【正文】 ..................27結束語 ...............................................................................................................................................................28參考文獻..........................................................................................................................................................29致 謝 ............................................................................................................................................................30附 錄 ...............................................................................................................................................................31附錄一 元器件清單 ...................................................................................................................................31附錄二 電路圖 .............................................................................................................................................32附錄三 實物照片 ........................................................................................................................................34附錄四 源程序 .............................................................................................................................................35附錄五 中英文文獻 ...................................................................................................................................51序 言傳感器，是一種檢測裝置，能感受到被測的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié) [1]。英文名字為 Sensor 或Transducer，亦稱變換器、換能器。單片微型計算機是制作在一塊集成電路芯片上的計算機，簡稱單片機，又稱微控制器。特別適用于控制領域。單片機由于其體積小、功能強，可靠性高，靈活方便等優(yōu)點，所以被廣泛的應用于各個領域，并對各行各業(yè)的技術改造和產品的更新換代起到重要的推動作用 [4]。該里程測速系統(tǒng)以 STC89C52 作為系統(tǒng)控制核心，采用傳感器來檢測信號，通過一定時間間隔對信號的采集，結合自行車本身車輪參數，經過單片機對采集信號進行分析計算，最終在液晶顯示器 LCD 上顯示車輛行駛的里程和速度，具有超速報警 [5]。 (2)速度怎樣采樣。第一章 系統(tǒng)方案本課題主要任務是利用霍爾元件、單片機等部件設計一個可用 1602 液晶顯示的實時顯示里程和速度的自行車的速度里程表。本文首先要對該課題的任務進行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設計；繼而具體介紹了自行車的速度里程表的硬件設計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設計；然后闡述了該自行車的速度里程表的軟件設計，包括數據處理子程序的設計、顯示子程序的設計；最后對本次設計進行了系統(tǒng)的總結。軟件設計包括：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 C 語言編寫，軟件設計的思想主要是自頂向下，模塊化設計，各個子模塊逐一設計。里程及速度的測量，是經過 STC89C52 的定時/計數器測出定時 1s 會計數幾個脈沖，再經過單片機的計算得出，其結果通過 LCD 液晶顯示器顯示出來。使用單片機進行測速，可以使用簡單的脈沖計數法。常用的測速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。要求達到的各項指標及實現方法如下：(1).上電后實時顯示速度(2).路程實時記錄（掉電存儲）(3).半徑可設定（掉電存儲）(4).超速報警(5).掉電存儲實現：利用軟件編程，對數據進行處理得到需要的數值。隨著微電子技術和超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，單片微型計算機以其體積小、性價比高、功能強、可靠性高等獨有的特點，在各個領域（如工業(yè)控制、家電產品、汽車電子、智能儀器儀表）得到了廣泛的應用。1. 8031 單片機是 Intel 公司生產的 MCS51 系列單片機中的一種，除無片內 ROM外，其余特性與 MCS51 單片機基本一樣，內部含有一個 8 位 CPU、128 個字節(jié)的RAM，21 個特殊功能寄存器。2. 單片機 8032/8052/8752 是增強型產品，而 80380C32 片內是沒有 ROM 的，而 89C51 內部含有 4K 字節(jié)的 FLASH 的 ROM。 是最早最典型的產品，是在 8031 的基礎上片內又集成 4KROM，作為程序存儲器。 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。具有以下標準功能:8k 字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內置 4KB EEPROM，MAX810 復位電路，三個 16 位定時器/計數器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口。掉電保護方式下，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 在本次設計中，經過分析與比較，選擇了單片機 STC89C52，這是因為： STC89C52 采用的是 CHMOS 工藝：高速度、高密度、低功耗。