【正文】 。 22 圖 36 24C02管腳圖 SCL 串行時鐘： AT24C02 串行時 鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘 。 WP 寫保護：如果 WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護，只能讀。 本次設(shè)計采用的 24C02 是為了防止掉電時里程數(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 與單片機傳輸數(shù) 據(jù)。 觸發(fā)器的選擇 74LS74是 D觸發(fā)器的一種 ,它是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件，是構(gòu)成多種時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)只取決于時針到來前D 端的狀態(tài)。 23 圖 37 74LS74 引腳圖 在本題目中 74LS74 芯片起分頻的作用。分頻前后對比圖如圖 38所示。經(jīng) 74LS74 二分頻后的信號輸入到 1INT ，內(nèi)部定時計數(shù)器測得每轉(zhuǎn)一圈所用的時間，通過計算即可得里程值和即時速度。所以在單片機輸出口先接入驅(qū)動芯片 74LS244，增大電流，使 LED 能夠正常工作。每組有一個控制端高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。 單片機內(nèi)部 有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。單片機內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖 310所示。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。此外，如果單片機有串行通信，則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。只要 RET 保持高電平，則 89C52 循環(huán)復(fù)位。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 311 所示，是常用復(fù)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(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。復(fù)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。 顯示電路的設(shè)計 本設(shè)計中采用 LED 數(shù)碼管顯示。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。其中 7 個發(fā)光二極管構(gòu)成字型 “8” 的各個筆畫段，另一個小數(shù)點為 dp 發(fā)光二極管。如圖 所示。 LED 顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。 CPU 向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 COM 端。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的（約 1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 報警電路的設(shè)計 本次報警電路采用蜂鳴器報警，當即時速度超過預(yù)定值是蜂鳴器響，指示燈閃爍，提示應(yīng)該減速。 圖 313報警電路圖 29 本章小結(jié) 本章 介紹了 自行車速度里程表硬件設(shè)計電路。以 AT89C52 作為核心計算處理數(shù)據(jù)。通過他 將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加 速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。采用它是為了防止掉電丟失數(shù)據(jù)，起到保護數(shù)據(jù)資源的作用。時鐘電路運用內(nèi)部時鐘方式， AT89C52 內(nèi)部有一個構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，輸入引腳是 XTAL1，輸出引腳是 XTAL2。顯示電路采用 LED 數(shù)碼 管顯示，由于它有顯示清晰，亮度高，節(jié)能，壽命長等優(yōu)點。本設(shè)計采用共陰極。 30 第四章 軟件程序設(shè)計 總體 論述 在硬件設(shè)計完畢之后，接下來就是設(shè)計中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問題的根源，從而更快地解決問題。 基于霍爾傳感器自行車的速度里程表的軟件設(shè)計包括上電初始化程序、中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、 LED 顯示子程序、延時子程序等幾大部分。 總體程序設(shè)計 在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、自行車里程和速度的初始化、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程和計速等不同的操作。 、 、 和 口分別用于設(shè)置輪圈的大小，低電平有效。中斷 0 用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖。中斷 1 用于控制定時器 T1 的啟 /停，當輸入為 0 時關(guān)閉定時器。這樣，每次定時器 T1 的開啟時間剛好為轉(zhuǎn)一圈的時間，根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。 32 圖 41主程序流程圖 開始 初始化 =1? N =1? =1? =1? 出錯提示 將車圈周長調(diào)入 21H 開中斷，啟動定時器 =1? 