【正文】 速的測量。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用[5]。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。圖3—7 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。表3—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ROM33H讀ROM內(nèi)容匹配ROM55H對指定器件操作跳過CCH跳過器件識別讀暫存器BEH讀暫存器內(nèi)容寫暫存器4EH將數(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RAMB8H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3—7是DS18B20的電路連接圖，是測量外界環(huán)境溫度的模塊。重讀EEPROM0B8H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3—6和表3—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3—5 DS18B20溫度對照表TEMPERATUREDIGITAL OUTPUT (Binary)DIGITAL OUTPUT (Hex)+℃0000 0000 1010 101000AAh+℃0000 0000 0011 00100032h+℃0000 0000 0000 00010001h0℃0000 0000 0000 00000000h℃1111 1111 1111 1111FFFFh℃1111 1111 1100 1110FFCEh℃1111 1111 1001 0010FF92hDS18B20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溫度的測量，如表3—4所示，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位。DS18B20數(shù)據(jù)部件：(1) 光刻ROM中的64位序列號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3—4 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3—5所示。圖中X1(引腳2)與X2（引腳3）所接入的是晶振，晶振的振蕩頻率為32768Hz。實(shí)際的DS1302引腳圖與仿真圖中的引腳排列不同。DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。DS1302在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。如果斷電時(shí)間較短時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或者超級電容器（）。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—3 DS1302的工作模式寄存器工作模式寄存器讀寄存器寫寄存器時(shí)鐘突發(fā)模式寄存器CLOCK BURSTBFhBEhRAM突發(fā)模式寄存器RAM BURSTFFhFEhDS1302 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)鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對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3—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)。圖3—3 DS1302引腳圖DS1302控制字如表3—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，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—2 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)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。P3能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。P2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。對Flash編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。P1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。P1口是準(zhǔn)雙向8位I/O口。(4) 輸入/輸出（I/O）引腳P0、PPP3（共32根）。(2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2。(11) STC89C54RD+工作頻率為0—80MHz。(9) 具有可編程的3級程序鎖定位。(7) 具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR。(5) 串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口。(3) 具有3個(gè)可編程定時(shí)器。(1) 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含16KB的Flash程序存儲(chǔ)器。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，12861602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)行測速，它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測量、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。測速傳感器包括測量線速度傳感器和測量轉(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。(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[3]。 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)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力[10]。DS1302時(shí)鐘芯片是美國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，～。由于DS1302時(shí)鐘芯片的電路接口簡單，價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。FLASH程序儲(chǔ)存512B－12K，RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存256B－512B，集成1K的EEPROM及硬件WDT，產(chǎn)品都有為低功耗且有ISP和IAP功能，強(qiáng)抗干擾和降低EMI性能。超小封裝。STC MCU性能特點(diǎn)在于：89C系列：最高工作頻率80M，F(xiàn)LASH程序儲(chǔ)存4K64K，RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存512B－1280B，內(nèi)部集成EEPROM 2K－16K及看門狗和專用復(fù)位電路，帶A/D功能。STC系列的單片機(jī)現(xiàn)在在中國的51單片機(jī)市場上占有較大比例。宏晶科技是新一代增強(qiáng)型8位單片微型計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商宏晶科技是新一代增強(qiáng)型8位單片微型計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商。 單片機(jī)選擇單片機(jī)普遍認(rèn)為是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)。 速度傳感器單片機(jī)顯示器按鍵時(shí)鐘芯片溫度傳感器圖2—1 系統(tǒng)框圖該方案是以單片機(jī)為核心，通過速度傳感器將所感應(yīng)到的速度傳送到單片機(jī)當(dāng)中，通過單片機(jī)的處理計(jì)算并通過顯示器將所計(jì)算的速度和里程顯示出來。本設(shè)計(jì)中用到的主要元件包括單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、溫度傳感器、速度傳感器以及液晶顯示器[1]。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案系統(tǒng)主要分成四個(gè)模塊，分別是時(shí)鐘模塊、溫度模塊、速度模塊、顯示模塊。(3) 能測量出當(dāng)前環(huán)境的溫度，以供使用者決定是否適宜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的具體要求如下：(1) 對自行車進(jìn)行實(shí)時(shí)速度的測量，顯示出速度值。本文主要介紹了自行車測速儀的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分和軟件部分設(shè)計(jì)。相信未來的測速儀會(huì)受到更多人的青睞，也將成為人類社會(huì)生活中的必需品。國內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)有生產(chǎn)銷售類似的自行車測速儀里程表，有些簡單的產(chǎn)品功能比較單一，就是單單只有測速或里程的功能，然而一些復(fù)雜的產(chǎn)品除了測速和里程功能外，還集成了GPS全球定位、單次行車?yán)锍?、平均速度、時(shí)鐘、行車時(shí)間、車輪轉(zhuǎn)數(shù)。隨著它在電子消費(fèi)市場上的應(yīng)用越來越廣，如何控制功耗和成本將是廠商面臨的挑戰(zhàn)。因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門位置的檢測、各種閥體位置的檢測、或者電磁感應(yīng)的位置都會(huì)用到霍爾傳感器。所設(shè)計(jì)的基于霍爾元件的脈沖發(fā)生器要求具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能好等特點(diǎn)。在控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。本設(shè)計(jì)采用頻率法，檢測的是輸入脈沖數(shù)，這種方式又稱頻率法。轉(zhuǎn)速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來實(shí)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）。 課題的發(fā)展概況隨著微型計(jì)算機(jī)可靠性提高和價(jià)格下降，用單片機(jī)測量電機(jī)轉(zhuǎn)速技術(shù)已經(jīng)成熟，但是這種技術(shù)目前主要還是用于工業(yè)生產(chǎn)方面，測速裝置用于生活中還是少之又少?，F(xiàn)自行車測速儀的設(shè)計(jì)種類繁多，但是多數(shù)的測速裝置都是由機(jī)械式或模擬數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，都存在體積大、精度低、不直觀、功耗大、功能少等缺點(diǎn)。并根據(jù)外界環(huán)境如溫度、風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式，以達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)效果。本文就是以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一款簡單低成本多功能的測速儀，旨在解決自行車駕駛者在行駛時(shí)能夠了解當(dāng)前的行駛狀態(tài)，并且根據(jù)周圍環(huán)境，能夠做出正確的判斷和操作，提高了駕駛的安全性。且在人口眾多的中國，人們的經(jīng)濟(jì)水平與西方國家還存在著一定的差距，人們使用的交通工具主要還是自行車，它輕巧便捷、使用簡單、環(huán)保，深受大多數(shù)人的喜愛，同時(shí)也可以作為休閑運(yùn)動(dòng)工具，是人們鍛煉身體的一種重要的工具。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)的硬件電路及軟件程序是正確的，實(shí)際的硬件電路中也基本上能夠滿足設(shè)計(jì)要求。軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序的邏輯關(guān)系更加簡潔。說明書中詳細(xì)介紹了測速儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 基于單片機(jī)測速儀的設(shè)計(jì) 姓 名: 聶鵬 學(xué) 號： 0804705003 指 導(dǎo) 教 師： 段廣云 專 業(yè) 年 級： 2008級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) (機(jī)械電子工程方向) 所在學(xué)院和系： 機(jī)械工程學(xué)院 完 成 日 期： 2012年6月 8 日 答 辯 日 期： 2