【正文】 源單一、功耗低； 3. 功能強、價格低； 4. 全部集成在一塊芯片上，布線短、合理； 5. 數(shù)據(jù)大部分在單片機內(nèi)傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高。 4 電動自行車 的速度里程表軟件程序設(shè)計 光敏電阻對光特別敏感，當(dāng)白天行駛時，外界光源將導(dǎo)致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當(dāng)高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行準(zhǔn)確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復(fù)雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。常用的測速元件 有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。使用單片機進行測速，可以使用簡單的脈沖計數(shù)法。 里程數(shù)據(jù)自動記憶，也可用于電動電動自行車、摩托車、汽車等機動車儀表上。計數(shù)器 T1計算每轉(zhuǎn)一圈所用的時間 t，就可以計算出即時速度 v。 單片機是本次設(shè)計的核心部件，它是信號從采集到輸出的橋梁，而且包括計算、定時、信息處理等功能 當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個脈沖信號，并從引腳 12即 外部中斷 0端輸入，傳感器每獲取 一個脈沖信號即對系統(tǒng)提供一次計數(shù)中斷。作為輸入信號，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷蜓b置。里程及速度的測量，是經(jīng)過 AT89C51 的定時 /計數(shù)器測出總的脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時間，再經(jīng)過單片機的計算得出，計算結(jié)果通過 LED 顯示器顯示出來。 軟件設(shè)計包括：芯片的初始化程序、定時中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用匯編語言編寫，軟件設(shè)計的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計，各個子模塊逐一設(shè)計。 本文首先扼要對該課題的任務(wù)進行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計；繼而具體介紹了 電動自 行車 的速度里程表的硬件設(shè)計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設(shè)計；然后闡述了該 電動自行車 的速度里程表的軟件設(shè)計，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計、顯示子程序的設(shè)計；最后針對仿真過程遇到的問題進行了具體說明與分析，對本次設(shè)計進行了系統(tǒng)的總結(jié)。 課題的主要任務(wù)及內(nèi)容 本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機等部件設(shè)計一個可用 LED 數(shù)碼管實時顯示里程和速度的 電動自行車 的速度里程表。 電動自行車 里程速度表作為 電動自行車 的一大輔助工具也正是隨著這個要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時間顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、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， 電動自行車 不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。 74LS74 芯片的介紹 ............................................. 13 74LS244 芯片的介紹 ............................................ 14 單片機外圍電路的設(shè)計 ............................................. 15 時鐘電路的設(shè)計 ................................................ 15 復(fù)位電路的設(shè)計 ................................................ 15 顯示電路的設(shè)計 ................................................ 16 報警電路的設(shè)計 ................................................ 17 4 電動電動自行車 的速度里程表軟件程序設(shè)計 ............. 17 概述 ............................................................. 17 電動自行車 的速度里程表總體程序設(shè)計 ............................... 18 中斷子程序的設(shè)計 ................................................. 20 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計 ............................................. 20 顯示子程序的設(shè)計 ................................................. 22 5 系統(tǒng)調(diào)試與分析 ...................................................... 24 6 結(jié)論與展望 ....................................... 27 .............................................................. 27 展望 ............................................................. 27 致 謝 ............................................. 28 參考文獻 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 單片機的引腳功能介紹 ........................................... 9 單片機中斷系統(tǒng)介紹 ............................................ 11 單片機定時 /計數(shù)功能介紹 ....................................... 12 其他器件的介紹 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 電動自行車 的速度里程表硬件方案設(shè)計 ................................ 4 電動自行車 的速度里程表軟件方案設(shè)計 ................................ 5 3 電動電動自行車 的速度里程表硬件電路設(shè)計 .............. 