keil 進(jìn)行聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)設(shè)置步驟如下： 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 (1)把安裝目錄 Proteus\MODELS 下的 文件復(fù)制到 Keil 安裝目錄的\C51\BIN 目錄 中。 (2)修改 Keil 安裝目錄下 文件，在 C51 字段加入 TDRV5=BIN\ (“PROTEUS 6 EMULATOR”) 并保存。注意：不一定要用 TDRV5，根據(jù)原來(lái)字段選用一個(gè)不重復(fù)的數(shù)值就可以了。引號(hào)內(nèi)的名字隨意。 (3)打開 Proteus，畫出相應(yīng)電路，在 Proteus 的 “Debug” 菜單中選中 “Use Remote Debug Monitor” 。 (4)進(jìn)入 Keil 的 Project 菜單 Option for Target‘ 工程名 ’ 。在 Debug 選項(xiàng)中右欄上部的下 拉菜單選中 Proteus Driver。再進(jìn)入 Settings，機(jī)子 IP設(shè)為 ，端口號(hào)為 8000。 (5)在 Keil 中進(jìn)行 debug，同時(shí)在 Proteus 中查看直觀的結(jié)果。這樣就可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序了。 由上述例子可以看出， Proteus 可以很方便地與 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境連接，程序編譯好之后，立即可以進(jìn)行軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真。利用 Proteus 仿真只需很少設(shè)備，就可以完成小到走馬燈、電子鐘，大到電機(jī)控制系統(tǒng)等單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于使用方便，可 以提高學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)然，它有一些不足。比如仿真模型器件庫(kù)中沒有一些元器件模型，或有的模型由于缺少仿真文件，不能進(jìn)行仿真等 。使用 Proteus 進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)利大于弊，可以解決單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室硬件投入不足和設(shè)備維護(hù)困難等問(wèn)題，克服實(shí)驗(yàn)箱硬件電路固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難于改動(dòng)等局限，有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此， Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 總 結(jié) 本文 對(duì)自行車?yán)锍趟俣扔?jì)做了細(xì)致、全面、規(guī)范的 分析，對(duì)相應(yīng)的軟件、硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，制作以及調(diào)試，并貫穿至設(shè)計(jì)的全過(guò)程。對(duì)文中提到的算法都進(jìn)行了處理，并得出結(jié)論。 在本設(shè)計(jì)中，主要做了如下工作 : 1) 對(duì)本設(shè)計(jì)中所用到的元件，分析其原理和性能，以及其應(yīng)用和發(fā)展； 2）詳細(xì)介紹本自行車?yán)锍趟俣扔?jì)的硬件設(shè)計(jì)的方案，著重考慮電路的簡(jiǎn)單性，故盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)； 3）詳細(xì)介紹軟件設(shè)計(jì)方法，采用匯編語(yǔ)言 編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)； 4）對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真調(diào)試 ，通過(guò)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指 標(biāo)，即對(duì)自行車實(shí)時(shí)速度或里程的顯示。 本設(shè)計(jì)中，里程與速度分別根據(jù)以下公式計(jì)算得出： 里程 =脈沖總數(shù)輪圈周長(zhǎng) 速度 =輪圈周長(zhǎng)247。輪圈轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間 利用此公式，再加上內(nèi)部單位換算，最終以單位為 km和 m/s 的方式顯示里程和速度。 在本裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了作為便攜裝置，其電源的提供、功率的損耗、體積的大小、價(jià)位的高低、使用的方便性等因素。它不受人群、時(shí)間、地點(diǎn)等的影響，對(duì)任何人都適用，而且還能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)量。本產(chǎn)品成本低，技術(shù)含量高，其穩(wěn)定性和可靠性能經(jīng)得住實(shí)踐的考驗(yàn) 。本次選用的單片機(jī)，軟件技術(shù)成熟 ，并具有種類齊全的支持芯片，這類微處理器既可以用作控制器，又可以做數(shù)據(jù)處理，而且成本 也 低廉 ，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，可讀性強(qiáng)，方便二次開發(fā) 。但也存在一些不足，例如，當(dāng)顯示速度時(shí)， 若自行車行駛德太快，則顯示器會(huì)顯示得過(guò)快，造成模糊的感覺，因此可以將速度定時(shí)顯示，使人們能夠清楚的看出速度；而里程也只能顯示當(dāng)次的里程，不能累積，但可以增加一個(gè) E2PRAM，由于 E2PRAM 具有掉電保護(hù)的功能，則可以把里程存入其中，實(shí)現(xiàn)里程的累積下次顯示時(shí)，是在其基礎(chǔ)上相加后顯示。 此種裝置能夠滿足人們對(duì)高性能、多功能自行車的要求，只要做 適當(dāng)?shù)母淖?，可以在很多里?/速度測(cè)量的場(chǎng)合使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 參考文獻(xiàn) [1] 劉燦軍 . 實(shí)用傳感器 . 國(guó)防工業(yè)出版社， 2021. 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