【正文】 照此方法選擇所有需要的元器件。繪制原理圖時(shí)首先應(yīng)根據(jù)需要選取元武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36器件，Proteus庫(kù)中提供了大量元器件原理圖符號(hào)，利用Proteus的搜索功能能很方便地查找需要的元器件 。通常交叉使用單步運(yùn)行，斷點(diǎn)運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行等多種方式，每次執(zhí)行完畢后，檢查CPU執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)，RAM的有關(guān)內(nèi)容，I/O接口的狀態(tài)等。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex 文件，以供調(diào)試器DScope51或TScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。Uvision與Ishell分別是C51 for Windows和For Dos的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。用過匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。以虛代實(shí)、以軟代硬，就建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 Proteus 及 Keil 軟件簡(jiǎn)介 Proteus 軟件Proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)。圖 LCD1602 寫操作時(shí)序圖如表 為 LCD1602 時(shí)序參數(shù)。準(zhǔn)備初始化復(fù)位信號(hào)置 0時(shí)鐘脈沖信號(hào)置 0數(shù)據(jù)讀取復(fù)位信號(hào)置 1時(shí)鐘脈沖信號(hào)置 1顯示數(shù)據(jù)分離并轉(zhuǎn)換結(jié)束準(zhǔn)備按鍵數(shù)據(jù)讀取初始化松手檢測(cè)數(shù)據(jù)加一數(shù)據(jù)分離并轉(zhuǎn)換結(jié)束顯示圖 時(shí)間顯示和調(diào)試控制程序流程圖武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31 LCD1602 軟件設(shè)計(jì)LCD1602 軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，只有對(duì)其進(jìn)行軟件的編程，LCD1602 才能正常使用，以完成顯示本設(shè)計(jì)各個(gè)參數(shù)的功能。由于硬件去抖電路復(fù)雜繁瑣，所以設(shè)計(jì)中采用了軟件去抖法，該法是通過軟件延時(shí)的方法，軟件去抖法是將顫抖時(shí)間用延時(shí)給掩蓋，以近似的將顫抖現(xiàn)象去除。在讀取時(shí)間時(shí)，可從各個(gè)時(shí)間寄存器當(dāng)中讀取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行顯示。輸出顯示時(shí)必須將十六進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制并輸出到 LCD 顯示屏中。在 Proteus 上仿真得到的結(jié)果與計(jì)算結(jié)果完全相同。初始化開中斷溫度，時(shí)鐘工作計(jì)算速度里程顯示時(shí)間溫度速度里程開始圖 主程序流程圖武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28 計(jì)算速度里程程序設(shè)計(jì)當(dāng)單片機(jī)獲取霍爾到傳感器所感應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，不能立馬算出自行車的速度和里程，要經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算后才能得出，系統(tǒng)中所默認(rèn)車輪的直徑為 ，使用者是可以根據(jù)自己的自行車直徑更改程序里的數(shù)據(jù)。本課題軟件設(shè)計(jì)包括三部分，分別為:計(jì)算速度里程程序設(shè)計(jì)、溫度顯示程序設(shè)計(jì)和時(shí)鐘芯片程序設(shè)計(jì)。仿真圖中的 LCD 元件所缺少的是 BLA(第 15 引腳)與 BLK（第 16 引腳） 。LCD 接口如表 所示。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。圖中 X1(引腳 2)與 X2（引腳 3）所接入的是晶振，晶振的振蕩頻率為 32768Hz。DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。如果斷電時(shí)間較短時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H ～FDH ，其中奇數(shù)為讀操作，武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)。突發(fā)模式寄存器如表 所示。在對(duì)任何的時(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前，WP 位必須為 0。當(dāng)初始上電時(shí)該位置為 1，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302 處于低功耗狀態(tài)；只有將秒寄存器的該位置改寫為 0 時(shí)，時(shí)鐘才能開始運(yùn)行；（2） 小時(shí)寄存器（85h、84h）的位 7 用于定義 DS1302 是運(yùn)行于 12 小時(shí)模式還是 24 小時(shí)模式。同樣，在緊跟8 位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。圖 DS1302 引腳圖DS1302 控制字如表 所示。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC 之前，RST 必須保持低電平。