【正文】 ：低電平時為單行 顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，光電式速度里程表設計 15 低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 2：光標復位，光標返回到 地址 00H。 1602 的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 第 15 腳：背光電源接 5V 正電壓。 第 6 腳： E 端為使能端，當 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： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K的電位器調整對比度。 外形尺寸 (LxWxH) 視域尺寸 (WxHxT) 驅動電壓 (V) or 工作溫度 :(oC) 0~50 or 20~70 存儲溫度 :(oC) 10~60 or 30~80 顯示類型 : STN or FSTN 顏色 : 藍色 (帶背光 ) 生產工藝 : SMT 其主要技術參數(shù)為： 顯示容量： ~； 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電 壓： 字符尺寸： （ WXH） mm 1602 采用標準的 16 腳接口，其 管腳定義如下 : 光電式速度里程表設計 14 圖 312 LCD1602 實物圖 第 1 腳： VSS 為地電源。 顯示部分 LCD 液晶顯示器 功能簡介 :其 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經存儲了 160個不同的點陣字符圖形，每一個字符都有一個固定的代碼。兩個電容取值都是相同的，大部分在 2030pF，沒有相同電容的情況下，可以用兩個相差不大電容代替，但不能相差太大，容易造成諧振不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。在調試時要注意將 PC 串口波特率設為 1200。 12Y112MHZC130pFC230pF 圖 311 晶振電路 光電式速度里程表設計 13 晶振是給單片機提供工作信號脈沖的，這個脈沖就是單片機的工作速度。 晶振電路 晶振電路由晶振和兩個負載電容組成。其中電平復位是通過 RST 端經電阻與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的。復位后， P0 到 P3 并行 I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零 。上電時，剛接通電源，電容 C 相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RESET 端，該高電平使 89C51 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。 本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖 310 所示，是常用復位電路之一。只有當 RST 由高電平變成低電平以后， 89C51 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在 89C51 的時鐘電路工作后，只要在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，光電式速度里程表設計 12 單片機內部則初始復位。 單片機外圍電路介紹 復位電路 AT89C51 單片機的復位輸入引腳 RST 為 AT89C51 提供了初始化的手段。 中斷控制 CPU 對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器 IE控制的。 TF0（ ）： T0 溢出中斷請求標志位，其功能與 TF1 類同。 TR1 由軟件置 1 或清 0。 TR1（ ）： T1 運行控制位。所以， TF1 可用作查詢測試的標志。 CPU 響應中斷后TF1 由硬件自動清 0。其格式如下： 表 34 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字節(jié)地址： 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF1（ ）： 光電式速度里程表設計 11 T1 溢出中斷請求標志位。 表 33 M1 M0 工作方式 功能 0 0 工作方式 0 13 位計數(shù)器 0 1 工作方式 1 16 位計數(shù)器 1 0 工作方式 2 自動再裝入 8 位計數(shù)器 1 1 工作 方式 3 定時器 0：分成兩個 8 位計數(shù)器 定時器 1：停止計數(shù) TCON TCON 的低 4 位用于控制外部中斷 ,已在前面介紹。 M1M0：工作方式設置位。其格式如 表 32： 表 32 位號 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符號 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 GATE：門控位。 TMOD 用于設置其工作方式； TCON 用于控制其啟動和中斷申請 [9]。TMOD 是定時 /計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能； TCON 是控制寄存器，控制 T0、 T1 的啟動和停止及設置溢出標志 。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 74LS14200R3Q110K R4VCCinput 圖 36 信號預處理電路圖圖 圖 37 信號處理波形圖 光電式速度里程表設計 9 單片機系統(tǒng)部分 AT89C51 單片機介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。無論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發(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)轉換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。 其中電 阻 R3 為輸入電阻， R4 為輸出電阻。當輸入信號為零或負電壓時，三極管截止，電路輸出高電平；而當輸入信號為正電壓時，三光電式速度里程表設計 8 極管導通，此時輸出電壓隨著輸入電壓的上升而下降，這使得速度里程表既可以測量任意方波信號的頻率，也可以測量正弦波信號的頻率。 脈沖發(fā)生源的硬件結構圖如圖 35所示。