6 概述 .............................................................. 6 傳感器及其測量系統(tǒng) ................................................ 7 霍爾傳感器的測量原理 ........................................... 7 單片機的原理及應(yīng)用 ................................ 錯誤 !未定義書簽。4 電動自行車 的速度里程表軟件程序設(shè)計 目 錄 1 緒 言 ............................................. 3 課題背景 .......................................................... 3 課題的主要任務(wù)及內(nèi)容 .............................................. 3 2 電動電動自行車 的速度里程表總體方案設(shè)計 .. 錯誤 !未定義書簽。 任務(wù)分析與實現(xiàn) .................................... 錯誤 !未定義書簽。 單片機原理簡 介 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 存儲器的介紹 ................................... 錯誤 !未定義書簽。 附 錄 .............................................. 29 4 電動自行車 的速度里程表軟件程序設(shè)計 1 緒 言 課題背景 電動自行車 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)過程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運動 電動自行車 ， 電動自行車 發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂運動的用途。因此，人們希望 電動自行車 的功用更強大，能給人們帶來更多的方便。本設(shè)計采用了 MCS51系列單片機設(shè)計一種體積小、操作簡單的便攜式 電動自行車 的速度里程表，它能自動地顯示當(dāng)前 電動自行車 行走的距離及運行的速度。本文主要介紹了 電動自行車 的速度里程表的設(shè)計思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計和軟件部分設(shè)計。 具體的硬件電路包括 AT89C52 單片機的外圍電路以及 LED 顯示電路等。 2 電動自行車的速度里程表總體方案設(shè)計 總體設(shè)計方案 采用 AT89C51 芯片，用霍爾元件將車輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖，經(jīng)過處理后送入單片機。 傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換 成可與計算機兼容的電信號。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測量工作。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù) n 輪圈的周長為 L的乘積為里程值。當(dāng)里程鍵按下時，里程指示燈亮， LED 切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時，速度指示燈亮， LED切換顯示當(dāng)前速度，若 電動自行車 超速，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，指示燈閃爍。 電動自行車 的速度里程表硬件方案設(shè)計 測速，首先要解決是采樣的問題。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。里程測量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對里程進行測量、利用編碼器對車輪的圈數(shù)進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感器測量里程。所以本設(shè)計采用霍爾元件 對里程與速度進行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟適用。 目前，單片機被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、工業(yè)自動化、智能儀表、集成智能傳感器、機電一體化產(chǎn)品、家用電器領(lǐng)域、辦公自動化領(lǐng)域、汽車電子與航空航天器電子系 統(tǒng)以及單片機的多機系統(tǒng)等領(lǐng)域。 電動自行車 的速度里程表軟件方案設(shè)計 通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計的原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。 軟件設(shè)計包括主程序、行車過程中里程和速度計算子程序、延時子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。 數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。 系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 所示 。 傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉(zhuǎn)換成可與計算機兼容的電信號。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)是 一種最基本的測量工作。 傳感器及其測量系統(tǒng) 本次設(shè)計信號的捕獲采用的是霍爾傳感器?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。 霍爾傳感器的測量原理 霍耳效應(yīng) ： 1879 年 . 霍爾發(fā)現(xiàn)，如果 對位于磁場 (B)中的導(dǎo)體 (d)施加一個電壓 (v)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓 (UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的積累，從而形成附加的橫向電場。 U H 就稱為霍耳電勢差。即霍耳電勢差 UH = RHIB/d , 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器： 霍爾 轉(zhuǎn)速 傳感器的外形圖和與磁場的作用關(guān)系如 2 圖所示。 霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖如圖 3。圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出一個脈沖。 霍爾電流傳感器本身已經(jīng)存在濾波電路，輸出無須再加裝濾波，可直接供單片機的 0~5V 的 AD 采集或 直接送到單片機的中斷輸入引腳 ，信號非常穩(wěn)定，而且抗干擾能力很強 。本設(shè)計建模時采用一個圓盤上貼一個磁 鋼進行模擬。 4 電動自行車 的速度里程表軟件程序設(shè)計 單片機的引腳功能介紹 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含8K Bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存