【正文】 檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛 。 方案分析：霍爾元件是一種磁傳感器，能跟磁性物質(zhì)組成曲線，成本低。經(jīng)過綜合比較分析我們選用方案 一 。 方案二：采用 ISD1420 芯片，此芯片具有優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，但是此芯片沒有自動(dòng)讀取顯示播放的功能，不適合我們?cè)O(shè)計(jì)的作品。經(jīng)過綜合比較分析我們選用方案三。 PCF8563 是 PHILIPS 公司推出的一款工業(yè)級(jí)內(nèi)含 I2C 總線接口功能的具有極低功耗的 多功能時(shí)鐘 /日歷芯片。內(nèi)部時(shí)鐘電路、內(nèi)部振 蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測(cè)電路 以及兩線制 I2C 總線通訊方式，不但使外圍電路及其簡(jiǎn) 潔，而且也增加了芯片的可靠性。采用三線接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM數(shù)據(jù)。 DS1302是 DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 重要元器件介紹 （ 1） AT 89C52 7 AT89C52單片機(jī)最初是由 Intel 公司開發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來 Intel 公司把 51 核的設(shè)計(jì)方案賣給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如 SST、 Philip、 Atmel 等大公司。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容 51 指令、并在 51 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與 51 一致的 。 STC89C52的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由 4K的程序存儲(chǔ)器 (掩膜 ROM)，和 128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)組成。 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級(jí)串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 圖 22 STC89C52單片機(jī)組成框圖 STC89C52單片機(jī)主要特性 1. 一個(gè) 8 位的微處理器 (CPU)。 3. 片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器 ROM有 4KB的空間，是用來存放程序的一些原始的數(shù)據(jù)表格。目前的單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和程序存儲(chǔ)器 ROM 都集成在單片機(jī)上，這樣可以方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)也提高了系統(tǒng)抗干擾性。 4. 四個(gè) 8 位的并行 I／ O接口 P0~P3，每個(gè)接口可以當(dāng)作輸入，也當(dāng)作輸出。每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置計(jì)數(shù)方式，用來對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)然也可以設(shè)置定時(shí)方式。為了方便設(shè)計(jì)的串行通信，目前的 52 系列的單片機(jī)一般都會(huì)提供 3 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如 SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。石英晶體，微調(diào)電容都需要外接。 SST89V58RD 最高允許的振蕩頻率可達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。液 晶屏顯示器 (LCD)的英文全稱Liquid Crystal Display。與 CRT顯示器相比較， LCD優(yōu)點(diǎn)是很明顯。色彩不變的時(shí)候，液晶也是保持不變的，這樣就不用考慮刷新率的問題。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD1602液晶模塊，采用一個(gè) 16 1的字符型液晶顯示模塊。 HD44780具有簡(jiǎn)單而且功能較強(qiáng)的指令集，也可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)和閃爍等 功能。 IR是用于寄存指令碼，只能寫入但不能讀出， DR是用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作，自動(dòng)寫入 DDRAM和 CGRAM。當(dāng) BF為 1時(shí)，液晶模塊是處于內(nèi)部模式，是不響應(yīng)外部的操作指 令和接受數(shù)據(jù)的， DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ) 80個(gè)字符碼， CGROM由 8位字符碼生成 5*7點(diǎn)陣字符 160中和 5*10點(diǎn)陣字符 32種 8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 VDD（ 2號(hào)引腳）：接電源。 RS（ 4號(hào)引腳）： RS 是寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平 0時(shí)選擇指令寄存器。 E（ 6腳）： E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 DB1（ 8腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位。 