【正文】 當(dāng) 電動(dòng) 車的速度小于( 型 )時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為 電動(dòng) 車已停止，經(jīng)過(guò) 10S 的延時(shí)系統(tǒng)關(guān)斷電源，單片機(jī)進(jìn)入掉電狀態(tài)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 33 418 速度 顯示電路 掉電保護(hù)電路設(shè)計(jì) 為了用戶方便、節(jié)省電能，本設(shè)計(jì)加入了系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟與關(guān)斷功能。 ， 。 數(shù)碼管 ,驅(qū)動(dòng)電路 等組成顯示電路，使用共陽(yáng)數(shù)碼管。C 至 +125176。C 至 +85176。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 74HC164 的引腳如圖 417所示。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（ DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 1 J un 20 09 S he e t of F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)測(cè)速 \ t a ng l e i .dd b D r a w n B y :C1104R1270KR210KR310KR410KR51KR6R7500R81KC2104C3471C4104Q19014B U S YLEDD11 162 153 144 135 126 117 108 9VDDE Q L I N E Q L O U TA U D I O _ LV C CB U S YR _ F R E QV P PP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3GNDR E S E T BA M P _ NA M P _ PW T V 04 0S P E A K E R+ 3V+ 3VC5 uF+ 3V語(yǔ)音芯片+ 3 VP 圖 416 超速報(bào)警器語(yǔ)音部分電路圖 顯示電路設(shè) 計(jì) 本設(shè)計(jì)顯示模塊用 74HC164 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示， 74HC164 是高速硅門(mén)CMOS 器件，與低功耗肖特基型器件引腳兼容。 700/Vin =Rn,一般如果是 5V單片機(jī)作為主控的話建議 Rn 的值為 200 到 510 歐之間。調(diào)節(jié) R3（反饋電阻）的大小可以改變音量，其值越大，音量越大。 圖中的 R R R R C C C C4 等元件必須盡可能靠近IC 的相應(yīng)端口焊接 。電路外圍元器件少，安裝完畢后無(wú)需河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 調(diào)試，只要測(cè)速器在超速時(shí)有電壓輸出，就能正常工作。WTV040 語(yǔ)音芯片震蕩模式為 RC 震蕩，震蕩頻率是 48MHz，根據(jù) WTV040語(yǔ)音芯片內(nèi)部特性，選取了外部震蕩電阻 R1 為 270KΩ。車速減慢后，測(cè)速器輸出 高 電壓， 根據(jù)電瓶保持觸發(fā)方式 ，觸發(fā)狀態(tài)被停止，WTV040 語(yǔ)音芯片關(guān)閉超速報(bào)警狀態(tài)指示燈和停止播放報(bào)警語(yǔ)音。 單片機(jī)W T V 0 4 0語(yǔ) 音 芯 片報(bào) 警 指 示 燈 圖 415 超速報(bào)警器工作框圖 電路中 I/O 口 P01 被定義為語(yǔ)音觸發(fā)腳，因目前只用到一個(gè) I/O 口觸發(fā)語(yǔ)音播放，所以其他 I/O 口暫時(shí)被騰空。如果需要特殊制作豪華型的多段語(yǔ)音報(bào)警的汽車超速報(bào)警器，可以選用 SSOP20 封裝的 WTV040 語(yǔ)音芯片，在SSOP20 封裝模式下，最多可提供 128 段 語(yǔ)音的播放。只要是低電平，則有聲音；高電平，沒(méi)聲音。 當(dāng) I/O口為低電平時(shí)，保持播放，高電平則停止。只要有下 降沿信號(hào)，就重新播放。 當(dāng) I/O 口檢測(cè)到有下降沿時(shí)（ 該 I/O 口對(duì)地短路一下），觸發(fā)播放語(yǔ)音。 封裝形式 語(yǔ)音長(zhǎng)度 工作模式所對(duì)應(yīng) 的最多語(yǔ)音段數(shù) 按鍵模式 按鍵組合 并口模式 串口模式 DIP16 SSOP20 40秒 40秒 4段 8段 7段 128段 8段 128段 208段 208段 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 表 43 按鍵控制模式 端口分配 封裝 形式 管 腳 T07 T06 T05 T04 T03 T02 T01 T00 DIP16 SOP16 K8 K7 K6 K5 K4 K4 K4 K3 K3 K3 K2 K2 K2 K1 K1 K1 SSOP20 該芯片采用的 觸發(fā)方式為電平保持可循環(huán)觸發(fā)。 按鍵控制模式 指 所定義的管腳可以直接觸發(fā)芯片放音，即每一個(gè)管腳可控制播放一段語(yǔ)音。由于測(cè)速器送出的電壓是恒定的，只要超速，就一直有電壓輸出，并且要求持續(xù)提供語(yǔ)音報(bào)警，直到電動(dòng)車速度低于預(yù)設(shè)速度為止?？刂颇Ｊ?