RST 是復(fù)位/ 片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 時(shí)鐘芯片的介紹DS1302 的引腳排列，其中 VCC1 為主電源，VCC2 為后備電源。VCC 和 GND 分別接入的是電源和接地。重讀EEPROM0B8H將 EEPROM 中的內(nèi)容復(fù)制到 RAM 中的第 4 字節(jié)。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) ROM 中。ROM 指令表明了主機(jī)尋址一個(gè)或者多個(gè) DS18B20 中的某個(gè)或某幾個(gè)，或者讀取某個(gè) DS18B20 的 64位地址。其中溫度信息（第 1，2 字節(jié)） 、TH 和 TL 值（第 3，4 字節(jié)） 、第 6～8 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼，可用來(lái)保證通信正確 。 例如+125℃的數(shù)字輸出為 07D0H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。 DQ2GN1VC3圖 DS18B20DS18B20引腳定義如下：（1） DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；（2） GND 為電源地；（3） VCC 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） 。車輪每轉(zhuǎn)一圈，則霍爾傳感器能感應(yīng)到固定在車輪上磁鋼發(fā)出的信號(hào)?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng)B，在沿平面方向兩端加外電場(chǎng)，則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量，在變換過程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)?；魻杺鞲衅鳒y(cè)量原理及轉(zhuǎn)速測(cè)量方法如下：1. 霍爾傳感器測(cè)量原理測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一步就是要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識(shí)別的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作。本節(jié)將從兩個(gè)方面進(jìn)行講解，分別為：霍爾元件的介紹和霍爾元件的硬件電路電路。因此，系統(tǒng)采用 12MHz 的晶振。]6[圖 STC89C54RD+引腳圖武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14 單片機(jī)外圍電路圖單片機(jī)外圍電路圖如圖 所示。在對(duì)Flash 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。 引腳的第二功能為 T2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入， 引腳的第二功能為 T2 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 外部控制端。 P0 口是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載，故在使用 P0 口作為輸入/輸出口時(shí)需在外界接入上拉電阻。 單片機(jī)的介紹STC89C54RD+具有 16K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器和 1280B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。由于 DS1302 時(shí)鐘芯片的電路接口簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。由于考慮到設(shè)計(jì)中不需漢字顯示且顯示字符足夠。第 15～16 腳：空腳或背燈電源。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。正常壽命：80,000 小時(shí)。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。 顯示器選型顯示器是自行車測(cè)速儀的重要組成部分，沒有顯示器，系統(tǒng)測(cè)出的參數(shù)，將無(wú)法顯示，供使用者得知，顯示器的性能不行，顯示的位數(shù)不夠，將無(wú)法達(dá)到測(cè)量精度，所以顯示器的選取至關(guān)重要。AD590 具有如下特征：（1）流過器件的電流(μA) 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文) 度數(shù)如下式 ：Ir/T=1 （）武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8式中，Ir—流過器件 (AD590) 的電流，單位為 μA；T —熱力學(xué)溫度，單位為K；（2）AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃ ~+150℃；（3）AD590 的電源電壓范圍為 4～30 V，可以承受 44 V 正向電壓和 20 V 反向電壓，因而器件即使反接也不會(huì)被損壞；（4）輸出電阻為 710 mΩ；（5）精度高，AD590 在 55℃ ~+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為177。低成本的單芯片集成電路及無(wú)需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測(cè)量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。C)時(shí)輸出 181。（7）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。（3）可通過數(shù)據(jù)線供電，~。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。應(yīng)用 AD590 時(shí)，無(wú)需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。