【正文】 深深感謝養(yǎng)育我們父母，你們是我不斷前進的動力。然后我要感謝我身邊一直支持我并且從生活上照顧我的朋友們，在我遇到困難時主動幫我解決，大家相互努力，相互扶持。從選題到論文結(jié)構(gòu)到表述規(guī)范，她都一一給予了非常悉心的指導(dǎo)。最后在老師與同學(xué)朋友們的幫助指導(dǎo)下我順利完成了畢業(yè)設(shè)計。 本次畢業(yè)設(shè)計過程中我獲益匪淺，同時也遇到 了 很多困難。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自行車速度表會朝著智能化，電子化，小 型化的方向不斷發(fā)展，人們的生活將更 加 方便。但是本次設(shè)計由于僅32 智能型自行車速 度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 使用了 MSP430 單片機的定時器模塊和 LCD 控制器模塊，造成了片內(nèi)資源浪費。 軟件采用模塊化設(shè)計，可讀性強，方便二次開發(fā) 。 展望 本 次速度表的 設(shè)計 操作簡單，易于實現(xiàn)。 腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。 由于實踐的經(jīng)驗比較少，在焊接 PCB 板的過程中，我遇到了很多困難 比如 不清楚 元器件的封裝、貼片元件的焊法。其后在白老師的細心講解與指導(dǎo)下，我對自己的工作與學(xué)習(xí)方向有了明確的方向。 3 月份開始進行畢業(yè)設(shè)計，我的畢設(shè)題目是智能自行車速度表的設(shè)計 。我了解和掌握 了 MSP430單片機的工作原理，特別是定時器 A 的工作原理，同時 培養(yǎng)了我獨立分析問題解決問題的能力，這為我 將來的發(fā)展提供了更多的機會。30 智能型自行車速度表 第七章 總結(jié)與展望 總結(jié) 經(jīng)過半年的學(xué)習(xí)與工作， 我的畢業(yè)設(shè)計終于順利完成了。再根據(jù)鋁盤與自行車的輪子保持著一樣的角速度，得到鋁盤的線速度與輪子線速度的關(guān)系，從而算出自行車在這 2s的平均速度。而 MN所得到的正是這兩 秒內(nèi)鋁盤在圓周上所走得距離 S。而這個距離 M正好為計算速度和距離起到了基本的數(shù)據(jù)儲備作用。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 [10]。本設(shè)計在鋁盤過孔的設(shè)計上采用 11個過孔，從而留下了 10個同等的間距。鋁盤的圓孔的個數(shù)決定了測量的精度，個數(shù)越多，精度越高。每當鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。當有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時，傳感器將會輸出一個低電平，而當沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。 基本原理： 將傳感器輸入到單片機的脈沖信號的頻率（傳感器將不同車速轉(zhuǎn)變成不同頻率的脈沖信號）實時地測量出來，考慮到信號的衰減、干擾等影響，在信 號送入單片機前應(yīng)對其進行放大整形，然后通過單片機計算出速度 ，再將所得的數(shù)據(jù)存儲到串口數(shù)據(jù)存儲器，并由 LED顯示模塊交替顯示所測速度 [8]。 26 智能型自行車速度表 開 始LCD初 始 化顯 示 速 度返 回調(diào) 用 顯 示 函 數(shù) 圖 顯示程序流程圖28 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 28 智能型自行車速度表 第 六 章 其他速度表 設(shè)計方案簡述 前 面幾章詳細敘述了本論文的自行車速度表的原理 ，其中包括傳感器與單片機的選型、 軟硬件設(shè)計等。最后在中斷子 程序中調(diào)用這兩個函數(shù)即 可以將所測得速度顯示出來。由于 MSP430FE427 單片機內(nèi)部集成了 LCD 控制器，能夠直接驅(qū)動段碼液晶，我們只需要在程序中寫 LCD顯存對應(yīng)的緩沖區(qū)，就能改變 LCD 的顯示內(nèi)容。 開 始取 間 隔 時 間計 算 速 度顯 示 速 度返 回 圖 數(shù)據(jù)子程序流程圖 顯示程序 設(shè)計 本設(shè)計中采用 LCD 顯示，驅(qū)動方式為 4MUX 方式。其速度公式為 v=s/t。數(shù)據(jù)處理子程序得到 兩次中斷的 時間 間隔 信息后通過用戶26 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 設(shè)置的用自行車車輪 周長計算出 自行車 當前運行速度 ， 并 送往顯示子程序 顯示 。 