光電式自行車(chē)速度項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 光電式自行車(chē)速度 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 1 緒論 問(wèn)題由來(lái) 我國(guó)是人口大國(guó)，也是自行車(chē)大國(guó)，隨著生活節(jié)奏的不斷加快，自行車(chē)已經(jīng)不僅僅是運(yùn)輸、代步的工具，現(xiàn)在則是代表著綠色、環(huán)保、節(jié)能。因此其輔助功能也變得越來(lái)越重要。而且人們希望自行車(chē)的娛樂(lè)、休閑、鍛煉的功能越來(lái)越多，能帶來(lái)大家更多的健康與快樂(lè)。在這個(gè)背景下，自行車(chē)?yán)锍瘫碜鳛樽孕熊?chē)的一大輔助工具迅速發(fā)展起來(lái)?？茖W(xué)、美觀、合理設(shè)計(jì)自行車(chē)?yán)锍瘫碛幸欢ǖ膶?shí)用價(jià)值 使運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)適量 ,達(dá)到健康運(yùn)動(dòng)與代步的最佳效果。 并且隨著人們生活水平 的逐漸提高，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也日益增加，尤其是對(duì)健身的要求。自行車(chē)在中國(guó)普遍作為代步工具。而在國(guó)外，自行車(chē)卻是一項(xiàng)十分受歡迎的健身運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樗鼰o(wú)污染，價(jià)位低廉，老少皆宜。而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以充分享受到大自然，對(duì)于忙碌的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一種較好的放松方法。在中國(guó)這種情況也在慢慢發(fā)生變化。因此愛(ài)好自行車(chē)運(yùn)動(dòng)的人需要一款里程表，以知道自己的運(yùn)動(dòng)情況。并根據(jù)外界條件，如溫度，風(fēng)速等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)的效果。而對(duì)于自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，最為關(guān)心的莫過(guò)于一段時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效果。因?yàn)榻叹氁鶕?jù)一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng) 員的訓(xùn)練效果進(jìn)行評(píng)估，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整已使運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最佳的狀態(tài)。因此需要一種裝置進(jìn)行對(duì)訓(xùn)練中各種參數(shù)的測(cè)定記錄。 課題現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機(jī)械式車(chē)速表是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，使轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)連同車(chē)速表指針發(fā)生同向的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與彈簧產(chǎn)生的阻力矩平衡時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)停留在某一角度上。指針偏轉(zhuǎn)角與車(chē)速成正比，因而可用其表示車(chē)速。 2 機(jī)械式車(chē)速表的缺陷是明顯的。由于表盤(pán)指針偏轉(zhuǎn)程度正比于軟軸的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁力，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低的時(shí)候，磁力較小，隨轉(zhuǎn)速變化波動(dòng)較大。因此，低速時(shí)車(chē)速表指針擺動(dòng)劇烈、測(cè)量及顯示精度不高。對(duì)于發(fā)動(dòng) 機(jī)后置的車(chē)輛，要將車(chē)速表指針的偏轉(zhuǎn)動(dòng)力由變速箱經(jīng)軟軸等傳至駕駛室，軟軸必然布置的較長(zhǎng)，如何將這種長(zhǎng)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軟軸從結(jié)構(gòu)上布置妥當(dāng)，肯定是一件十分困難的事情。 現(xiàn)在的車(chē)速表大多是電子式的，用 碼管或 示，使速度顯示更加直觀。采用接觸車(chē)速傳感器代替軟軸傳動(dòng) ,可使車(chē)速表的安裝位置不受距離限制 ,有效地克服了機(jī)械式車(chē)速表中的諸多不足。 電子式車(chē)速表更加智能，車(chē)速表的功能也更加人性化，如加上了里程累計(jì)、超速提醒等功能。 本設(shè)計(jì)就是針對(duì)騎自行車(chē)的人們?cè)谛羞M(jìn)中不能很好的把握自己達(dá)到了多大的速度，行駛了多遠(yuǎn)的距離而 設(shè)計(jì)的。以往的里程表只能進(jìn)行測(cè)量速度，里程，時(shí)間，溫度等數(shù)據(jù)，雖然能實(shí)現(xiàn)很多的功能，但是其中的一些功能不適合自行車(chē)業(yè)余愛(ài)好者，浪費(fèi)資源，而且性?xún)r(jià)比也低，而且也不能很好的把握當(dāng)前運(yùn)動(dòng)量，從而不能很好的實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)和鍛煉的效果。而本設(shè)計(jì)卻能實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)和鍛煉的雙重效果，而且相對(duì)業(yè)余愛(ài)好者性?xún)r(jià)比更高。