AD590 是 AD 公司利用 PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6 溫度傳感器選型溫度傳感器是自行車測(cè)速儀體格拓展功能的重要硬件，溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器?；魻栃?yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。在旋轉(zhuǎn)軸上通常要貼反射標(biāo)簽，LG916 是在其尖端部使用玻璃纖維束，其玻璃纖維束發(fā)出紅外線光，同時(shí)接受反射回來(lái)的光?；魻杺鞲衅?44E 系列是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5效應(yīng)傳感器，其工作溫度范圍可達(dá)40℃～150℃ 。 測(cè)速傳感器選型測(cè)速傳感器是自行車重要的硬件部分，它對(duì)被測(cè)物的運(yùn)行速度進(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)化成可輸出信號(hào)的傳感器。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含 16KB 的 Flash 程序存儲(chǔ)器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 1280 字節(jié)的 RAM，具有 3 個(gè)可編程定時(shí)器，具有 32 根可編程 I/O 口線，串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口，中斷系統(tǒng)是具有 8 個(gè)中斷源、4 個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR，低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式，具有可編程的 3 級(jí)程序鎖定位，STC89C54RD+工作電源電壓典型值為5V，STC89C54RD+工作頻率為 0~80MHz 。STC89C54RD+是由深圳宏晶科技生產(chǎn)的低功耗，高性價(jià)比的單片機(jī)?？刂葡到y(tǒng)的方案設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。本文主要介紹了自行車的速度里程表的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)有生產(chǎn)銷售類似的自行車測(cè)速儀里程表，有些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品功能比較單一，就是單單只有測(cè)速或里程的功能，然而一些復(fù)雜的產(chǎn)品除了測(cè)速和里程功能外，還集成了 GPS 全球定位、單次行車?yán)锍?、平均速度、時(shí)鐘、行車時(shí)間、車輪轉(zhuǎn)數(shù)。因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門位置的檢測(cè)、各種閥體位置的檢測(cè)、或者電磁感應(yīng)的位置都會(huì)用到霍爾傳感器。 國(guó)內(nèi)外自行車測(cè)速儀的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)隨著微型計(jì)算機(jī)可靠性提高和價(jià)格下降，用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速技術(shù)已經(jīng)成熟，但是這種技術(shù)目前主要還是用于工業(yè)生產(chǎn)方面，測(cè)速裝置用于生活中還是少之又少。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來(lái)更多的方便。欲提高測(cè)量精度，必須先測(cè)出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速，而原先在可控硅調(diào)速電路中采用的測(cè)速發(fā)電機(jī)方式已不能滿足要求，必須采用數(shù)字測(cè)速的方法。而且，在中國(guó)市場(chǎng)中，國(guó)外廠商為了降低成本，陸續(xù)將零部件拿到中國(guó)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，這也進(jìn)一步提升了中國(guó)市場(chǎng)霍爾傳感器的使用量。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可能還將加入 MP3 和短信收發(fā)、新聞播報(bào)、通訊功能等，使得自行車測(cè)速儀更加的人性化、現(xiàn)代化、生活化。本文首先扼要對(duì)該課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計(jì)；繼而具體介紹了自行車的速度里程表的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇、單片機(jī)的選擇、顯示電路的設(shè)計(jì)；然后闡述了該自行車的速度里程表的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì)、顯示子程序的設(shè)計(jì)；最后針對(duì)仿真過程遇到的問題進(jìn)行了具體說明與分析，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2速度傳感器單片機(jī)顯示器按鍵時(shí)鐘芯片溫度傳感器圖 系統(tǒng)框圖武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3第 2 章 自行車測(cè)速儀的總體設(shè)計(jì)方案自行車測(cè)速儀是基于單片機(jī)的測(cè)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊，溫度測(cè)試模塊，顯示模塊和電源模塊。采用8051 的內(nèi)核，與其他大部分單片機(jī)兼容，并且功能比普通的單片機(jī)強(qiáng)大，存儲(chǔ)器（包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存