子程序開始運行，其先略微延遲進行抗抖動處理，如果 變高，認為開關(guān)信號無效，不作處理直接退出并返回。 干簧管電路 產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)由 口進入單片機，并將 口設(shè)為下降沿中斷。 各模塊程序設(shè)計 主程序設(shè)計 在主程序模塊中，需要完成許多初始化工作包括 單片機芯片 的初始化、中斷向量和開中斷允許、聲明頭文件、聲明變量等 。上電由主程序初始化后開啟中斷等待檢測信號的輸入，并送當前運行時間信息給顯示子程序。所以說，在整個設(shè)計過程中，軟件設(shè)計必須與硬件設(shè)計緊密地結(jié) 合在一起。這樣的設(shè)計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗化。所謂軟件設(shè)計就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過程。 JTAG 調(diào)試接口標準要求采用雙排 14 針連接器，各管腳定義如下表 所示： 表 JTAG 管腳 管腳 定義 功能 管腳 定義 功能 1 TDO JTAG 數(shù)據(jù)出 2 VCCO 電源輸出至目標板 3 TDI JTAG 數(shù)據(jù) 入 4 VCCI 目標對 JTAG 供電 5 TMS JTAG 模式選擇 6 CLK 對目標板提供時鐘 7 TCK JTAG 時鐘 8 TEST 目標板進入調(diào)試模式 （早期芯片才使用） 9 GND 地線 10 NC 未用 11 RST 復(fù)位目標系統(tǒng) 12 NC 未用 13 NC 未用 14 NC 未用 其中 TDI、 TDO、 TMS、 TCK 四根信號線要與單片機對應(yīng)功能的管腳連接，RST 信號要與單片機的復(fù)位腳連接。全系列的 MSP430 單片機都具有 JTAG 接口。 調(diào)試接口設(shè)計 目前， MSP430 單片機有三種接口可供選用： JTAG 調(diào)試接口、 SBW 調(diào)試接口和 BSL 接口。顯示電路連接如下圖： 22 智能型自行車速度表 M S P 4 3 0 F E 4 2 5C O M 0R 3 3R 2 3R 1 3R 0 3C O M 1C O M 2 C O M 3R 9R 1 0R 1 1S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 1 0 S 1 1 S 1 2 S 1 3 S 1 4 S 1 5 S 1 6L C D _ 0 4 8C O M 0C O M 1C O M 2 C O M 3S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 1 0 S 1 1 S 1 2 S 1 3 S 1 4 S 1 5 S 1 6圖 顯示電路 4MUX 方式的 4 根公共端 COM0~COM3，分別與單片機的 COM3~COM0 相連。在上玻璃板，每個 COM 端與 2個筆畫段連接；下板每個 SP 端與 4 個筆劃段連接，通過公共端與 SP 端之間的電壓差可以分別控制 8 個筆畫段。本次設(shè)計采用的是 4MUX 驅(qū)動方式。程序中只需要寫 LCD 顯存對應(yīng)的緩沖區(qū)，即可直接改變 LCD 顯示內(nèi)容。 LCD控制器會產(chǎn)生 LCD 驅(qū)動所需的交流波形，并自動完成 LCD 的掃描與刷新。因此通過改變電極驅(qū)動電壓可以調(diào)節(jié)對比度。最后經(jīng)過偏振光片時，由于偏振 方向不一致，不能完全投射。 當透明電極兩端電壓時，液晶所在空隙形成電場，液晶分子受電場影響有規(guī)律地排列起來，液晶分子特殊的排列形狀對光線有偏轉(zhuǎn)作用。由于偏振方向一致，能完全投射出。 在透明電極不加電壓的情況下，液晶所在空隙屋電場，液晶分子呈自由狀態(tài)，對光線沒有偏轉(zhuǎn)22 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 作用。上玻璃板頂部 貼有一層偏光片，下玻璃板底部貼有一層反光板。 段碼式 LCD 的工作原理：段碼式 LCD 主要由偏光片、玻璃板、透明電極、液晶和反光板構(gòu)成。時鐘電路如下圖 所示： 圖 時鐘電路圖 使用 的低頻手表晶振，以獲得低頻 ACLK，這個低頻振蕩向內(nèi)部設(shè)備提供時鐘。 本次設(shè)計中，使用 的手表晶振作為外部 時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。 SMCLK： 系統(tǒng)子時鐘。 MCLK： 系統(tǒng)主時鐘。 