【正文】 TA＝1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作；C/T計數(shù)器模式和定時器模式選擇位C/T=1時，選擇計數(shù)器模式，計數(shù)器對外部輸入引腳T0（）或T1（）的外部脈沖計數(shù)；C/T=0時，選擇定時器模式。工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖39所示： 圖39 定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖AT89S52單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。圖38 AT89C51引腳圖 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及控制定時/計數(shù)器的實質(zhì)是加1計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。只要施密特觸發(fā)器的VT+ 和VT 設(shè)置得合適，均能受到滿意的整形效果。當(dāng)傳輸線上的電容較大時，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。輸入的信號只要幅度大于VT+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。預(yù)處理電路的第二級采用帶施密特觸發(fā)器的反相器DM74LS14 來把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與COMS 電平相兼容的方波信號（如圖37所示）。由于放大器的放大功能降低了對待測信號的幅度要求，因此， 的正弦波和脈沖信號進(jìn)行測量。圖35 脈沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖） 信號預(yù)處理電路如圖36所示，系統(tǒng)的信號預(yù)處理電路由二級電路構(gòu)成，第一級是由開關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。本設(shè)計在鋁盤過孔的設(shè)計上采用9個過孔，從而留下了8個同等的間距這樣在以后的軟件設(shè)計中能夠較為方便的計算出速度里程。鋁盤的圓孔的個數(shù)決定了測量的精度，個數(shù)越多，精度越高。每當(dāng)鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。然后通過帶施密特觸發(fā)器的反相器DM74LS14 來把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與COMS 電平相兼容的方波信號，再輸入給單片機。圖34 傳感器外圍電路 輪脈沖檢測與轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計采用了ST1101紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測。表31 主要參數(shù)輸入正向電流IF50mA反向電壓Vr6v耗散功率P75mW輸出集射電壓Vceo25V射集電壓Veco6V集電極功耗Pc50mWST1101外圍電路如圖34所示，RR2均為限流電阻，限制發(fā)射二極管的電流，發(fā)射二極管的電流大則發(fā)射功率大，但不能超過它的極限電流。在同等高度的輻條上貼上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等間距的小孔，這樣當(dāng)小孔經(jīng)過光敏電阻時，光敏電阻根據(jù)光電流的變化發(fā)出脈沖， 從而測量里程。而考慮到實際可操作性以及設(shè)計要求方面，本設(shè)計選用的傳感器為光電傳感器。為此可以制作一個遮光葉片如圖33所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時，產(chǎn)生脈沖信號。光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中?；魻杺鞲衅饔捎谰么盆F和開關(guān)型霍爾集成電路組成。圖22 系統(tǒng)軟件流程圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)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LCD160128*16液晶顯示器進(jìn)行顯示。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，從而更快地解決問題。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進(jìn)行程序編寫的過程。 軟件系統(tǒng)工作流程在硬件設(shè)計完畢之后，接下來就是設(shè)計中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計。當(dāng)行駛達(dá)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(yù)處理電路、單片機AT89C205系統(tǒng)化LCD顯示模塊、開關(guān)按鍵，報警模塊組成，系統(tǒng)的硬件組成框圖如下：圖21 系統(tǒng)總體設(shè)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(shè)計中，計數(shù)的正確性決定了本裝置的精度，如何在復(fù)雜的環(huán)境中得到正確的計數(shù)脈沖，是本設(shè)計的重點，設(shè)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(shè)計的難點。其中信號預(yù)處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形。本設(shè)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(zhuǎn)情況進(jìn)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(dá)到智能化的目的。而本設(shè)計卻能實現(xiàn)娛樂和鍛煉的雙重效果，而且相對業(yè)余愛好者性價比更高。本設(shè)計就是針對騎自行車的人們在行進(jìn)中不能很好的把握自己達(dá)到了多大的速度，行駛了多遠(yuǎn)的距離而設(shè)計的。采用接觸車速傳感器代替軟軸傳動,可使車速表的安裝位置不受距離限制,有效地克服了機械式車速表中的諸多不足。對于發(fā)動機后置的車輛，要將車速表指針的偏轉(zhuǎn)動力由變速箱經(jīng)軟軸等傳至駕駛室，軟軸必然布置的較長，如何將這種長長的轉(zhuǎn)動軟軸從結(jié)構(gòu)上布置妥當(dāng)，肯定是一件十分困難的事情。由于表盤指針偏轉(zhuǎn)程度正比于軟軸的轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的磁力，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低的時候，磁力較小，隨轉(zhuǎn)速變化波動較大。指針偏轉(zhuǎn)角與車速成正比，因而可用其表示車速。 課題現(xiàn)狀傳統(tǒng)的機械式車速表是由旋轉(zhuǎn)磁場作用于轉(zhuǎn)動盤，使轉(zhuǎn)動盤連同車速表指針發(fā)生同向的偏轉(zhuǎn)。因為教練要根據(jù)一段時間內(nèi)運動員的訓(xùn)練效果進(jìn)行評估，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整已使運動員達(dá)到最佳的狀態(tài)。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳運動的效果。在中國這種情況也在慢慢發(fā)生變化。因為它無污染，價位低廉，老少皆宜。自行車在中國普遍作為代步工具?？茖W(xué)、美觀、,使運動者運動適量,達(dá)到健康運動與代步的最佳效果。而且人們希望自行車的娛樂、休閑、鍛煉的功能越來越多，能帶來大家更多的健康與快樂。