、觸發(fā)方式和報(bào)警語(yǔ)音可以由上位機(jī)軟件隨意進(jìn)行更改、設(shè)定，WTV040 語(yǔ)音芯片可根據(jù)自身的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用在多種場(chǎng)合中。 可選擇語(yǔ)音控制方式有按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口 控制模式、串口控制模式。 DIP1 SOP1 SSOP QFP44 等多種封裝形式可供選擇。工作電壓范圍： 至 。播放語(yǔ)音時(shí)， BUSY 腳可根據(jù)需要，設(shè)定輸出高電平或低電平。相同語(yǔ)音可重復(fù)調(diào)用，且不占用語(yǔ)音空間。 PWM 和 DAC 兩種語(yǔ)音輸出方式。 6KHZ 頻率時(shí)，語(yǔ)音長(zhǎng)度可分別達(dá)到 40秒、 80 秒、 170 秒、 340 秒。 語(yǔ)音芯片概述 WTV040 語(yǔ)音芯片是一款功能強(qiáng)大的一次性編程語(yǔ)音芯片，工作電壓范圍為 ～ ，所加載的語(yǔ)音為 6K 采樣率時(shí)，播放時(shí)間可達(dá)到 40 秒，音頻輸出為 DAC 和 PWM 模式， PWM 輸出時(shí)能直接推動(dòng) Ω揚(yáng)聲器，聲音清晰洪亮。之所以選擇 WTV040 語(yǔ)音芯片作為電動(dòng)車超速報(bào)警器電路的核心，是因?yàn)?WTV040 語(yǔ)音芯片不僅僅能滿足電動(dòng)車超速報(bào)警器性能各種要求，而且芯片價(jià)格便宜，外圍電路簡(jiǎn)單 容易制作，最重要 是語(yǔ)音內(nèi)容可以由自己決定選用。 與單片機(jī)的接口 如圖 412所示。單片機(jī)首先向AT24C02 發(fā)送寫(xiě)信號(hào)，當(dāng)確認(rèn)后從單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元提取數(shù)據(jù)然后向 AT24C02 的內(nèi)部地址傳送數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谶@個(gè) I2C 總線上只有一個(gè)器件，所以把 AT24C02 的地址設(shè)為 000，即把 A0、 A A3 都接地。AT24C02的特點(diǎn)是具有允許在簡(jiǎn)單的二線總線上工作的串行接口和軟件協(xié)議。 AT24C02 是 CMOS2048 位串行 E2PROM，在內(nèi)部 的 組織成 256179。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。 AT24C02 中帶有片內(nèi)地址寄存器。 SDA 和 SCL 都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。第 5腳 SDA 為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，數(shù)據(jù)通過(guò)這條雙向 I2C 總線串行傳送，在 AT89C2051試驗(yàn)開(kāi)發(fā)板上和單片機(jī)的 連接。 AT24C02 的 3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。 存儲(chǔ)器電路 AT24C02 是美國(guó) ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它是內(nèi)含256179。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí)，（例如正在處理一個(gè)內(nèi)部中斷，在這個(gè)中斷處理完之前就不能接收 I2C 總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時(shí)鐘 SCL 線保持低電平，從器件必須使 SDA 保持高電平，此時(shí)主器件產(chǎn)生 1 個(gè)結(jié)束信號(hào)，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程如圖 3 所示。開(kāi)始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第 8位 (R/W)確定。 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在 I2C 總線開(kāi)始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來(lái)選擇從器件地址的， 其中前 7位為地址碼，第 8 位為方向位 (R/W)。 I2C 總線的控制完全由掛接1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 30 M a y 20 09 S he e t of F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)測(cè)速 \ t a ng l e i .dd b D r a w n B y :I N P U TR1200R210kN P NU1D M 74 L S 14P ( T 0)V C C河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 25 在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。當(dāng)某個(gè)器件向總線上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器(也叫主器件 )，而當(dāng)其從總線上接收信息時(shí)，又成為接收器 (也叫從器件 )。 