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基于單片機(jī)自行車測(cè)速儀設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2024-11-20 14:51本頁面
  

【正文】 進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量。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。可應(yīng)用于汽車工業(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)。 圖 8 DS18B20 電路連接圖 速度模塊設(shè)計(jì) 霍爾元件介紹 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。 VCC 和 GND 分別接入的是電源和接地。 溫度 LSD( 50h) 溫度 LSD( 05h) TH用戶字節(jié) 1 TH用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留位( FFh) 保留位( 0Ch) 保留位( 10h) CRC TH用戶字節(jié) 1 TH用戶字節(jié) 2 配置寄 存器 EEPROM 高速暫存器(上電狀態(tài)) 14 表 7 ROM 指令表 指令 代碼 操作說明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 開始 啟動(dòng) DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換 讀 ROM 33H 讀 ROM 內(nèi)容 匹配 ROM 55H 對(duì)指定器件操作 跳過 CCH 跳過器件識(shí)別 讀暫存器 BBH 讀暫存器內(nèi)容 寫暫存器 4EH 數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 ROM 重寫調(diào)用 RAM B8H 把 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL字節(jié) DS18B20 硬件連接圖 圖 8 是 DS18B20 的電路連接圖,是測(cè)量外界環(huán)境溫度的模塊。 重讀 EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中的內(nèi)容復(fù)制到 RAM 中的第 4 字節(jié)。 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令,緊跟該命令之后,是傳送兩字節(jié)數(shù)據(jù)。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) ROM 中。 指令集如表 6 和表 7 所示。 ROM 指令表明了主機(jī)尋址一個(gè)或者多個(gè) DS18B20 中的某個(gè)或某幾個(gè),或者讀取某個(gè) DS18B20 的64 位地址。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒,然后釋放,當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待 16~ 60 微秒左右,后發(fā)出 60~ 240 微秒的存在低脈沖,主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。其中溫度信息(第 1, 2 字節(jié))、 TH 和 TL 值(第 3, 4 字節(jié))、第 6~ 8 字節(jié)未用,表現(xiàn)為全邏輯 1;第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼,可用來保證通信正確。 表 5 DS18B20 溫度對(duì)照表 TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT(Binary) DIGITAL OUTPUT(Hex) +℃ 0000 0000 1010 1010 00AAh +℃ 0000 0000 0011 0010 0032h +℃ 0000 0000 0000 0001 0001h 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000h ℃ 1111 1111 1111 1111 FFFFh ℃ 1111 1111 1100 1110 FFCEh ℃ 1111 1111 1001 0010 FF92h DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器: DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPROM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H, +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H, ℃ 的 數(shù)字輸出為 FF6FH,55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 (2) DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量,如表 4 所示,以DQ 2 GND 1 VCC 3 12 ℃ /LSB 形式表達(dá),其中 S 為符號(hào)位。 DS18B20 數(shù)據(jù)部件: (1) 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前 被光刻好的,它可以看作是DS18B20 的地址序列碼。 (2) GND 為電源地。 圖中的 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 圖 5 DS1302 電路 連接圖 溫度模塊設(shè)計(jì) 溫度傳感器介紹 DS18B20 引腳如圖 6 所示。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 硬件連接圖 圖 5 為 DS1302 電路連接圖,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)??梢杂美鲜诫娔X主板上的 充電電池。 要特別說明的是備用電源 B1,可以用電池或者超級(jí)電容器( 以上)。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 3 DS1302的工作模式寄存器 工作寄存器 讀寄存器 寫寄存器 時(shí)鐘突發(fā)模式寄存器 CLOCK BURST BFh BEh RAM 突發(fā)模式寄存器 RAM BURST FFh FEh DS1302 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DS1302,即寫保護(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,指定寫操作(輸入),D0=1,指定讀操作(輸出)。 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),寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作 。 (3) 控制寄存器( 8Fh、 8Eh)的位 7是寫保護(hù)位( WP),其它 7位均置為 0。在 12小時(shí)模式時(shí),位 5是為 1時(shí),表示 PM。 (2) 小時(shí)寄存器( 85h、 84h)的位 7用于定義 DS1302是運(yùn)行于 12小時(shí)模式還10 是 24小時(shí)模式。這幾個(gè)寄存器的說明如下: (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 2 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)被寫入 DS1302,數(shù)據(jù)輸入從最低位( 0 位)開始。 (4) 位 0(最低有效位):如為 0,表示要進(jìn)行寫操作,為 1 表示進(jìn)行讀操作。 (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)。 9 圖 4 DS1302 引腳圖 DS1302 控制字如表 1 所示。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端,后面有詳細(xì)說明, SCLK 為時(shí)鐘輸入端。上電運(yùn)行時(shí),在VCC 之前, RST 必須保持低電平。