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)要以單片機(jī)為核心，通過(guò)光電傳感器來(lái)檢測(cè)自行車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車(chē)的速度的測(cè)量，最后用液晶顯示器直觀地將速度與里程顯示出來(lái)，并且在速度高于一定的值時(shí)可自動(dòng)向用戶(hù)報(bào)警，從而達(dá)到智能化的目的。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 : 系統(tǒng)原理總概述 3 本系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī) 示模塊、開(kāi)關(guān)按鍵 ,報(bào)警模塊和系統(tǒng)軟件組成。其中信號(hào)預(yù)處理電路包含信號(hào)放大、波形變換和波形整形。對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大的目的是降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求；波形變換和波形整形電路則用來(lái)將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的 號(hào)；通過(guò)單片機(jī)的設(shè)置可使內(nèi)部定時(shí)器 脈沖輸入引腳 行控制，這樣能精確地算出加到 腳的單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)。本設(shè)計(jì)中，計(jì)數(shù)的正確性決定了本裝置的精度，如何在復(fù)雜的環(huán)境中得到正確的計(jì)數(shù)脈沖，是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)中里程表顯示采用 晶模塊，用液晶顯示器顯示是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。并且在速度高于一定的值時(shí)可自動(dòng)向用戶(hù)報(bào)警，從而達(dá)到智能速度里程表。 系統(tǒng)硬件組成原理 系統(tǒng)硬件由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī) 統(tǒng)化 示模塊、 開(kāi)關(guān)按鍵，報(bào)警模塊組成，系統(tǒng)的硬件組成框圖如下： 信 信 信 信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信L C D 信 信信 信 信 信圖 2統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 由于不同速度發(fā) 出不同頻率的脈沖，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)出不同狀態(tài)的脈沖信號(hào)，而一般的模擬信號(hào)都是微弱的，所以要把它放大，這就需要一個(gè)放大器。另外單片機(jī)能識(shí)別的都是 號(hào)，經(jīng)波形變換和波形整形電路方能將放大的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)相連的形式。當(dāng)行駛達(dá)到一定的車(chē)速時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。不同的按鍵方式，液晶顯示器會(huì)顯示不同的數(shù)據(jù)。 軟件系統(tǒng)工作流程 在硬件設(shè)計(jì)完畢之后，接下來(lái)就是設(shè)計(jì)中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計(jì)。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過(guò)程。模塊 4 化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計(jì) 的結(jié)構(gòu)，將整個(gè)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(jìn)行程序編寫(xiě)的過(guò)程。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問(wèn)題的根源，從而更快地解決問(wèn)題。所以說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)緊密地結(jié)合在一起。 信 信 信 信信 信 信 信 信 信 信 信信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信信 信 信 信信 信I N T 0T 0I N T 1圖 2統(tǒng)軟件流程圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是以紅外傳感器 傳感器， 以 為系統(tǒng)的主控芯片，以 128*16 液晶顯 示器進(jìn)行顯示。 5 A T 8 9 C 5 1信 信 信信 信 信 信S T 1 1 0 1L C D 1 6 0 2信 信 信 信圖 3統(tǒng)硬件框圖 采集信息部分以及傳感器的選擇 信息采集部分可以選用的傳感器種類(lèi)一很多，例如磁感應(yīng)傳感器，光電感應(yīng)傳感器，金屬傳感器等。 霍爾傳感器由永久磁鐵和開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路組成?；魻柤呻娐酚苫魻栐?、放大器、整形電路及集電極開(kāi)路輸出等部分組成，其功能是把磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，霍爾元件為磁敏元件，當(dāng)垂直于霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，其兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形即可輸出脈沖電信號(hào)。 光電編碼器的工作原 理與光電傳感器一樣，不過(guò)它已將光電傳感器、電子電路、碼盤(pán)等做成一個(gè)整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉(zhuǎn)軸相連，就能獲得多種輸出信號(hào)。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。如圖 3示，是某光電編碼器的外形。 光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本原理就是當(dāng)發(fā)射管光照射到接收管時(shí)，接收管導(dǎo)通，反之關(guān)斷。