【正文】 移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是 CCD 圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再從被測(cè)物體表面反射后投射到光電元件上 。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN 結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很小（amp。A） ，稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子空穴，稱為光電載流子。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。光敏三級(jí)管的外型與一般三極管相差不大，一般光敏三極管只引出兩個(gè)極 ——發(fā)射極和集電極，基極不引出，管殼同樣開窗口，以便光線射入。工作時(shí)集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 ） 。模塊工作時(shí)發(fā)射管不斷發(fā)出紅外光, 當(dāng)沒有障礙物遮擋紅外發(fā)射管發(fā)送給接收管的紅外光時(shí),接收管接模塊輸出低電平，指示燈不亮；當(dāng)有障礙物遮住紅外發(fā)射管發(fā)送給接收管的紅外光時(shí),模塊輸出高電平，指示燈亮。光電傳感器的信號(hào)觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，外部中斷進(jìn)行傳感器低電平信號(hào)計(jì)數(shù)。則機(jī)動(dòng)車速度為 V=(N/10)*S (m/s)液體測(cè)量傳感器：此次設(shè)計(jì)中液體測(cè)量（即是燃油測(cè)量）既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。然而基于本人資金有限，還不能購買 FP－214型活塞式流量傳感器，所以考慮其他的傳感器，但所利用的原理是一樣的。于是考慮到用壓力傳感器，通過測(cè)量油箱底的壓力，轉(zhuǎn)化為燃油的體積，然而發(fā)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車在行駛過程中燃油液面會(huì)波動(dòng)的，這樣測(cè)量精準(zhǔn)度較低。要測(cè)量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，只須將傳感器換為FP－214型活塞式流量傳感器即可。傳感器流量脈沖特性：f=98*Q 其中 f 為脈沖頻率（Hz）Q 為流量速度（L/min） 。 max813連接原理圖 斷電檢測(cè)原理圖 R1是10K 電阻、2K 電阻，VS 電源電壓12V，PFI 。3. 6 單片機(jī)斷電檢測(cè)模塊：利用電容作為儲(chǔ)能元件，當(dāng)主電源斷電時(shí)，MAX813檢測(cè)到電源斷電，第一時(shí)間通知單片機(jī)，讓單片機(jī)在電容供電的時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理數(shù)據(jù)。該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關(guān)的抖動(dòng)，^MR 與 TTL/CMOS 兼容。 3腳 GND：電源地。可將需要檢測(cè)的電 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 50 頁源連接于此，不用時(shí)接地或電源。被檢測(cè)電源正常時(shí)，輸出高電平，否則輸出低電平。程序正常運(yùn)行時(shí)， 的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時(shí)器。 7腳 RESET：上電時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生200ms 的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。 MAX813封裝圖3. 7 數(shù)據(jù)保存芯片24C02 ：串行 E2PROM 是基于 I2CBUS 的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。在一般單片機(jī)系統(tǒng)中，24C02 數(shù)據(jù)受到干擾的情況是很少的，但是隨著單片機(jī)抗干擾性能的變差，以及惡劣工業(yè)環(huán)境中單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，一些智能單片機(jī)控制系統(tǒng)相繼出現(xiàn)24C02 數(shù)據(jù)被沖掉的問題，而且隨著單片機(jī)的牌號(hào)以及24C02 的牌號(hào)不同而出現(xiàn)不同程度的干擾現(xiàn)象。后來在一次偶然的機(jī)會(huì)里，發(fā)現(xiàn)有些24C02 的 WP引腳并不起到保護(hù)作用，也就是說將 WP 引腳與 CPU 輸出引腳斷開并保持高電平的情況下，CPU 仍然能夠?qū)?4C02 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改寫入！在驚訝之余，筆者收集了許多不同牌號(hào)的24C02 進(jìn)行試驗(yàn)，除了基本的讀寫功能外，還對(duì)地址功能以及 WP 引腳 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 共 50 頁保護(hù)功能進(jìn)行了全面的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)一種 ATMEL（激光印字）以及 XICOR 牌號(hào)的24C02具有全面的符合 I2C 總線協(xié)議的功能，而有些牌號(hào)24C02 要么沒有 WP 引腳保護(hù)功能，要么沒有器件地址功能（即2 片24C02 不能共用一個(gè) I2C 總線） ，有些甚至兩種功能均無。無論是智能儀器儀表還是單片機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)都要求其數(shù)據(jù)能夠安全可靠而不受干擾，特別是一些重要的設(shè)定參數(shù)（如溫度控制設(shè)定值）受到干擾后變成一個(gè)很大的數(shù)字，那么就有可能發(fā)生燒箱毀物的破壞性后果， 給生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)帶來損失，因此必須選用可靠的24C02器件作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元。而這一點(diǎn)對(duì)軟件抗干擾技術(shù)也是至關(guān)重要的。提高24C02數(shù)據(jù)安全的軟件措施 （1）建議數(shù)據(jù)以十進(jìn)制 BCD 碼方式存入24C02，這樣可以提高有效數(shù)據(jù)的冗余度，即24C02中的存儲(chǔ)單元其有效數(shù)據(jù)為09 ，大于9則為無效數(shù)據(jù)。 （2） 24C02中數(shù)據(jù)保持冗余度后，還可以對(duì)讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，若為大于9的非正常數(shù)據(jù)，說明24C02中數(shù)據(jù)已經(jīng)受到干擾，此干擾值是絕對(duì)不能用的，對(duì)于特定的系統(tǒng)可以采取不同的方法，比如帶溫度控制的培養(yǎng)箱等系統(tǒng)，如其溫控范圍為0～50℃，則數(shù)據(jù)出錯(cuò)后，讀入值可能變成200℃或更高值，這是非常危險(xiǎn)的，針對(duì)這種情況可以將設(shè)定值硬性規(guī)定為某一個(gè)安全值比如25 ℃，因?yàn)椴恢涝仍O(shè)置的參數(shù)值，這也是無可奈何的事情。具體做法是：設(shè)置寫口令寄存器 EPSW，按正常 CPU 執(zhí)行程序的脈絡(luò)，找出所有的數(shù)據(jù)寫入24C02前的必經(jīng)之路，比如，一般下在功能鍵按下后經(jīng)過一些數(shù)據(jù)處理，最終將要保存的參數(shù)寫入24C02，這時(shí)可以在鍵掃描子程序里，當(dāng)有鍵輸入時(shí)，對(duì)寫口令寄存器 EPSW 置數(shù)5AH ，然后在寫24C02子程序中緊跟指令 CLR WP 后插入檢查口令語句，判斷 EPSW 值若為5AH ，則允許繼續(xù)執(zhí)行，否則立即返回，不許執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)。這樣程序受到干擾時(shí)，EPSW 多數(shù)為0 ，即使 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 20 頁 共 50 頁EPSW 數(shù)受到干擾時(shí)，也很少有機(jī)會(huì)剛好等于5AH，使錯(cuò)誤數(shù)據(jù)非正常寫入24C02的機(jī)會(huì)大大減少。操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。按鍵輸入原理：鍵盤中每一個(gè)按鍵都是一個(gè)常開的開關(guān)電路，當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，則處于閉合狀態(tài)，對(duì)于一組鍵或一個(gè)鍵盤，需要通過接口電路與單片機(jī)相連，以便把鍵的開關(guān)狀態(tài)通知單片機(jī)。目前,無論是按鍵或是鍵盤大部分都是利用機(jī)械觸點(diǎn)的合或斷作用。因此我們要對(duì)按鍵進(jìn)行防抖動(dòng)和去抖動(dòng)，使按鍵能夠穩(wěn)定和精準(zhǔn)，按鍵防抖動(dòng)在軟件中實(shí)現(xiàn)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 共 50 頁4 軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試 軟件部分主要是用所編寫的語言程序來配合相應(yīng)的硬件電路，控制所設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)所預(yù)期功能的部分。軟件部分分成幾大模塊來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的功能。程序的詳細(xì)如附錄中的程序部分所示。程序如附錄中所示。初始化程序主要任務(wù)是清屏幕。系統(tǒng)加電后進(jìn)行初始化，測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)入起始狀態(tài)，等待控制面板輸入。機(jī)動(dòng)車油耗量的計(jì)算與顯示系統(tǒng)的應(yīng)用軟件根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計(jì)，以可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。應(yīng)用的子程序?qū)嵭袠?biāo)志化管理，即在需調(diào)用的程序模塊之前，都設(shè)置了程序?qū)崿F(xiàn)的功能名稱，調(diào)用時(shí)可直接轉(zhuǎn)向該模塊程序，這樣既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改：程序的調(diào)試工作是采用仿真器檢驗(yàn)在計(jì)算機(jī)上編寫的程序運(yùn)行是否正常、有無語法錯(cuò)誤等，查看運(yùn)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)目的，再通過仿真器掛接硬件電路，模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，檢查硬件的電路連接和軟件程序流程。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁 共 50 頁 開始 對(duì)單片機(jī)以及各 接口的芯片初始化 顯示主界面 執(zhí)行油耗測(cè)量邏輯程序 執(zhí)行速度測(cè)量邏輯程序 速度報(bào)警 按鍵掃描程序 里程清 0 圖 主程序流程圖 測(cè)量油耗邏輯程序設(shè)計(jì)測(cè)量油耗邏輯程序是通過軟件程序的編寫，來對(duì)汽車油耗量計(jì)算的部分，可以通過對(duì)軟件的查詢和中斷服務(wù)程序的檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，以達(dá)到測(cè)量油耗的準(zhǔn)確性。計(jì)算公式為Q=f/98。 測(cè)量機(jī)動(dòng)車速度和測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)油耗量有異曲同工之妙，根據(jù)公式 V=(N/10)*S 檔位設(shè)置？ 限速設(shè)置？顯示界面更新 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁 共 50 頁(m/s)，S 車輪周長， N 光電傳感器測(cè)量的頻率。 外部中斷 0 對(duì)液體流量傳感器信號(hào) 進(jìn)行計(jì)數(shù) 1S 定時(shí)器溢出中斷 計(jì)算單位時(shí)間1S內(nèi) 所消耗的燃油 測(cè)量油耗程序流程圖 外部中斷 1 對(duì)光電傳感器信號(hào) 進(jìn)行計(jì)數(shù) 1S 定時(shí)器溢出中斷計(jì)算單位時(shí)間 1S 內(nèi)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù) 單片機(jī)處理數(shù)據(jù) 傳遞到 LCD 顯示 傳遞到 LCD 顯示 外部中斷 1 單片機(jī)處理數(shù)據(jù) 傳送到 LCD 顯示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 24 頁 共 50 頁 測(cè)量速度程序流程圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 25 頁 共 50 頁4．3 LCD 顯示程序 本設(shè)計(jì)有4個(gè)顯示界面來提供用戶需要顯示的信息，界面顯示不同的內(nèi)容，分別顯示速度、里程、瞬時(shí)油耗量和平均油耗量。 系統(tǒng)的測(cè)試功能是在控制面板的控制下完成的，因此，控制面板管理和控制顯得非常重要。調(diào)整項(xiàng)目需要通過按鍵進(jìn)行控制，所以需要掃描按鍵進(jìn)行項(xiàng)目的控制，具體的按鍵掃描控制如下圖44程序流程圖