當(dāng) RST 為高電平時(shí),所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。RST 是復(fù)位 /片選線,通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時(shí), DS1302 由 VCC1 供電。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。 圖 3 單片機(jī)外圍電路圖 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 時(shí)鐘芯片介紹 DS1302 的引腳排列,其中 VCC1 為主電源, VCC2 為后備電源。圖中的兩個(gè)按鍵是調(diào)8 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。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源( VPP)。 /EA/VPP :當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) , 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器( 0000HFFFFH),不管是 否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無效。此時(shí), ALE 只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意 的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí), ALE 端7 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST:復(fù)位輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平, P3 口將輸出電流( ILL)這是由于上拉的緣故。 P3 口: P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口,可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。在給出地址 “1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí), P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口: P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個(gè) TTL 門電流,當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入, P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí), P0 口作為原碼輸入口,當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí), P0 輸出原碼,此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí),被定義為高阻輸入。 GND:接地。因此,系統(tǒng)采用 1602 液晶顯示。 1602一般只用于顯示字母、數(shù)字和符號(hào)能顯示 16*2 個(gè)字符,具有一些顯示效果,如字符一個(gè)個(gè)顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等,顯示效果簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉。而應(yīng)該采用液晶屏顯示,現(xiàn)在液晶顯示屏種類繁多, 1286 1602 等都是常用的液晶顯示屏。它由電壓調(diào)整電路、反相電源保護(hù)電路、霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號(hào)放大器、施密特觸發(fā)器和 OC 門輸出極構(gòu)成,通過使用上拉電阻可以將其輸出接入 CMOS 邏輯電路。 設(shè)計(jì)中采用了霍爾傳感器進(jìn)行測(cè)速,它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此,在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。測(cè)速傳感器包括測(cè)量線速度傳感器和測(cè)量轉(zhuǎn)速度傳感器。 (6) 負(fù)電壓特性,電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。 (4) 零待機(jī)功耗。 5 (2) 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的總線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能。在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn),給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。可以分別在 ms和 750 ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量,并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭隓S18B20 的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線,總線本身也可以向所掛接 的 DS18B20 供電,而無需額外電源。 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。由于品種繁多,所以在工業(yè)應(yīng)用中溫度傳感器分類的方式方法有很多種。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品,與 DS1202 兼容,但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳,同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302 時(shí)鐘芯片是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí) 鐘電路,它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),具有閏年補(bǔ)償功能,工作電壓為 ~ 。由于 DS1302 時(shí)鐘芯片的電路接口簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉、使用方便,被廣泛地采用。系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求決定了能夠在設(shè)備上執(zhí)行的測(cè)試類型。 Intel Chandler 平臺(tái)工程組提供了各種單片機(jī)和處理器的系統(tǒng)驗(yàn)證。另外,部件的替代品領(lǐng)域是極其昂貴的,因?yàn)樵O(shè)備要用來把模塊典型地焊接成一個(gè)總體的價(jià)值比各個(gè)部件高幾倍。一旦進(jìn)入市場(chǎng),尤其任務(wù)決定性應(yīng)用諸如自動(dòng)駕駛儀或反鎖制動(dòng)系統(tǒng),錯(cuò)誤將是財(cái)力上所禁止 的。由于這些決定性應(yīng)用,市場(chǎng)需要一種可靠的具有低干擾潛伏響應(yīng)的費(fèi)用 效能控制器,服務(wù)大量時(shí)間和事件驅(qū)動(dòng)的在實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的集成外圍的能力,具有在單一程序包中高出平均處理功率的中央處理器。汽車工業(yè)把 MCS51 單片機(jī)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),懸掛系統(tǒng)和反鎖制動(dòng)系統(tǒng)。 MCS51 單片機(jī)典型的應(yīng)用是高速事件控制系統(tǒng)。系統(tǒng)所使用的是通用型單片機(jī),它可以把可開發(fā)資源全部提供給使用者。時(shí)間和溫度的顯示是通過時(shí)鐘芯片和溫度傳感
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