以透射式為例，如圖 3示，當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，否則打開(kāi)。為此可以制作一個(gè) 遮光葉片如圖 3示，安裝在轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)扇葉經(jīng)過(guò)時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號(hào)。 而考慮到實(shí)際可操作性以及設(shè)計(jì)要求方面，本設(shè)計(jì)選用的傳感器為光電傳感器。 圖 3光電傳感器的原理 圖 6 圖 3遮光葉片 將光敏電阻安裝在自行車(chē)前又的一側(cè)，在同等高度的另一側(cè)安上一個(gè)高亮度的發(fā)光二極管。在同等高度的輻條上貼上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等間距的小孔，這樣當(dāng)小 孔經(jīng)過(guò)光敏電阻時(shí)，光敏電阻根據(jù)光電流的變化發(fā)出脈沖， 從而測(cè)量里程。 紅外光電傳感器 用高輸 出的紅外光電二極管與高靈敏度光敏晶 其特點(diǎn)是性能可靠，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于 里程 表。 表 3要參數(shù) 輸入 正向電流 0 向電壓 v 耗散功率 P 75 出 集 5 V 射 V 集電極功耗 0 圍電路如圖 3示， 為 限流電阻，限制發(fā)射二極管的電流，發(fā)射二極管 的電流大則發(fā)射功率大，但不能超過(guò)它的極限電流 。 根據(jù)主要參數(shù)表，它的極限電流為 50兩者之間有孔時(shí)，三極管導(dǎo)通，當(dāng)兩者被隔離時(shí)，三極管截止。 感器外圍電路 輪脈沖檢測(cè)與轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計(jì)采用了 外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時(shí)，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)低電平，而當(dāng) 7 沒(méi)有物體擋在中間時(shí)則輸出為高電平，從而形成一個(gè)脈沖。然后通過(guò)帶施密特觸發(fā)器的反相器 把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與 平相兼容的方波信號(hào)，再輸入給單片機(jī)。 輪脈沖檢測(cè) 該系統(tǒng)在自行車(chē)后輪的軸處保持著與輪子旋轉(zhuǎn)切面平行的方向延伸附加一個(gè)鋁盤(pán)，在這個(gè)鋁盤(pán)的邊沿處挖出若干個(gè)圓形過(guò)孔，把傳感器的檢測(cè)部分放在圓孔的圓心位置。每當(dāng)鋁盤(pán)隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，傳感器將向外輸出若干個(gè)脈沖。 把這些脈沖通過(guò)一系列的波形整形成單片機(jī)可以識(shí)別的 平，即可算出輪子即時(shí)的轉(zhuǎn)速。鋁盤(pán)的圓孔的個(gè)數(shù)決定了測(cè)量的精度，個(gè)數(shù)越多，精度越高。這樣就可以在單位時(shí)間內(nèi)盡可能多地得到脈沖數(shù)從而避免了因?yàn)閮蓚€(gè)過(guò)孔之間的距離過(guò)大，而車(chē)子正好在過(guò)孔之間或者是在下個(gè)過(guò)孔 之前停止了，造成較大的誤差。 本設(shè)計(jì)在鋁盤(pán)過(guò)孔的設(shè)計(jì)上采用 9 個(gè)過(guò)孔，從而留下了 8 個(gè)同等的間距這樣在以后的軟件設(shè)計(jì)中能夠較為方便的計(jì)算出速度里程。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 3 圖 3沖發(fā)生源硬件結(jié)構(gòu)圖（左為正視圖，右為側(cè)視圖） 信號(hào)預(yù)處理電路 如圖 3示，系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理電路由二級(jí)電路構(gòu)成，第一級(jí)是由開(kāi)關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開(kāi)關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。當(dāng)輸入信號(hào)為零或負(fù)電壓時(shí)，三極管截止，電路輸出高電平；而當(dāng)輸入信號(hào)為正電壓時(shí)，三極管導(dǎo)通，此時(shí)輸 出電壓隨著輸入電壓的上升而下降，這使得速度里程表既可以測(cè)量任意方波信號(hào)的頻率，也可以測(cè)量正弦波信號(hào)的頻率。由于放大器的放大功能降低了對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求，因此，系統(tǒng)能對(duì)任意大于 正弦波和脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè) 8 量。 其中電 阻 輸入電阻， 輸出電阻。 預(yù)處理電路的第二級(jí)采用帶施密特觸發(fā)器的反相器 把放大器生成的單相脈沖轉(zhuǎn)換成與 平相兼容的方波信號(hào)（如圖 3示），同時(shí)將輸出信號(hào)加到單片機(jī)的 上。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔茫梢园堰呇刈兓徛闹芷谛孕?號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于 即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。無(wú)論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的 和 置得合適，均能受到滿(mǎn)意的整形效果。 74號(hào)預(yù)處理電路圖圖 圖 3號(hào)處理波形圖 單片機(jī)系統(tǒng)部分 片機(jī)介紹 9 一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ 低電壓，高性能 微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， 一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 腳圖 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及控制 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加 1 計(jì)數(shù)器（ 16 位），由高 8 位和低 8 位兩個(gè)寄存器組成。