【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)和愉快。 致 謝 29 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我獲益匪淺，同時(shí)也遇到了許多困難，在看到我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，我的感性認(rèn)識(shí)讓我感覺題目挺簡單，但在理性分析和實(shí)際操作過程中卻處處碰壁，這都是由于基礎(chǔ)知識(shí)不牢造成的，最后在老師的耐心指導(dǎo)下，我 對(duì)題目有了一定程度的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)具體的細(xì)節(jié)有了清晰的認(rèn)識(shí)。尤其是本次設(shè)計(jì)的核心元件 AT89C52 單片機(jī)，軟件技術(shù)成熟，并具有種類齊全的支持芯片。但也有一些不足存在，當(dāng)顯示速度時(shí)，若自行車轉(zhuǎn)動(dòng)太快，顯示器會(huì)顯示過快，應(yīng)該將速度定時(shí)顯示，使人們能夠清楚地看出速度。通過仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?/速度的計(jì)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。在加上上拉電阻后， P0 口輸出正常。 單片機(jī)系統(tǒng)的仿真是 PROTEUS VSM 的一大特色，同時(shí)，本仿真系統(tǒng)將源代碼的編輯 和編譯整合到同一設(shè)計(jì)環(huán)境中，這樣使得用戶可以在設(shè)計(jì)中直接編輯代碼，并且很容易地查看到用戶對(duì)源程序修改后對(duì)仿真結(jié)果的影響。PROTEUS 軟件能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的 EDA 工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒有目標(biāo)原形時(shí)就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與驗(yàn)證。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)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(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感。定時(shí)器計(jì)出每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，用自行車車輪的周長除以時(shí)間就得出自行車的速度。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)一圈，通過霍爾元件將脈沖數(shù)輸入單片機(jī)內(nèi)，通過計(jì)數(shù)器計(jì)出脈沖數(shù)，再用乘法子程序算出里程數(shù)。中斷子程序流程圖如圖 所示。這種中斷請(qǐng)求是在單片機(jī)芯片內(nèi)部發(fā)生的，因此無須在芯片上設(shè)置引入端。其程序流程如圖 所示。將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷出行駛里程數(shù)。 和 口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì) ，下面就其主要部分分別加以分析。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化。報(bào)警電路圖如圖 所示。也就是說我們可以采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。本次設(shè)計(jì)采用共陰極接法。八段 LED 顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成。 圖 按鍵復(fù)位電路 工作原理： 通 電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳出現(xiàn)高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位通過按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動(dòng)復(fù)位。在 89C52 的時(shí)鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以 上的高電平時(shí)，18 單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機(jī)的工作頻率范圍，每一 種單片機(jī)都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 AT89C52 片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。其邏輯圖如圖 所示，可以看出 74LS244 由 2 組組成、每組由四路輸入、輸出構(gòu)成。 16 圖 分頻前后對(duì)比圖 由圖可見，二分頻后的波形的高或地電平的時(shí)間正好是霍爾傳感器開關(guān)的一個(gè)周期，霍爾傳感器輸出脈沖到 0INT ，即 口接收到對(duì)圈數(shù)計(jì)數(shù)的脈沖。引腳圖如圖 所示。在軟件編程時(shí)采用 2EPROM 程序包來控制 24C02 發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址： CAT24WC02 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收 ， 是一個(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。 其他器件的介紹 存儲(chǔ)器的介紹 AT24C02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOSE2PROM。 TR1 置 1 時(shí)時(shí)，定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 T1開始工作； TR1 置 0 時(shí)，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 停止工作。 T1 工作時(shí)， CPU可隨時(shí)查 詢 TF 的狀態(tài)。工作方式 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 /CT=0 為定時(shí)模式； /CT =1 為計(jì)數(shù)模式。 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式。 IP 寄存器各位的定義如下。 AT89C52 單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。 IE 的狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為 1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位設(shè)定為 0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。脈沖觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求則是脈沖的負(fù)跳變有效。 采用的外部中斷方式包括外部中斷 0 和外部中斷 1，它們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由單片機(jī)引腳 0INT / 和 1INT / 輸入 。 如果把前述的信號(hào)定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號(hào)就是它的第二功能。 XTALl 和 XTAL2：外接晶體引線端。 EA ：訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的 分時(shí)傳送 。 ～ ： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 。 單片機(jī)的引腳功能介紹 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8K Bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM）和 256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大， AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制場(chǎng)合應(yīng)用。 中斷系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用的一種實(shí) 時(shí)控制技術(shù)，能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而大大提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 （ CPU） 中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運(yùn)算和控制功能。測(cè)量時(shí) ， 在 2 兩端加 5V 直流電壓 ,在輸出端 3 與 1 之間接一個(gè) 2k? 的負(fù)載電阻，如圖 所示。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。 (1)、 (2)、(3)代表集成霍爾開關(guān)的三個(gè)引出端點(diǎn)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來作被檢測(cè)的信息的載體?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測(cè)量工作。 傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。 外部信號(hào) 霍爾傳感器 外部存儲(chǔ)器 AT89C52單片機(jī) 里程顯示 速度顯示 報(bào)警部分 6 數(shù)據(jù)處理子程序是將進(jìn)入單片機(jī)的脈沖信號(hào)與實(shí)際要顯示值之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。 圖 系統(tǒng)的原理框圖 自行車的速度里程表軟件方案設(shè)計(jì) 通過軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性 ， 遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。 A44E 的外形如圖 所示。如果在齒輪盤上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。 里程測(cè)量傳感器的選擇也 有以下幾種方案：使用光敏電阻對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用編碼器對(duì)車輪的圈數(shù)進(jìn)行測(cè)量、利用霍爾傳感器對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用干簧管型傳感器測(cè)量里程。 4 自行車的速度里程表硬件方案設(shè)計(jì) 測(cè)速，首先要解決是采樣的問題。 實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器 T1 對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行 計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器 T1 計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出即時(shí)速度 v。 本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長為 L，在輪圈上安裝 m個(gè)永久磁鐵，則測(cè)得的里程值最大誤差為 L/m。 具體的硬件電路包括 AT89C52 單片機(jī)的外圍電路以及 LED 顯示電路等。本設(shè)計(jì)采用了 MCS51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡單的便攜式自行車的速度里程表，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車行走的距離及運(yùn)行的速度。 LED IV 目 錄 1 緒 言 ................................................................. 1 課題背景 .......................................................... 1 課題的主要任務(wù)及內(nèi)容 .............................................. 1 2 自行車的速度里程表總體方案設(shè)計(jì) ........................................ 3 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn) .................................................... 3 自行車的速度里程表硬件方案設(shè)計(jì) .................................... 4 自行車的速度里程表軟件方案設(shè)計(jì) .................................... 5 3 自行車的速度里程表硬件電路設(shè)計(jì) ........................................ 7 概述 .............................................................. 7 傳感器及其測(cè)量系統(tǒng) ................................................ 7 霍爾傳感器的測(cè)量原理 ........................................... 8 集成開關(guān)型霍爾傳感器 ........................................... 8 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 ................................................ 9 單片機(jī)原理簡介 ................................................. 9 單片機(jī)的引腳功能介紹 .......................................... 11 單片機(jī) 中斷系統(tǒng)介紹 ............................................ 13 單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)功能介紹 .....