這樣就可以在單位時間內盡可能多地得到脈沖數(shù)從而避免了因為兩個過孔之間的距離過大，而車子正好在過孔之間或者是在下個過孔之前停止了，造成較大的誤差。 把這些脈沖通過一系列的波形整形成單片機可以識別的 TTL 電平，即可算出輪子即時的轉速。 輪脈沖檢測 該系統(tǒng)在自行車后輪的軸處保持著與輪子旋轉切面平行的方向延伸附加一個鋁盤，在這個鋁盤的邊沿處挖 出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。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。 根據主要參數(shù)表，它的極限電流為 50mA，當兩者之間有孔時，三極管導通，當兩者被隔離時，三極管截止。 紅外光電傳感器 ST1101采用高輸 出的紅外光電二極管與高靈敏度光敏晶 其特點是性能可靠，體積小，結構簡單，廣泛應用于 里程 表。 光電式速度里程表設計 6 圖 32 光電傳感器的原理 圖 圖 33 遮光葉片 將光敏電阻安裝在自行車前又的一側，在同等高度的另一側安上一個高亮度的發(fā)光二極管。當葉片數(shù)較多時，旋轉一周可以獲得多個脈沖信號。以透射式為例，如圖 31 所示，當不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時，開關管關斷，否則打開。如圖 32 所示，是某光電編碼器的外形。 光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉軸相連，就能獲得多種輸出信號。 霍爾傳感器由永久磁鐵和開關型霍爾集成電路組成。 信 信 信 信信 信 信 信 信 信 信 信信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信信 信 信 信信 信I N T 0T 0I N T 1 圖 22 系統(tǒng)軟件流程圖 光電式速度里程表設計 5 3 系統(tǒng)硬件設計 本設計采用的是以紅外傳感器 ST1101 為傳感器， 以 AT89C51 作為系統(tǒng)的主控芯片，以 LCD160 128*16 液晶顯示器進行顯示。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據功能設置找出問題的根源，從而更快地解決問題。模塊化結構設計即是根據要求和硬件設計的結構，將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。 光電式速度里程表設計 4 軟件系統(tǒng)工作流程 在硬件設計完畢之后，接下來就是設計中最核心和最為主要的軟件部分設計。當行駛達到一定的車速時，會發(fā)出報警聲。 系統(tǒng)硬件組成原理 系統(tǒng)硬件由信號預處理電路、單片機 AT89C205系統(tǒng)化 LCD 顯示模塊、 開關按鍵，報警模塊組成，系統(tǒng)的硬件組成框圖如下： 信 信 信 信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信L C D 信 信信 信 信 信 圖 21 系統(tǒng)總體設計框圖 由于不同速度發(fā)出不同頻率的脈沖，通過光電傳感器檢測出不同狀態(tài)的脈沖信號，而一般的模擬信號都是微弱的，所以要把它放大，這就需要一個放大器。本設計中，計數(shù)的正確性決定了本裝置的精度，如何在復雜的環(huán)境中得到正確的計數(shù)脈沖，是本設計的重點，設計中里程表顯示采用 LCD1602 液晶 模塊，用液晶顯示器顯示是本設計的難點。其中信號預處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形。 設計任務 本設計要以單片機為核心，通過光電傳感器來檢測自行車的運轉情況進而實現(xiàn)電動自行車的速度的測量，最后用液晶顯示器直觀地將速度與里程顯示出來，并且在速度高于一定的值時可自動向用戶報警，從而達到智能化的目的。以往的里程表只能進行測量速度，里程，時間，溫度等數(shù)據，雖然能實現(xiàn)很多的功能，但是其中的一些功能不適合自行車業(yè)余愛好者，浪費資源，而且性價比也低，而且也不能很好的把握當前運動量， 從而不能很好的實現(xiàn)娛樂和鍛煉的效果。 電子式車速表更加智能，車速表的功能也更加人性化，如加上了里程累計、超速提醒等功能。 光電式速度里程表設計 2 現(xiàn)在的車速表大多是電子式的， 用 LED 數(shù)碼管或 LCD 顯示，使速度顯示更加直觀。因此，低速時車速表指針擺動劇烈、測量及顯示精度不高。 機械式車速表的缺陷是明顯的。當電磁轉矩與彈簧產生的阻力矩平衡時，指針偏轉停留在某一角度上。因此需要一種裝置進行對訓練中各種參數(shù)的測定記錄。而對于自行車運動員來說，最為關心的莫過于一段時間內的訓練效果。因此愛好自行車運動的人需要一款里程表，以知道自己的運動情況。而且在運 動過程中可以充分享受到大自然，對于忙碌的現(xiàn)代人來說，無疑是一種較好的放松方法。而在國外，自行車卻是一項十分受歡迎的健身運動。 并且隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對于生活質量的要求也日益增加，尤其是對健身的要求。在這個背景下，自行車里程表作為自行車的一大輔助工具迅速發(fā)展起來。因此其輔助功能也變得越來越重要。 關鍵詞 光電傳感器 單片機 液晶顯示器 里程表 光電式速度里程表設計 II THE DESIGN OF PHOTOELECTRIC BICYCLE ODOMETER ABSTRACT With the rapid development of technology, more and more widespread application of microputer, promote the traditional control detection technology constantly updated. Most of the current electronic odometer, and with the LED digital tube or LCD display realtime, display more intuitive. Electronic odometer flexible shaft using the contact speed sensor instead of driving, mileage tables can be installed without distance limitations, and further to effectively overe the mechanical disadvantages of mileage in the table. The plan adopts the system and co