CPU 不僅能通過(guò)指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。它通過(guò) SDA（串行數(shù)據(jù)線）及 SCL（串行時(shí)鐘線 )兩根線在連到總線上器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件 ， 不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、 LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤(pán)接口。信號(hào)預(yù)處理電路 如圖 411所示。無(wú)論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。 從傳感器得 到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔茫梢园堰呇刈兓徛闹芷谛孕盘?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。由于放大器的放大功能降低了對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求，因此，系統(tǒng)能對(duì)任意大于 的正弦波和脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 30 M a y 20 09 S he e t of F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)測(cè)速 \ t a ng l e i .dd b D r a w n B y :RL 2KS N H123V C CV ou t河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 圖 410 傳感器 輸出 電路 信號(hào)處理電路 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理電路由二級(jí)電路構(gòu)成，第一級(jí)是由開(kāi)關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開(kāi)關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。如果要增加測(cè)量位移精度，可以在圓盤(pán) (車輪 )上多增加幾個(gè)磁鋼。通過(guò)單片機(jī)測(cè)量產(chǎn)生脈沖 的 頻率，就可以得出圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速。在非磁材料 的 圓盤(pán)邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤(pán)外緣附近。 Bop 與 Bre 之間的滯后(或稱為回差 )使開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為可靠。 圖 47 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的工作特性如圖 48 所示 。 圖 46 霍爾傳感器磁場(chǎng) 效應(yīng) 本系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器 A04E。由于霍爾元件輸出的電壓信號(hào)較小，并且有一定溫度誤差，目前已較少直接使用霍爾元件作傳感器。霍爾電勢(shì)Uh=KhIcB(其中 Kh 為霍爾元件靈敏度，它與所用的材料及幾何尺寸有1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 1 J un 20 09 S he e t of F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)測(cè)速 \ t a ng l e i .dd b D r a w n B y :8 17 26 35 4M C 34 06 3R S C 3R2 KR1 KCT470C0330uC1100uL220uHD1I N 58 19L11uHC2100uV i nV o u t+ 5 V+ 2 4 V104河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 21 關(guān) )。除了直接利用霍爾傳感器外，還利用它開(kāi)發(fā)出各種派生的傳感器。它不僅可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，并且采用永久磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，不需附加能源。 傳感器電路設(shè)計(jì) 在信號(hào)脈沖發(fā)生源上，本系統(tǒng)采用的是 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器 。 ％；紋波電壓為120mV。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 圖 45 降壓變換電源 用 MC34063 制作的降壓變 換電源，其特點(diǎn)是 VI=24V,Io=500mA 時(shí) ，線性調(diào)整率為 12mV177。 MC34063 是一種開(kāi)關(guān)型高效 DC/DC 變換集成電路。 MC34063 引腳圖及原理框圖 如圖 44 所示 ： 12 3 48765開(kāi) 關(guān) 管 集 電 極開(kāi) 關(guān) 管 發(fā) 射 極 定 時(shí) 電 容 地電 流 檢 測(cè)V + 驅(qū) 動(dòng) 管 集 電 極比 較 器 反