DB3（ 10腳）：底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位。 DB5（ 12腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位。 DB7（ 14腳）：高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flang） 。 9 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 表 21寄存器選擇控制 （ 3）霍爾傳感器 本次設(shè)計(jì)選取了霍爾傳感器來進(jìn)行里程檢測(cè)。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及磁場(chǎng)的變化，可在 與磁場(chǎng)有關(guān)的各種場(chǎng)合中使用。 霍爾器件分為霍爾元件和霍爾集成電路兩大類，前者是一個(gè)簡(jiǎn)單的霍爾片，使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。本次設(shè)計(jì)選取了霍爾集成電路來測(cè)量里程?；魻杺鞲衅骼锍虣z測(cè)示意圖如圖 23所示。這種霍爾可用作各種類型的傳感器（速度傳感器、位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等等），接觸開關(guān)以及相類似的應(yīng)用場(chǎng)合。 U18霍爾傳感器 IC的外形圖及其工作特性如圖 24所示。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過動(dòng)作點(diǎn) BOP的時(shí)候，傳感器輸出的是低電平，磁感應(yīng)強(qiáng)度降到了動(dòng)作點(diǎn) BOP以下時(shí)，傳感器輸出電平是不變的，一直降到了釋放點(diǎn) BRP的時(shí) 候，傳感器才會(huì)由低電平躍變?yōu)楦唠娖健? (a) U18的外形圖及引腳 (b) U18的工作特性圖 圖 24 U18霍爾傳感器 IC的外形及引腳圖及其工作特性圖 U18集成霍耳開關(guān)由穩(wěn)壓器 A、霍耳電勢(shì)發(fā)生器 (即硅霍耳片 )B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器 D和 OC門輸出 E五個(gè)基本部分組成。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)（即Bop）時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓（相對(duì)于地的電位），使三極管導(dǎo)通，此時(shí) OC門輸出端輸出低電壓，三極管截止，使 OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定計(jì)價(jià)器的最終方案： （ 1） 選用最常用性價(jià)比高的 AT89C52 作為本次設(shè)計(jì)的 CPU。 （ 3）用 4個(gè) IO 口設(shè)計(jì)控制 4個(gè)獨(dú)立按鍵作為按鍵控制部分。 （ 5）采用價(jià)錢比較便宜的蜂鳴器作為超速語音提醒部分。 11 (一 )單片機(jī) AT89S52是一種低功耗、高新 能 CMOS 8 為微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。另外， AT89S52 可降至 0HZ 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 等軟件可選擇節(jié)點(diǎn)模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi) 容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)等等或硬件復(fù)修為止。通過這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取 33pF） 。 振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)， 再在二分頻的 基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)生 ALE 信號(hào)，此時(shí)得到的信號(hào)時(shí)機(jī)器周期信號(hào)。按鍵復(fù)位具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只要按圖中的 S4 鍵，電源 VCC 經(jīng)電阻 R 分壓， 在 RESET 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。上電瞬間 RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RERST 引腳的高電平將逐漸下降。按鍵復(fù)位電路圖如圖 38所示。I/O 口通過按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻， 無鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。鍵盤接口電路如圖 13 37所示： 圖 37鍵盤接口電路 （五） 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的 I/O口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來進(jìn)行放大電流。 LS1BuzzerQ32N39064K7R8VCCGND 圖 35蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖 LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下 : 第 1腳： VSS為地電源。 第 3腳： VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最強(qiáng)，使用時(shí)可以接 10K的電位器來進(jìn)行調(diào)整。 第 5腳： R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6腳： E端是使能端，低電平時(shí)執(zhí)行命令。 第 15腳：背光源正極。 