【正文】 泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標(biāo)測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。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。當(dāng)葉片數(shù)較多時，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個脈沖信號。以透射式為例，如圖 21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。 4 第 二 章系統(tǒng) 主要 單元模塊 和速度算法概述 傳感器選型 方案一、 光電傳感器 。 實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。 實現(xiàn)：利用單片機自帶的計數(shù)器 T1 對霍爾傳感器脈沖信號進行計數(shù)。 要求達到的各項指標(biāo)及 實現(xiàn)方法如下： 1. 利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號。當(dāng)里程鍵按下時，里程指示燈亮， LED 切換顯示當(dāng)前里程 。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動一圈，中斷數(shù) n和 周長 L的乘積為里程值。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計中取 m=1。里程及速度的測量，是經(jīng)過 AT89C52 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，其結(jié)果通過 LED 顯示器顯示出來。 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。 具體的硬件電路包括 AT89C52 單片機 、霍爾元件 以及 LED 顯示電路等。本文主要介紹了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。該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計要求。硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。以 AT89C52 單片機為 核心， A44E 霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)對自行車?yán)锍?/速度的測量統(tǒng)計，采用 24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存里程信息，并能將自行車的里程數(shù)及速度用 LED 實時顯示。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達到最佳運動的效果。因為教練要根據(jù)一段時間內(nèi)運動員的訓(xùn)練效果進行評估，從而進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整已使運動員達到最佳的狀態(tài)。 自行車的速度里程表能夠滿足人們最基本的需求， 讓人們能清楚地知道當(dāng)前的速度、里程等物理量。 目 錄 摘 要 .......................................................1 引言 ????????????????????????????????? 2 第 1 章 系統(tǒng)方案分析與設(shè)計 ???????????????????????? 3 ?????????????????????????? 3 第 2 章 系統(tǒng)單元模塊 與速度算法概述 傳感器選型 ???????????????????????????? 4 單片機選型 ???????????????????????????? 5 顯示模塊選型 ??????????????????????????? 6 算法的概述 ???????????????????????????? 6 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機主控電路 ????????????????????????? .7 單片機概述 ?????????????????????????? ? 7 單片機得引腳功能介紹 ?????????????????????? 8 單片機中斷系 統(tǒng)介紹 ??????????????????????? 10 單片機定時器 /計數(shù)器功能介紹 ?????????????????? ..10 霍爾傳感器的測溫原理 ?????????????????????? ..11 儲存器電路 ??????????????????????????? ..13 74LS74 芯片 ??????????????????????????? .14 時鐘電路的設(shè)計 ????????????????????????? ? 15 復(fù)位電路的設(shè)計 ???? ?????????????????????? 16 顯示電路的設(shè)計 ?????????????????????????? 17 第 4 章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 概述 ??????????????????????????????? ? 18 總體程序設(shè)計 ??????????????????????????? ..18 中斷子程序設(shè)計 ??????????????????????????? 22 里程計算子程序 ??????????????????????????? 23 顯示子程序的設(shè)計 ?????????????????????????? 24 總結(jié)與展望 ?????????????????????????? ..26 參考文獻 ??????????????????????????? ..27 1 摘 要 隨著居民生活水平的不斷提高， 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。 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。 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。因此愛好自行車運動的人十分學(xué)要一款能測速的裝置，以知道自己的運動情況。 關(guān)鍵詞：單片機、 LED 顯示 、 里程 /速度 、 霍爾元件 2 引言 本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車的速度里程表的設(shè)計。文章詳細介紹了自行車的速度里程表的硬件電路和軟件設(shè)計。軟件部分用匯編語言進行編程，采用模塊化設(shè)計思想。 3 第 一 章系統(tǒng)總方案分析與設(shè)計 課題主要任務(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自行車的速度里程表。 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；最后對本次設(shè)計進行了系統(tǒng)的總結(jié) 。 軟件設(shè)計包括： 中斷子程序設(shè)計 ， 里程計算子程序設(shè)計，顯示子程序設(shè)計。 任務(wù)分析與實現(xiàn) 本設(shè)計的任務(wù)是：以通用 AT89C52 單片機為處理核心，用傳感器將車輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進行處理后送入單片機。 本系 統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長為 L，在輪圈上安裝 m 個永久磁鐵，則測得的里程值最大誤差為 L/m。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 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。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。當(dāng)速度鍵按下時，速度指示燈亮， LED 切換顯示當(dāng)前速度 。 2. 對脈沖信號進行計數(shù)。 3. 對數(shù)據(jù)進行處理，要求用 LED 顯示里程總數(shù)和即時速度。 最終實現(xiàn)目標(biāo)：自行車的速度里程表具有里程、速度測試與顯示功能，采用單片機作控制，顯示電路可顯示里程及速度。 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。為此可以制作一個遮光葉片如圖 22所示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過時，產(chǎn)生脈沖信號。 圖 21 光電 傳感器的原理圖 圖 22 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。 方案二、 光電編碼器 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 23所示，是某光電編碼器的外形。利用脈沖數(shù)對里程進行測量。 圖 24 霍爾元件和磁鋼實際圖 使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。 霍爾元件和磁鋼如圖 24所示。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場 應(yīng)用廣泛。而編碼器必須安裝在車軸上，這樣安裝就會給用戶帶來很多不便。由霍爾元件加整形電路構(gòu)成的霍爾開關(guān)系統(tǒng)，具有輸出響應(yīng)快，數(shù)字脈沖性能好，安裝方便，性能可靠，不受光線、泥水等因素影響，價格便宜 的優(yōu)點。 單片機選型 本設(shè)計用 89C52 單片機設(shè)計自行車?yán)锍?/速度計。 一個低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲單元 ，功能強大的 AT89C52 單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器 結(jié)合 在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 顯示模塊選型 單片機系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器等。 LED 顯示器工作方式有兩種靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直