【正文】 15678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89C5112Y1XTAL30pFC1130pFC12GNDGND22UFC9S110KR6VCCGNDRSWRE 圖 37 晶振復(fù)位電路 報警電路 本次報警電路采用 LED 報警燈報警，當(dāng)即時速度超過預(yù)定值是燈亮報警，指示燈亮，提示應(yīng)該減速。復(fù)位電路中開關(guān)為手動復(fù)位開關(guān)，電容 C9可避免高頻諧波對電路的干擾。當(dāng)人為按下按鈕時，則 VCC 的 +5V 電平就會直接加到 RES 端，系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計采用的是手動按鈕復(fù)位。 89C51 的復(fù)位信硬件電路設(shè)計 14 號是從 RES 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。本設(shè)計中使用石英晶體，電容的容值設(shè)定為 30pF。電路中的外接石英晶體及電容 C1 C12 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 37 所示。 在本設(shè)計的仿真中，因缺少霍爾元件，所以用按鍵代表脈沖 或者用頻率輸入代表信號輸入 ，以達(dá)到系統(tǒng)的仿真。其大小和外磁場及電流大小成比例。根據(jù)上式即可計算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。 圖 36 霍爾傳感器測量原理 磁鋼 霍爾傳感器 硬件電路設(shè)計 13 轉(zhuǎn)速測量方法 轉(zhuǎn)速的測量方法很多， 根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 M法（測頻法）、T 法（測周期法）和 MPT 法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了 M 法（測頻法）。 圖 35 霍爾傳感器的接線圖 霍爾傳感器測量原理 測量轉(zhuǎn)速的第一步就是要將 車輪 的轉(zhuǎn)速表示為單片機(jī)可以識別的脈沖信號，從而進(jìn)行脈沖計數(shù)。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作。該芯片具有尺寸硬件電路設(shè)計 12 小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點 ?；魻杺鞲衅?A3144 是寬溫、開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，其工作溫度范圍可達(dá) 40℃ ～ 150℃ 。 霍爾元件 簡介 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。把開關(guān)型霍爾傳感器安裝在自行車貼近車輪的支架上，磁鋼安裝在輻條上，當(dāng)磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，傳感器輸出一個無抖動的低電平，單片機(jī)根據(jù)此信號可計算里程、速度等。 該液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 ； S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 光標(biāo)返回到地址 00H。 指令碼 01H， 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 1602 LCD 相應(yīng)的控制命令如表 33 所示： 表 33 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸 入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，本設(shè)計采用 14腳 LCD，引腳圖如圖 33 所示，各引腳接口說明如表 32 所示 ： VSS1VDD2GND3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714LCD 圖 33 LCD1602引腳圖 引腳 第 2 功能 RXD（串行口輸入端） TXD（串行口輸出端） INT0 （中斷 0 請求輸入端，低電平有效） INT1 （中斷 1 請求輸入端，低電平有效） T0（時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖端） T1（時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖端） WR （部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效） RD （部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效） 硬件電路設(shè)計 10 表 32 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 8 D1 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 9 D2 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 10 D3 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 11 D4 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 13 D6 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 14 D7 數(shù)據(jù) 第 1 腳： VSS 為地電源。 1602LCD 液晶顯示模塊 本里程表使用常見的 1602 字符型 LCD 模塊。 表 31 P3 管腳含義 綜上所述， 該 系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點： (1)單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2 功能。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨立硬件電路設(shè)計 9 定義為第 1 功能的輸入輸出或第 2 功能。對于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗時， P2 口接收輸入的8 位地址。 ③ P2 口（ 21 腳 28 腳）： 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口。對于 MCS— 52 子系列單片機(jī)， 和 還有第 2 功能： 口用作定時器 /計數(shù)器 2的計數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。對于片內(nèi)含有 EPROM的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展 I/O 口時，P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。 (4)輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0 口、 P1 口、 P2 口及 P3 口 ① P0 口（ 39 腳 22 腳）： 統(tǒng)稱為 P0 口。當(dāng) 該端 保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。當(dāng) 該 端保持高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MS52 子系列為 8KB）。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。 ③ PSEN(29 腳 )： 片外程序存儲器讀選通輸出端 ， 低電平有效。當(dāng) VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 圖 32 89C51 引腳圖 * 硬件電路設(shè)計 8 ① RES/VPD（ 9 腳）： RES 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩反相放大器的輸出端。 用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 (2)外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 ① XTAL1（ 18 腳）：接外部石英晶體的一端。 下面按引腳功能分為 4 個部分?jǐn)⑹鰝€引腳的功能，其引腳圖如圖 32 所示。 AT89C51 系列單片機(jī)的系統(tǒng)有 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89C51 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash， 128 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針， 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043215678TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17AT89C5112Y1XTAL30pFC1130pFC12GNDGND22UFC9S110KR6VCCGNDVCC1000pF/25VC2470pF/25VC3104C1C4Vin VoutGND7805 VCCGND12AC1TRAN1220V/9V/5WD1D3D2D4VSS1VDD2GND3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714LCD1VCCGNDRSEWR1 2 3 4 5 6 7 8 9RP1RSWRE123456789RP2VCC D5LED1200R1VCCS21KR2VCC231S3SWSPDTGND5HzA B C D E F G DP 1 2 3 4 圖 31 系統(tǒng)總電路圖 硬件電路設(shè)計 7 VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN292827262524232221VSS20XLAT219XLAT118RES9RXD/1043