【正文】 示器相比， LCD的優(yōu)點(diǎn)主要包括零輻射、低功耗、散熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示銳利等。 方案二 用液晶顯示器 LCD 顯示信息。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。這樣一來(lái)，就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。 LED 顯示器工作方式有兩種靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。 顯示電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD顯示器等。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(shí)，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(jī)自動(dòng)復(fù)位，太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過(guò)程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)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，如圖 所示，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(kāi)始執(zhí)行，即從程序存儲(chǔ)器中的 0000H 地址單元開(kāi)始執(zhí)行程序。此外，如果單片機(jī)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(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)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。單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩電路如圖 所示。 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。每組有一個(gè)控制端高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開(kāi)。所以在單片機(jī)輸出口先接入驅(qū)動(dòng)芯片 74LS244，增大電流，使 LED能夠正常工作。經(jīng) 74LS74 二分頻后的信號(hào)輸入到 1INT ，內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器測(cè)得每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，通過(guò)計(jì)算即可得里程值和即時(shí)速度。分頻前后對(duì)比圖如圖 所示。引腳圖如圖 所示。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在 CP脈沖的邊沿故又稱之為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器， D觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)針到來(lái)前 D端的狀態(tài)。 74LS74 是 D 觸發(fā)器的一種 ,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。在軟件編程時(shí)采用 EEPROM 程序包來(lái)控制AT24C02 發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。當(dāng) WP 管太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 腳連接到 Vss 或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫(xiě)操作。 SDA 是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。 圖 AT24C02管腳圖 SCL 串行時(shí)鐘： AT24C02 串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。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(guò)器件地址輸入端 A0、 A1和 A2可以實(shí)現(xiàn)將最多 8個(gè) 24C02 器件連接到總線上。 AT24C02 支持 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)， ATMEL 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。 存儲(chǔ)器 為了防止掉電時(shí)里程數(shù)據(jù)的丟失 ,本次設(shè)計(jì)采用的是 AT24C02。 TF0（ ）：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 TR1 置 1 時(shí)時(shí)，定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 T1開(kāi)始工作； TR1 置 0時(shí)，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1停止工作。 TF1也可以用軟件置 1或清零，同硬件置 1 或清零的效果一樣。 T1 工作時(shí)， CPU 可隨時(shí)查詢 TF 的狀態(tài)。定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 計(jì)數(shù)溢出太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 時(shí)由硬件自動(dòng)置 TF1 為 1。工作方式16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有 4種工作方式，由 M1M2 進(jìn)行設(shè)置。 TC/ =0 為定時(shí)模式； TC/ =1 為計(jì)數(shù)模式。 GATE=0 時(shí)，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； GATE=1 時(shí)，要用軟件 TR0或 TR1 為 1，同時(shí)外部中斷引腳 0INT或 1INT 也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作 。 ⑴ 工作方式寄存器 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式。 單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)功能 AT89C52 單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能 寄存器控制。在這種方式 下，在兩個(gè)相鄰機(jī)器周期內(nèi)， 0INT 活 1INT 引腳電平發(fā)生變化，即在第一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為高電平，第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。只要在 0INT 和 1INT 引腳上出現(xiàn)有效低電平時(shí)，就激活外部中斷方式。 外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；有中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各終端同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。 圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 單片機(jī)中斷系統(tǒng) 在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，中斷部分的設(shè)計(jì)尤為重要，所謂中斷，是當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件， CPU 暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn) 去執(zhí)行服務(wù)程太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 序，以對(duì)發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后， CPU 自動(dòng)返回原來(lái)的程序執(zhí)行。 AT89C52 有PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 [6]。 AT89C52 有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫(xiě)口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 AT89C52 是 51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL公司生產(chǎn)的。 DABCEVC C( 1 )( 2 )G N DO U T( 3 )( a )0 5 1 01 5 2 03691 2VO/ VB / m T釋 放 點(diǎn)( O F F )工 作 點(diǎn)( O N )( V )( b ) 圖 集成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器 測(cè)量時(shí) 在 2兩端加 5V直流電壓 ,在輸出端 3與 1之間接一個(gè) 2k? 的負(fù)載電阻，如圖 所示。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應(yīng)強(qiáng)度 B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。這樣兩次電壓變換，使霍爾開(kāi)關(guān)完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作 [5]。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對(duì)于地電位 )，使三極管導(dǎo)通，此時(shí) OC 門(mén)輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開(kāi)。 (1)、 (2)、(3)代表集成霍爾開(kāi)關(guān)的三個(gè)引出端點(diǎn)?；魻栃?yīng)原理圖如圖 所示。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。 霍爾傳感器的測(cè)量原理 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏傳感器。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。 按照霍爾器件的功能太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μ m級(jí)）?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)信號(hào)的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾器件是一種磁傳感器。所謂的單片機(jī)，就是把中央處理器 CPU、只讀 存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器以及 I/O 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，可見(jiàn)它的功能非常強(qiáng)大。 自從 1971 年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。作為輸入信號(hào)，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件或裝置。特別是在當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類進(jìn)入了一個(gè)信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息。 圖 軟件總體流程圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本章的兩大主要器件就是傳感器和單片機(jī)。 顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。 中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號(hào)接入外部中斷 0，將經(jīng)過(guò) 74LS74 分頻后的信號(hào)接入外部中斷 1，利用中斷和定時(shí)器對(duì)分別對(duì)里程進(jìn)行累加、每轉(zhuǎn)一周的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。所以本設(shè)計(jì)采用霍爾元件對(duì)里程與速度進(jìn)行測(cè)量，既簡(jiǎn)單易行 ，又經(jīng)濟(jì)適用。這幾種方案都是通過(guò)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖數(shù)，然后根據(jù)脈沖數(shù)計(jì)算里程。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。每當(dāng)鋁盤(pán)隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖 。以 紅外光太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 電傳感器為例，當(dāng)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(shí)，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)低電平，而當(dāng)沒(méi)有物體擋在中間時(shí)則輸出為高電平，從而形成一個(gè)脈沖。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。如果在齒輪盤(pán)上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。 A44E 的外形如圖 所示。常用的測(cè)速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器 [2]。使用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速，可以使用簡(jiǎn)單的脈沖計(jì)數(shù)法。要測(cè)速，首先要解決是采樣的問(wèn)題。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路的搭建，軟件的編程，系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后，固化程序，脫離開(kāi)發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行。 實(shí)現(xiàn)：利用軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到需要的數(shù)值。 要求達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)方法如下： (1) 利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號(hào)； (2) 對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器 T1 對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器 T1計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出即時(shí)速度 v。當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過(guò)開(kāi)關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個(gè)脈沖信號(hào)，并從引腳 口中斷 0 端輸入，傳感器每獲取一個(gè)脈沖信號(hào)即對(duì)系統(tǒng)提供一次計(jì) 數(shù)中斷。 本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長(zhǎng)為 L，在輪圈上安裝 m 個(gè)永久磁鐵，則測(cè)得的里程值最大誤差為 L/m。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)的任務(wù)是：以通用 MCS51 單片機(jī)為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進(jìn)行處理后送入單片機(jī)。 單片微型計(jì)算機(jī)自 1976年問(wèn)世以來(lái)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已成為微型計(jì)算機(jī)一個(gè)很重要的分支，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)對(duì)人類產(chǎn)生了 巨大的影響，尤其是美國(guó) Intel 公司的 MCS— 51 系列單片機(jī)，由于其集成度高、處理功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測(cè)量電路用于速度、溫度、深度、高度、濕度、光強(qiáng)等方面的測(cè)量和研究等特點(diǎn)，在我國(guó)現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如在工業(yè)檢測(cè)控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機(jī)電一體化等眾多領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。自行車?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具也正是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時(shí)間顯示，甚至有的還具有測(cè)量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。 隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉 的首選。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車的雛形。 1887 年，德國(guó)曼內(nèi)斯公司將無(wú)縫鋼管首先用于自行車生產(chǎn)。 1869 年德國(guó)斯圖加特出現(xiàn) 了由后輪導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)的自行車，同時(shí)車上采用了滾動(dòng)軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。同年，麥克米倫又將木制自行車改為鐵制自行車。 1817 年德國(guó)人德雷斯在自行車上裝了方向舵，使其能改變行使方向。它只有兩個(gè)輪子而沒(méi)有傳動(dòng)裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動(dòng)。 自行車被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類在不斷的嘗試與研發(fā)過(guò)程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)自行車，自行車發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)的用途。自行車?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具也正 是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時(shí)間顯示，甚至有的還具有測(cè)量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。 隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。目前，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域。以 AT89C52 單片機(jī)為核心， A44E 霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車?yán)锍?/速度的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，采用 24C02 實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存里程信息，并能將自行車的