定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能； 控制寄存器，控制 啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志 。定時(shí) /計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖 3示： 圖 3時(shí) /計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖 片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。 于設(shè)置其工作方式； 于控制其啟動(dòng)和中斷申請(qǐng) 9。 10 工作方式寄存器 于設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于 四位用于 格式如 表 3 表 3號(hào) 6 4 2 0 符號(hào) ：門(mén)控位。 0 時(shí)，以運(yùn)行控制位 =0， 1)來(lái)啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器運(yùn)行； 1 時(shí)，要用軟件使 1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； C/T 計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式選擇位 C/T=1 時(shí)，選擇計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入引腳 外部脈沖計(jì)數(shù)； C/T=0 時(shí)，選擇定時(shí)器模式。 作方式設(shè)置位。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有 四種工作方式，由 行設(shè)置。 表 31 工作方式 功能 0 0 工作方式 0 13 位計(jì)數(shù)器 0 1 工作方式 1 16 位計(jì)數(shù)器 1 0 工作方式 2 自動(dòng)再裝入 8 位計(jì)數(shù)器 1 1 工作 方式 3 定時(shí)器 0：分成兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 1：停止計(jì)數(shù) 低 4 位用于控制外部中斷 ,已在前面介紹。 高 4 位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下： 表 3 6 4 2 0 字節(jié)地址： 88H 出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 1。 應(yīng)中斷后硬件自動(dòng)清 0。 作時(shí)， 隨時(shí)查詢(xún) 狀態(tài)。所以， 用作查詢(xún)測(cè)試的標(biāo)志。 可以用軟件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一樣。 11 行控制位。 1 時(shí)， 始工作； 0 時(shí)， 止工作。 軟件置 1 或 清 0。所以，用軟件可控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。 出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與 同。 行控制位，其功能與 同。 中斷控制 中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開(kāi)放和屏蔽是由中斷允許寄存器 表 3 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)地址： 88H E 外部中斷 0 允許位； 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 斷允許位； 外部中斷 0 允許位； 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 斷允許位； 串行口中斷允許位； 斷允許（總允許）位。 單片機(jī)外圍電路介紹 復(fù)位電路 片機(jī)的復(fù)位輸入引腳 供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，即從程序存儲(chǔ)器中的 0000H 地址單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在 89時(shí)鐘電路工作后，只要在 腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要 持高 電平，則 89環(huán)復(fù)位。只有當(dāng) 高電平變成低電平以后， 89從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 12 本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 3示，是常用復(fù)位電路之一。單片機(jī)復(fù)位通過(guò)按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱(chēng)手動(dòng)復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容 C 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 ，該高電平使 89機(jī)自動(dòng)復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過(guò)程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕即可。按下按鈕，則直接把 +5V 加到了 從而復(fù)位稱(chēng)為手動(dòng)復(fù)位 。復(fù)位后， 行 I/它寄存器全部清零 。 圖 3位電路 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò) 經(jīng)電阻與電源 通而實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率選用 6， C 取 22s 取 200， 1 晶振電路 晶振電路由晶振和兩個(gè)負(fù)載電容組成。