【正文】 。在該窗口左上方的關(guān)鍵字欄內(nèi)鍵入STC89C54RD+，窗口中間的結(jié)果欄將顯示出元器件庫(kù)中所有STC89C54RD+單片機(jī)芯片，選擇其中的STC89C54RD+，窗口右上方將顯示出STC89C54RD+圖形符號(hào)，同時(shí)顯示該器件的虛擬仿真模型，單擊確定按鈕后，STC89C54RD+ 將出現(xiàn)在器件列表窗口。]14[首先根據(jù)需要選擇器件。 Proteus 軟件仿真原理圖是在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)繪制完成的，通過(guò)文件中的新建設(shè)計(jì)選項(xiàng)，可以調(diào)整原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面大小。發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，解決一個(gè)問(wèn)題，直至全部通過(guò)。調(diào)試的范圍可以由小到大，逐步增加，必要的中間信號(hào)可以先做設(shè)定。 應(yīng)用 Keil 軟件進(jìn)行程序調(diào)試軟件的調(diào)試必須在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的支持下進(jìn)行。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（ABS 。開(kāi)發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。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）35KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等 。一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，同時(shí)可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如LED、示波器等。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，Proteus軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器儀表。以下就來(lái)介紹仿真軟件和仿真測(cè)試方法。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）32表 LCD1602 時(shí)序參數(shù)極限值時(shí)序參數(shù) 符號(hào)最小值 典型值 最大值單位 測(cè)試條件E 信號(hào)周期 t C400 nsE 脈沖寬度 t PW150 nsE 上升沿/下降沿時(shí)間t 、tRF 25 ns引腳 E地址建立時(shí)間 t 1SP30 ns地址保持時(shí)間 t HD10 ns引腳E、RS、R/W數(shù)據(jù)建立時(shí)間（讀操作）t 100 ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作）t 2HD20 ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫(xiě)操作）t 2SP40 ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫(xiě)操作）t 2HD10 ns引腳 DB0~DB7 LCD1602 具體軟件設(shè)計(jì)LCD1602 軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要部分，如圖 為 LCD1602 液晶顯示器的軟件設(shè)計(jì)流程圖，根據(jù)此圖可清楚的看到 LCD1602 液晶顯示器的工作流程，由此便可輕松的對(duì) LCD1602 進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示速度、里程、溫度及騎車(chē)時(shí)間。圖 LCD1602 讀操作時(shí)序圖如圖 為 LCD1602 寫(xiě)操作時(shí)序圖。LCD1602軟件設(shè)計(jì)包括兩部分，分別為：LCD1602 時(shí)序介紹和 LCD1602 具體軟件設(shè)計(jì)，下面將分別介紹這兩方面。時(shí)間顯示和調(diào)試控制程序流程圖如圖 所示。由于設(shè)計(jì)時(shí)欠考慮，所以調(diào)時(shí)按鍵只設(shè)計(jì)了 2 個(gè)，分別為“小時(shí)”和“分鐘” ，按鍵只能一直“加一”直至為 0，而未設(shè)計(jì)“減一”按鍵。一般進(jìn)行去抖和松手檢測(cè)有兩種方法：一、硬件去抖；二、軟件去抖。調(diào)時(shí)功能是通過(guò)脈沖檢測(cè)，每當(dāng)按鍵按下一次，該數(shù)據(jù)口電平為零，數(shù)據(jù)加一。可將時(shí)間數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到各個(gè)寄存器中，有外置晶振作為芯片的時(shí)鐘武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30周期，外部晶振的頻率為 使其工作頻率與時(shí)間對(duì)應(yīng)。程序流程圖如圖 所示。由于DS18B20 數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)只有一條，所以必須采用一位讀取，讀取到的溫度值分別存入高八位和低八位寄存器中。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。再將每秒的速度相加，就可得出自行車(chē)的里程。但是由于理論知識(shí)水平有限，沒(méi)能成功設(shè)計(jì)有外界輸入設(shè)定使用者的自行車(chē)車(chē)輪的直徑數(shù)。主程序工作過(guò)程如圖 所示。下面便逐一介紹本系統(tǒng)的各部分軟件的設(shè)計(jì)。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）27第 4 章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是本課題的控制核心部分，可以說(shuō)軟件和硬件是相輔相成的，光有軟件沒(méi)有硬件，本系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)作；光有硬件沒(méi)有軟件，本系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)作。而在實(shí)際電路中這兩個(gè)引腳也是必須要分別接到電源正極和電源負(fù)極上。]12[在仿真圖中 LCD1602 元件是只有 14 個(gè)引腳，而實(shí)際的 LCD1602 是 16 個(gè)引腳。（1）顯示容量:162 個(gè)字符；（2）芯片工作電壓:—；（3）工作電流:()；（4）模塊最佳工作電壓:；（5）字符尺寸:(WH)mm 。功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。顯示器都是數(shù)字式的，單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 LCD 芯片介紹1602 液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線(xiàn)管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。圖 的 VCC1（引腳 1）和 VCC2（引腳 8）都是電源引腳，在實(shí)際電路中，VCC1 接入 5V 電源，VCC2 接入電壓為 3V 的紐扣電池。但所仿真的功能基本一樣，只是仿真圖的排列方式更便于電路的連接。 DS1302 硬件電路圖DS1302 電路圖如圖 所示，是系統(tǒng)的時(shí)鐘模塊，可實(shí)時(shí)的顯示時(shí)間。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間。100 μF就可以保證1小時(shí)的正常走時(shí)。 充電電池。 要特別說(shuō)明的是備用電源B1，可以用電池或者超級(jí)電容器（）。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。表 DS1302 的工作模式寄存器工作模式寄存器 讀寄存器寫(xiě)寄存器時(shí)鐘突發(fā)模式寄存器 CLOCK BURST BFh BEhRAM 突發(fā)模式寄存器 RAM BURST FFh FEhDS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位 Write Protect（D7）必須為邏輯 1，如果 D7=0，則禁止寫(xiě)DS1302，即寫(xiě)保護(hù)；D6=0 ，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定 RAM 數(shù)據(jù)；D5～D1 指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位 LSB(D0)為邏輯 0，指定寫(xiě)操作（輸入） ，D0=1，指定讀操作（輸出） 。 ]1[所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM 數(shù)據(jù)。當(dāng) WP 位為 1 時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。在 24 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是第二個(gè)小時(shí)十位；（3） 控制寄存器（8Fh 、8Eh）的位 7 是寫(xiě)保護(hù)位（WP） ，其它 7 位均置為0。當(dāng)為高時(shí)，選擇 12 小時(shí)模式。這幾個(gè)寄存器的說(shuō)明如下：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）23（1） 秒寄存器（81h、80h）的位 7 定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH） 。DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器如表 所示。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0 位）開(kāi)始。表 DS1302 控制字7 6 5 4 3 2 1 0RAM RD1CK A4 A3 A2 A1 A0 WR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）22（1） 控制字的最高有效位位 7：必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 DS1302 中；（2） 位 6：如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；（3） 位 5 至位 1（A4～A0）：指示操作單元的地址；（4） 位 0（最低有效位）：如為 0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。 DS1302 的引腳功能圖如圖 所示。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。如果 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。本結(jié)將從時(shí)鐘芯片 DS1302 的介紹和 DS1302 硬件電路兩個(gè)方面進(jìn)行介紹。電路連接簡(jiǎn)單，但由于數(shù)據(jù)輸出口只有一個(gè)，所以編程比較復(fù)雜。通過(guò)串行通信將數(shù)據(jù)送至單片機(jī)處理并顯示，其中 DQ 是串行數(shù)據(jù)輸出口，必須加入一上拉電阻。讀供電方式 0B4H讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時(shí)DS18B20 發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20 發(fā)送“1”。復(fù)制暫存器 48H將 RAM 的第 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM 中。讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 9 字節(jié)內(nèi)容。表 RAM 指令表指令 約定代碼 100 功能溫度轉(zhuǎn)換 44H啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12 位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為 750ms（9 位為 ）。RAM 指令用于主機(jī)對(duì) DS18B20 內(nèi)部 RAM 的操作。后面還要具體講述復(fù)位、讀和寫(xiě)的時(shí)序。]0[溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器 TL高溫觸發(fā)器 TH配置寄存器存儲(chǔ)器和控制器8 位 CRC 生成器 高速緩存儲(chǔ)存器 64 位ROM和單線(xiàn)接口電源檢測(cè)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）19 DS18B20 內(nèi)部?jī)?chǔ)存器結(jié)構(gòu)圖根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外，還有其他 8 個(gè)字節(jié)組成，其分配如圖 所示。表 為 DS18B20 溫度對(duì)照表。表 DS18B20 溫度值格式表bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0LS Byte 26 25 24 23 22 21 20 21bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8MS Byte S S S S S S S S這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18將測(cè)到的數(shù)值乘以 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘以 即可得到實(shí)際溫度。DS18B20 數(shù)據(jù)部件：（1） 光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠(chǎng)前被光刻好的，它可以看作是DS18B20的地址序列碼。 溫度傳感器的介紹。其中 out 引腳為霍爾傳感器的脈沖輸出引腳，且必須接入上拉電阻。]9[ 霍爾傳感器硬件電路圖霍爾傳感器的的硬件電路圖如圖 所示，可測(cè)量外界磁信號(hào)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例。根據(jù)上式即可計(jì)算出自行車(chē)當(dāng)前的速度。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在自行車(chē)的輪轂上，隨著自行車(chē)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鋼也隨著輪子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在自行車(chē)車(chē)體上安裝一個(gè)霍爾傳感器，當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受磁鋼的影響霍爾傳感器會(huì)輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。系統(tǒng)采用了第一種方法（測(cè)頻法）?；魻柶骷鳛橐环N轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的傳感器，它有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此選用霍爾傳感器檢測(cè)脈沖信號(hào)，其基本的測(cè)量原理如圖 所示，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后輸出到計(jì)數(shù)器或其他的脈沖計(jì)數(shù)裝置，進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量 。 a 霍爾元件和磁鋼 b 管腳圖圖 霍爾傳感器的外形圖磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用?？蓱?yīng)用于汽車(chē)工業(yè)和軍事工程中。A3144E 系列單極高溫霍爾效應(yīng)集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。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）15 霍爾元件的介紹根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。]7[圖 單片機(jī)外圍電路圖 速度模塊的設(shè)計(jì)速度模塊是本設(shè)計(jì)不可缺少的部分，速度模塊設(shè)計(jì)的好壞直接將影響本設(shè)計(jì)的測(cè)試結(jié)果，所以測(cè)速芯片及電路的選擇尤為重要。圖中的兩個(gè)按鍵是調(diào)節(jié)時(shí)鐘芯片的時(shí)間。但是在實(shí)際的硬件電路中晶振必須要接入。由于設(shè)計(jì)采用 STC 單片機(jī)，此系列單片機(jī)具有掉電自動(dòng)復(fù)位的功能，所以在單片機(jī)中并未設(shè)計(jì)復(fù)位電路。P3 能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載 。P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線(xiàn)送出高 8 位地址。對(duì) Flash 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低 8 位地址。P1 口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