基于單片機(jī)自行車測速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1-在線瀏覽
2025-08-09 16:27本頁面
【正文】 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(huì)有影響，而且安裝方便。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的齒輪盤上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當(dāng)車子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個(gè)方向再試?；魻杺鞲衅魇菍Υ琶舾械膫鞲性Ｓ糜谛盘柌杉挠蠥44E，該傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，工作電壓范圍寬，使用非常方便。目前，單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化、智能儀表、集成智能傳感器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、家用電器領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、汽車電子與航空航天器電子系統(tǒng)以及單片機(jī)的多機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域。外部信號霍爾傳感器外部存儲(chǔ)器AT89C52單片機(jī)里程顯示速度顯示報(bào)警部分 系統(tǒng)的原理框圖4 軟件方案設(shè)計(jì)通過軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。軟件設(shè)計(jì)包括主程序、行車過程中里程和速度計(jì)算子程序、延時(shí)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(jìn)入單片機(jī)的脈沖信號與實(shí)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。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(dòng)化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(dòng)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。 系統(tǒng)總電路圖 單片機(jī)簡介單片機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括CPU(Central Processing Unit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(Random Access Memory)、只讀存儲(chǔ)器ROM(Readonly Memory)、基本輸入/輸出(Input/Output)接口電路。定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)CPU存儲(chǔ)器并行I/O口串口I/O口TXD TXDRXDTINTP0P3 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 單片機(jī)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(jī)，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制場合應(yīng)用。 單片機(jī)中斷系統(tǒng)介紹中斷是指當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后，CPU自動(dòng)返回原來的程序執(zhí)行AT89C52系列單片機(jī)的系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。采用的外部中斷方式包括外部中斷0和外部中斷1，它們的中斷請求信號分別由單片機(jī)引腳/。電平觸發(fā)方式的中斷請求是低電平有效。脈沖觸發(fā)方式的中斷請求則是脈沖的負(fù)跳變有效。由此可見，在脈沖方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以使CPU采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計(jì)所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、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(gè)磁場來作被檢測的信息的載體。 霍爾傳感器的測溫原理霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏傳感器。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。 霍爾效應(yīng)原理圖 集成開關(guān)型霍爾傳感器A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)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，（a）所示。在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時(shí)，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當(dāng)施加的磁場達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) 。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定，此差值稱為磁滯，在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。A44E集成霍爾開關(guān)是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖 (b)所示。 集成開關(guān)型霍爾傳感器 集成霍爾開關(guān)接線圖 其它器件的介紹 儲(chǔ)存器的介紹AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOSE2PROM。AT24C02有一個(gè)16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。 24C02管腳圖SCL串行時(shí)鐘：AT24C02串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘。WP寫保護(hù)：如果WP管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)，只能讀。本次設(shè)計(jì)采用的24C02是為了防止掉電時(shí)里程數(shù)據(jù)的丟失，由于24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳輸數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL和SDA與單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。 74LS74芯片的介紹74LS74是D觸發(fā)器的一種,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿故又稱之為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，D觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)針到來前D端的狀態(tài)。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平脈沖，通過74LS74進(jìn)行二分頻后，定時(shí)器T1的開啟時(shí)間為車輪轉(zhuǎn)1圈的時(shí)間，這樣就可以算出自行車的速度。經(jīng)74LS74二分頻后的信號輸入到，內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器測得每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，通過計(jì)算即可得里程值和即時(shí)速度。所以在單片機(jī)輸出口先接入驅(qū)動(dòng)芯片74LS244，增大電流，使LED能夠正常工作。每組有一
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