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正文內(nèi)容

電動自行車速度里程表設(shè)計論文之(參考版)

2025-06-30 15:19本頁面
  

【正文】 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。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)。致 謝致 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。軟件采用模塊化設(shè)計,可讀性強,方便二次開發(fā)。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。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。但也有一些不足存在,當(dāng)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。當(dāng)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(dāng)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(dāng)速度超過一定速度時,將啟動報警系統(tǒng)。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。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。在加上上拉電阻后,P0口輸出正常。 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。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。當(dāng)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。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。 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YN修改顯示單元地址求下一位位選碼 顯示子程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試與分析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。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。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。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。 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)。每次計數(shù)一次后,對里程數(shù)據(jù)進行一次存儲操作。 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計1. 里程計算子程序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,為十六進制計數(shù)器。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。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。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。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。中斷1用于控制定時器T1的啟/停,當(dāng)輸入為0時關(guān)閉定時器。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。、低電平有效。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容,分別完成啟動、清除、計程和計速等不同的操作。 自行車的速度里程表總體程序設(shè)計在主程序模塊中,需要完成對各接口芯片的初始化、自行車里程和速度的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。 基于霍爾傳感器自行車的速度里程表的軟件設(shè)計包括上電初始化程序、中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、LED顯示子程序、延時子程序等幾大部分。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題,就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源,從而更快地解決問題。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計的結(jié)構(gòu),將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊,再根據(jù)這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。 報警電路圖4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計4 自行車的速度里程表軟件程序設(shè)計 概述 在硬件設(shè)計完畢之后,接下來就是設(shè)計中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計。 七(八)段LED顯示器、~,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。也就是說我們可以采用分時的方法,輪流控制各個顯示器的COM端,使各個顯示器輪流點亮。本系統(tǒng)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。本次設(shè)計采用共陰極接法。其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆畫段,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點,因此使用非常廣泛。 顯示電路的設(shè)計本設(shè)計中采用LED數(shù)碼管顯示。復(fù)位后,P0到P3并行I/O口全為高電平,其它寄存器全部清零,只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。上電時,剛接通電源,電容C相當(dāng)于瞬間短路,+5V立即加到RET/VPD端,該高電平使89C52全機自動復(fù)位,這就是上電復(fù)位;若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行,只需按動按鈕即可。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路,是常用復(fù)位電路之一。只要RET保持高電平,則89C52循環(huán)復(fù)位。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行,即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。此外,如果單片機有串行通信,則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求,但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容,就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設(shè)計采用前者。AT89C52片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器,可以由它產(chǎn)生時鐘。 74LS244邏輯圖 單片機外圍電路的設(shè)計 時鐘電路的設(shè)計時鐘是單片機的心臟,單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準,有條不紊地一拍一拍地工作??梢钥闯?4LS244由2組組成、每組由四路輸入、輸出構(gòu)成。 74LS244芯片的介紹本次設(shè)計中的采用驅(qū)動數(shù)碼管的芯片為74LS244,74LS244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線驅(qū)動器,若單片機輸出口直接接顯示部分電路,則電流太小,會導(dǎo)致顯示部分不能正常工作。 tt00vv霍爾輸出圈脈沖二分頻后的波形 分頻前后對比圖由圖可見,二分頻后的波形的高或地電平的時間正好是霍爾傳感器開關(guān)的一個周期,霍爾傳感器輸出脈沖到。 74LS74引腳圖在本題目中74LS74芯片起分頻的作用。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài),即“0”和“1”,在一定的外界信號作用下,可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。在軟件編程時采用程序包來控制24C02發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空,允許器件進行正常的讀/寫操作。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,是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或(wireOR)。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器,但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)(發(fā)送或接收)的模式,通過器件地址輸入端 A0、A1和A2可以實現(xiàn)將最多8個24C02
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