14 LCD1602的顯示電路如圖 32所示 圖 32 LCD1602顯示 電路圖 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)圖 若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用資源，另一方面需要設(shè)置終端、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，并且使用單片機(jī)的時(shí)鐘誤差比較大，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)很大錯(cuò)誤，而在系統(tǒng)等采用 DS1302 則能很好非解決這個(gè)問題。有 12個(gè)寄存器，其中 7個(gè)與時(shí)鐘、日歷 有關(guān)，并以 BCD碼的存放數(shù)據(jù)形式。 DS1302含有的 RAM分為兩種，一種是單個(gè)的 RAM單元，一共有 31個(gè)，其中每個(gè)單元有 8位的字節(jié)，命令控制字為 C0HFDH，奇數(shù)為讀操作。 表 31為 DS1302外部引腳 引腳號(hào) 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩源，外接 4 GND 地線 5 RST 復(fù) 位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行時(shí)鐘輸入端 8 VCC1 后備電源 表 31 DS1302外部引腳 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用 。 15 VCC21X12X23GND4CE5I/O6SCLK7VCC18U5DS1302+5V12Y2XTALGNDCEI/OSCLKBT?BatteryGND 圖 33 DS1302 時(shí)鐘電路圖 測(cè)速模塊設(shè)計(jì)圖 U18霍爾傳感器 IC有 3個(gè)外接端子， 2個(gè)是電源的正負(fù)極端子，最后一個(gè)是脈沖信號(hào)輸出，只要將此信號(hào)輸出端接到單片機(jī)的 IO口端子上便 可以實(shí)現(xiàn)距離檢測(cè)。車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾傳感器的輸出端輸出低電平。霍爾傳感器檢測(cè)并輸出信號(hào)到單片機(jī)的 INT0計(jì)算脈沖輸入端，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到特定的次數(shù)時(shí)，里程就會(huì)增加，單片機(jī)對(duì)里程進(jìn)行計(jì)算后，通過接口電路將計(jì)算好的結(jié)果傳送到 數(shù)碼管并顯示出來。 在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、 CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們靠近些。 16 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 及調(diào)試 （一） 總 程序的流程 本設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)采用模塊 化操作，利用各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計(jì)中采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序的方法，使程序通俗易懂，我們?cè)O(shè)計(jì)了整體程序流程圖。通過判斷是否計(jì)費(fèi)，調(diào)價(jià)，清零等狀態(tài)，來分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計(jì)之前，就有了很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。整 個(gè)程序的流程如圖 41： 圖 41系統(tǒng)流程圖 17 （ 二 ）顯示子程序設(shè)計(jì)流程圖 L602 液晶是字符型液晶，它的內(nèi)部自帶字符庫，它可以寫兩行的字符，同時(shí)每 行可以寫 40 個(gè)字符。 打開液晶顯示屏進(jìn)入初始化狀態(tài)，開始寫命令，首先判斷 LCD 是否忙，如 果是 =0,那么進(jìn)入下一步寫命令，如果不是 =0,返回 LCD 是否忙； 判斷是否寫完成了，如果是寫完成了，此時(shí)要進(jìn)行下一步設(shè)置字符位置，如果否 的話，要返回寫命令； 設(shè)置好字符位置后要開始寫數(shù)據(jù)，此時(shí)判斷是否忙，如果不是 =0，那么返回， LCD 判忙；如果是 =0，那么繼續(xù)寫數(shù)據(jù)； 判斷是否寫完成，如果沒有寫完成，返回寫數(shù)據(jù)命令；如果數(shù)據(jù)寫完成了，那么結(jié)束。I/O 口通過按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻， 無鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。 按鍵子程序流程圖如圖 43 所示 圖 43 按鍵子程序流程圖 （四） DS1302時(shí)鐘程序 DS1302為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，程序先初始化，再寫 DS1302地址，然后向地址中寫數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)，最后返回退出。 開 始初 始 化寫 DS1302地 址往 DS1302地 址 中 寫入 數(shù) 據(jù)讀 取 DS1302地 址 中的 數(shù) 據(jù)返 回 圖 44 DS1302時(shí)鐘程序流程圖 19 （一）硬件調(diào)試 計(jì)價(jià)器的電路 不是很大 ， 但是對(duì)于焊接方面更是不可輕視， 電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯(cuò)誤，則會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的不便，而且電路的交線較多，對(duì)于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會(huì)刺破帶有