低頻振蕩器主要用來降低能量消耗 ,如使用電池供電的系統(tǒng)，高頻振蕩器用來對事件做出快速反應(yīng)或者供 CPU進行大量運算。 （ 3） XT2 接 450KHZ~8MHZ 的標準晶體振蕩器。 （ 2） LFXT1 接低頻振蕩器。它在芯片內(nèi)部 ,不用時可以關(guān)閉。我們可以根據(jù)需要選擇合適的振蕩頻率 ,并可以在不需要時隨時關(guān)閉振蕩器 ,以節(jié)省功耗。 時鐘電路設(shè)計 MSP430 的時鐘模塊由低速晶體振蕩器 LFXT高速晶體振蕩器 XT數(shù)字控制振蕩器 DCO、 鎖 相環(huán) FLL 和增強型 鎖 相環(huán) FLL+等部件組成。 R1 為跨接電阻，產(chǎn)生一個穩(wěn)定電流。 C1 和 C2 分別為輸入端和輸出濾波電容 。在本設(shè)計中，電源 電路如下圖 所示。本次設(shè)計采用的就是固定輸出電壓為 的型號。 特點 ? 最大輸出電流為 ? 輸 出電壓為 5V ? 熱過載保護 ? 短路保護 ? 輸出晶體管安全區(qū)保護 7805 的功能是將輸入的電壓穩(wěn)定輸出為 5V。它 有一系列固定的電壓輸出 ， 應(yīng)用非常廣泛。在論述電源電路之前， 首 先 有必要 介紹 一下 兩個常用的線性穩(wěn)壓芯片： 7805 和 1117。本次設(shè)計中，提供了兩種供電方式： USB 供電，外部電池供電。 本次設(shè)計 使用干簧管作為傳感器用，是因為它有以下優(yōu)點： 體積小，質(zhì)量輕 ； 簧片輕而短，有固有頻率 ， 可提高接點的通斷速度 ， 通斷的時間僅為1～ 3ms，比一般的 電磁繼電器 快 5～ 10 倍 ； 接點與大氣隔絕， 管內(nèi) 充滿了 有稀有氣體 ， 可減少接點的氧化合碳化 ， 并且由于密封 ， 可防止外界有機蒸 汽18 智能型自行車速度表 和塵埃雜質(zhì)對接點的侵蝕。 對方案 1 電路圖可知 ，由于管子斷開時無信號輸入，這樣使管腳懸空，脈沖 電路 的 穩(wěn)定性較差；對方 案 2 電路圖，上拉電阻的接入一方面起著限流的作用，另一方面又使 口始終有信號輸入，這樣使得脈沖電路較穩(wěn)定。 方案 2 是 將干簧管一端接地，一端接上拉電阻，電阻上接 VCC= 電壓。 NS干簧管P 1 . 7 端 口 圖 方案 1 18 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 100 kVCC = 3 . 3 VNS干簧管P 1 . 7 端 口 圖 方案 2 方案 1 是把干簧管一端接地，一端直接連接到 。 該信號由 口輸入。每次磁鐵劃過干簧管時，都會使之吸合一次。該片單片機具有豐富 的資源和強大功能： ? 16 位 RISC 指令集處理器，速度可達八百萬條指令 /秒 ? 1024 字節(jié) RAM（數(shù)據(jù)） +16K 字節(jié) Flash 存儲器（代碼） ? 2 段 128 段字節(jié)的 Info Flash，可做掉電存儲器使用 ? 內(nèi)置 Flash 控制器，所有程序未用 Flash 均可作數(shù)據(jù)存儲用 ? 內(nèi)置時鐘管理單元（ FLL+） ，可軟件設(shè)置 CPU時鐘倍頻16 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 ? 三個獨立的 16 位高精度 ADC ? 內(nèi)置溫度傳感器 ? 內(nèi)置 ? 內(nèi)置 128 段 LCD 驅(qū)動器，可直接驅(qū)動段碼式液晶板 ? 增強型 UART 串口，帶波 特率發(fā)生器，支持 7/8 位數(shù)據(jù)、支持奇偶校驗 ? 支持 9 位地址模式、帶自動數(shù)據(jù)幀判別功能、可配置成 SPI 模式 ? 內(nèi)置看門狗，也可配置成定時器使用；基本定時器，方便產(chǎn)生 1/2n 秒定時 ? 16 位 TA 定時器，帶三路捕獲和 2 路 PWM 發(fā)生器 ? 自帶 BOR 檢測電路，能自動躲避上電瞬間的毛刺并產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號 ? 雙向 I/O 口，每個 I/O 口均可作中斷源 16 智能型自行車速度表 第四 章 速度表 的 硬件電路設(shè)計 概述 自行車的速度表的硬件電路設(shè)計是 很重要的 部分，它包括信號的捕獲、放大、整形，單片機的 運算 處理， LCD 顯示和單片機外圍基本 電路的設(shè)計，兩大主要器件就是傳感器和單片機。 MSP430427 單片機 簡介 [9] MSP430 系列單片機是美國德州儀器 1996 年推向市場一種 16 位超低功耗的混合信號處理器，其中 包括一系列器件，針對不同的而有不同的模塊組成。 圖 干簧管結(jié)構(gòu)圖 干簧管的工作原理：當永久磁鐵靠近單簧管或者有繞在單簧管的線圈通電形成的