光電式自行車速度項目設(shè)計方案1 緒論 問題由來我國是人口大國，也是自行車大國，隨著生活節(jié)奏的不斷加快，自行車已經(jīng)不僅僅是運輸、代步的工具，現(xiàn)在則是代表著綠色、環(huán)保、節(jié)能。因此其輔助功能也變得越來越重要。在這個背景下，自行車?yán)锍瘫碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具迅速發(fā)展起來。并且隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對于生活質(zhì)量的要求也日益增加，尤其是對健身的要求。而在國外，自行車卻是一項十分受歡迎的健身運動。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。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。而對于自行車運動員來說，最為關(guān)心的莫過于一段時間內(nèi)的訓(xùn)練效果。因此需要一種裝置進(jìn)行對訓(xùn)練中各種參數(shù)的測定記錄。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與彈簧產(chǎn)生的阻力矩平衡時，指針偏轉(zhuǎn)停留在某一角度上。機械式車速表的缺陷是明顯的。因此，低速時車速表指針擺動劇烈、測量及顯示精度不高?，F(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。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。以往的里程表只能進(jìn)行測量速度，里程，時間，溫度等數(shù)據(jù)，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(dāng)前運動量，從而不能很好的實現(xiàn)娛樂和鍛煉的效果。 設(shè)計任務(wù)主要設(shè)計內(nèi)容: 系統(tǒng)原理總概述本系統(tǒng)由信號預(yù)處理電路、單片機AT89C205LCD顯示模塊、開關(guān)按鍵,報警模塊和系統(tǒng)軟件組成。對待測信號進(jìn)行放大的目的是降低對待測信號的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機相連的TTL信號；通過單片機的設(shè)置可使內(nèi)部定時器T1對脈沖輸入引腳T0進(jìn)行控制，這樣能精確地算出加到T0引腳的單位時間內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)。并且在速度高于一定的值時可自動向用戶報警，從而達(dá)到智能速度里程表。另外單片機能識別的都是TTL信號，經(jīng)波形變換和波形整形電路方能將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機相連的形式。不同的按鍵方式，液晶顯示器會顯示不同的數(shù)據(jù)。所謂軟件設(shè)計就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過程。這樣的設(shè)計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗化。所以說，在整個設(shè)計過程中，軟件設(shè)計必須與硬件設(shè)計緊密地結(jié)合在一起。圖31 系統(tǒng)硬件框圖 采集信息部分以及傳感器的選擇信息采集部分可以選用的傳感器種類一很多，例如磁感應(yīng)傳感器，光電感應(yīng)傳感器，金屬傳感器等。霍爾集成電路由霍爾元件、放大器、整形電路及集電極開路輸出等部分組成，其功能是把磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，霍爾元件為磁敏元件，當(dāng)垂直于霍爾元件的磁場強度發(fā)生變化時，其兩端的電壓就會發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形即可輸出脈沖電信號。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(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號。如圖32所示，是某光電編碼器的外形。以透射式為例，如圖31所示，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時，開關(guān)管關(guān)斷，否則打開。當(dāng)葉片數(shù)較多時，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個脈沖信號。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(cè)，在同等高度的另一側(cè)安上一個高亮度的發(fā)光二極管。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(jié)構(gòu)簡單，廣泛應(yīng)用于里程表。根據(jù)主要參數(shù)表，它的極限電流為50mA，當(dāng)兩者之間有孔時，三極管導(dǎo)通，當(dāng)兩者被隔離時，三極管截止。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，傳感器將會輸出一個低電平，而當(dāng)沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。 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(zhuǎn)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。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(zhuǎn)速。這樣就可以在單位時間內(nèi)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。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖35所示。當(dāng)輸入信號為零或負(fù)電壓時，三極管截止，電路輸出高電平；而當(dāng)輸入信號為正電壓時，三極管導(dǎo)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。其中電阻R3為輸入電阻，R4為輸出電阻。利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)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。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。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。圖36信號預(yù)處理電路圖圖圖37信號處理波形圖 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。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。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(shè)置溢出標(biāo)志。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請[9]。其格式如表32： 表32 位號D7D6D5D4D3D2D1D0符號GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0GATE：門控位。M1M0：工作方式設(shè)置位。表33M1 M0 工作方式功能0 0工作方式013位計數(shù)器0 1工作方式116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的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。其格式如下：表34位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址：88HTF1TR1TF0