、便于擴展。 89C51 片內存儲容量較小，除此之外，單片機 STC89C52 還具有集成度高、體積小、性價比高、應用廣泛、易于產品化等特點。里程表的顯示內容以數字為主，利用 LED 數碼管可基本滿足使用要求，且成本較低。串行靜態(tài) LED 數碼管顯示。但由于要使用74HC164/74LS164 串并轉換芯片驅動 LED 數碼管，因此會帶來體積大、成本高、功耗高等缺點。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點，現在字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了 [9]。紅外光電傳感器。紅外對管的優(yōu)點是測量精度高，缺點是安裝比較復雜和容易受外來光線、灰塵等的影響?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃汛泡斎胄盘栟D換成電信號的器件。霍爾傳感器的優(yōu)點是穩(wěn)定和安裝簡易，缺點是成本較高。干簧管是一種磁敏的有觸點無源電子開關元件，應用在里程表上的原理與開關型霍爾傳感器類似，把干簧管安裝在自行車貼近車輪的支架上，磁鋼安裝在輻條上，當磁鋼靠近霍爾傳感器的時候，干簧管閉合，單片機根據此信號可計算里程、速度等。本里程表選用開關型霍爾傳感器，穩(wěn)定、安裝簡易。系統(tǒng)方框圖如圖 11 所示。假設車輪周長為 c，則速度 V=c*q/t；測量自行車車輪轉過一圈的時間 t，則速度 V=c/t。主控單片機霍爾傳感器車輪運動內部掉電存儲模塊輸入控制L C D 1 6 0 2圖 11 系統(tǒng)方框圖工作原理：里程、速度等都是由霍爾元器件測量。圈數*2*π* 即為車前進距離，而通過單片機 T0 定時器記錄時間，間隔1 秒，1 秒內的前進距離除以時間 1 秒，得到 1 秒內的當前速度。若速度大于所設定的值，則 口輸出低電平，LED 警示燈亮，揚聲器發(fā)出聲音。第二章 硬件設計單片機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括 CPU(Central Processing Unit)、隨機存儲器 RAM(Random Access Memory)、只讀存儲器 ROM(Readonly Memory)、基本輸入/輸出(Input/Output)接口電路。單片機內部結構示意圖如圖 21 所示 [11]。內部存儲器包括內部數據存儲器（內部 RAM）和內部程序存儲器。單片機的定時器和計數器是同一結構，只是計數器記錄的是單片機外部發(fā)生的事件，由單片機的外部電路提供計數信號；而定時器是由單片機內部提供一個非常穩(wěn)定的計數信號。 I/O 接口串行 I/O 口的數據各位按順序傳輸，其特點是需要一對傳輸線，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。其特點是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動態(tài)顯示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通。④可編程輸入/輸出引腳（32 根）STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別為 P0、PPP3 口，每個口有8 位（8 根引腳），共 32 根。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。Y112MHzC222pFC322pFXTAL1XTAL2圖 23 時鐘電路本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖 24 所示，是常用復位電路之一。上電時，剛接通電源，電容 C 相當于瞬間短路，+5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按下按鍵即可。復位后，P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。C110kVCCRST主主主主1122 3 34 4R4傳傳傳傳4圖 24 按鍵復位電路本次報警電路采用蜂鳴器報警，當自行車行駛的速度超過本設計所設定的速度時， 口輸出低電平，使三極管導通，蜂鳴器發(fā)出報警信號。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾傳感器在工業(yè)生產、交通運輸和日常生活中有著非常廣泛的應用 [12]?；魻杺鞲衅鞣譃榫€性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。（2）開關型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組 成，它輸出數字量。（2）開關型霍爾傳感器的特性 如圖 28 所示，其中 BOP為工作點“開”的磁感應強度， BRP為釋放點“關”的磁感應強度。 Bop與 BRP之間的滯后使開關動作更為可靠。按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。 （1）線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測量。 　 如圖 210 所示，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數（計數器），若接入頻率計，便可測出轉速 [10]。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。電路如圖 211 所示：圖 211 開關型霍爾傳感器傳感器的工作原理如圖 212 所示：信號放大波形變化波形整形 單片機圖 212 傳感器工作原理在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數碼管、液晶顯示器。 在單片機系統(tǒng)中應用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：（1）顯示質量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。（2）數字式接口液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。（4）功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、PDA 移動通信工具等眾多領域。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。:①線段的顯示點陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行有 16 字節(jié)，共 168=128 個點組成，屏上6416 個顯示單元與顯示 RA