調(diào)用里程處理子程序 調(diào)用速度處理子程序 N N N Y Y Y Y N Y 33 中斷子程序的設(shè)計 定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)置的。當結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間或計數(shù)值已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請 求，去置位一個溢出標志，作為單片機接受中斷請求的標志。 定時 /計數(shù)器控制寄存器 TCON 是 8位寄存器，地址為 88H，可以位尋址。本設(shè)計采用定時中斷，對自行車的里程和 關(guān)中斷 開始 現(xiàn)場保護 開中斷 中斷處理 關(guān)中斷 現(xiàn)場恢復(fù) 開中斷 中斷返回 34 速度進行計數(shù)。 圖 42中斷子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計 外中斷 0 服務(wù)程序用于對單片機 口輸入的圈脈沖進行計數(shù)，為十六進 制計數(shù)器。每次計數(shù)一次后，對里程數(shù)據(jù)進行一次存儲操作。里程處理子程序流程圖如圖 43 所示。當標志位（ 00H）為 1 時，計數(shù)溢出，放入最大時間值（為 0FFH）；當標志位為0 時，將計數(shù)單元（ TL TH 6CH、 6DH）的值放入 68H～ 6BH 單元。 圖 44速度處理子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計 采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的 8個筆劃段 ah 同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極 COM 各自獨立地受 I/O 線控制?？梢圆捎梅謺r的方法，輪流控制各個顯示器的 COM 端，使各個顯示器輪流點亮。 本設(shè)計 、 、 、 信號一起組成位選通的位選信號，～ 信號一起組成段碼選通的段選信號，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應(yīng)的地址，再選通某一個 LED，逐步完成四個 LED 的顯示。 PROTEUS 可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和 PCB 設(shè)計等全部功能。 在構(gòu)思好電路原理圖和編好程序之后就要對其進行系統(tǒng)仿真，原理圖的具體設(shè)計流 程如圖 51所示。直到通過電器規(guī)則檢查為止。 源代碼通過編譯無誤后，就可以進行仿真，在仿真過程中不斷完善電路和程序的功能最后達到本次設(shè)計的目的。 P0口顯示高阻態(tài) 正常情況下 P0 口輸出應(yīng)為高（紅色）低（藍色）互換，但在實際情況下 P0口出現(xiàn)了高阻態(tài)（灰色），經(jīng)翻閱資料查得 P0口做 I/O 口是應(yīng)接上拉電阻。 40 圖 51原理圖設(shè)計流程圖 新建設(shè)計文檔 設(shè)置編輯環(huán)境 原理圖布線 放置元器件 電器檢查 建立網(wǎng)絡(luò)表 是否合格？ 結(jié)束 Y 存盤、報表輸出 調(diào)整 N 開始 41 設(shè)計 總結(jié) 該課題的 主要任務(wù)是開發(fā)一個以 MCS51 單片機為核心的自行車的速度里程表。軟件采用匯編語言編寫，采用模塊化設(shè)計思想，程序可讀性強。 車輪轉(zhuǎn)一圈所用的時間 根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。 通過 仿真 證明本次設(shè)計符合設(shè)計的要求，能實現(xiàn)對里程、速度的顯示，功能性較強，具有一定的實踐意義，將會在許多場合應(yīng)用。 改進與創(chuàng)新 本 系統(tǒng)操作簡單，易于實現(xiàn)。這就意味著所有的器件功能比較強大、穩(wěn)定。這類微處理器既可用作控制器又適合于做數(shù)據(jù)處理，而且成本也甚是低廉。 本次設(shè)計電路簡單、低成本，而且能夠滿足人們對高性能、多功能自行車的要求，可在很多里程 /速度測量場合使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。公里英里數(shù)值的裝換，時間提醒，點單測量周圍環(huán)境的溫度濕度天氣情況等。自行車作為一種綠色 ,環(huán)保 ,健康的交通工具必定會得到社會的支持，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會得到進一步的發(fā)展。 在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師， 感謝范珩老師的 耐心教導(dǎo)，和不厭其煩地講解，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。 還要感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和關(guān)懷。 大學(xué)四年即將畫上句號，四年中我學(xué)到的 不僅僅是知識，還有許多做人的道理。謝謝你們！祝你們身體健康！ 44 參考文獻 [1] 樓然苗 , 李光飛 . 51 系列單片機設(shè)計實例 . 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020 [2] 松井邦彥 , 梁瑞林 . 傳感器應(yīng)用技術(shù) 141 例 . 科學(xué)出版社 , 2020 [3] 李朝青 . 單片機原理及接口技術(shù) . 北京航空航天大學(xué)出版社 , 1994 [4] 張洪潤 , 張亞凡 . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用教程 . 清華大學(xué)出版社 , 2020 [5] 張毅剛 , 劉杰 . 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