晶振電路部分電路連接如圖 3示。 12振電路 晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的，這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。比如此系統(tǒng)所用的 12振，單片機(jī)工作速度就是每 秒 12M。在調(diào)試時(shí)要注意將 口波特率設(shè)為 1200。至于兩個(gè)電容的大小，它是根據(jù)晶振廠家提供的晶振要求選值的，換句話說(shuō)，晶振的頻率就是在它提供負(fù)載電容下測(cè)得，能最大限度的保證頻率值 13 誤差。兩個(gè)電容取值都是相同的，大部分在 20有相同電容的情況下，可以用兩個(gè)相差不大電容代替，但不能相差太大，容易造成諧振不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。晶振電路在本系統(tǒng)中是并聯(lián)方式，連接在 顯示部分 晶顯示器 功能簡(jiǎn)介 :其 液晶模塊內(nèi)部的 字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ 經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。 其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 外形尺寸 (視域尺寸 (動(dòng)電壓 (V) 工作溫度 :(050 2070 存儲(chǔ)溫度 :(0 3080 顯示類(lèi)型 : 顏色 : 藍(lán)色 (帶背光 ) 生產(chǎn)工藝 : 主要技術(shù)參數(shù)為： 顯示容量： 工作電流： 模塊最佳工作電壓： 符尺寸： 602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其 管腳定義如下 : 14 圖 3物圖 第 1 腳： 地電源。 第 2 腳： 5V 正電源。 第 3 腳： 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，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10 第 4 腳： 寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： 讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) 同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) 低電平高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) 高電平 低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7 14 腳： 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光電源接 5V 正電壓。 第 16 腳：背光電源接地。 1602 的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。液晶模塊 內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，其指令具體功能介紹如下： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示， 15 低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示 移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 址設(shè)置。 指令 8： 址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 與 碼管相比，液晶顯示器的顯示效果相對(duì)較好，液晶 顯示器顯示不僅直觀，而且界面具有人機(jī)交互美觀的特點(diǎn)。而且具有低功耗，容易控制，占用 源少這些優(yōu)點(diǎn)，從而成為一些顯示器的首選。 顯示接口電路設(shè)計(jì) 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ 經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 “A”。因?yàn)?1602 識(shí)別的是 ，試驗(yàn)可以用 直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 A。 以下是 1602 的 16 進(jìn)制 表地址： 讀的時(shí)候，先讀左邊那列，再讀上面那行，如：感嘆號(hào)！的 0母 B 的 0面加 0x 表示十六進(jìn)制）。 指令集 1602 通過(guò) 7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 16 顯示模式設(shè)置： (初始化 ) 0011 0000 0設(shè)置 162 顯示， 57 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始 化 ) 0000 1 顯示 (1 有效 )、 C 光標(biāo)顯示 (1 有效 )、 B 光標(biāo)閃爍 (1 有效 ) 0000 01=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加 1 &光標(biāo)加 1)， N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減 1 &光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1 (當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符后，整屏顯示左移 ) S=0 當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng) 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (040 其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車(chē)，數(shù)據(jù)指針 =0)。 示與單片機(jī)連接電路圖如圖 3 晶原理圖 17 報(bào)警電路 本次報(bào)警電路采用蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)即時(shí)速度超過(guò)預(yù)定值是蜂鳴器響，指示燈閃爍，提示應(yīng)該減速。報(bào)警電路圖如圖 3示。 警電路圖 鍵盤(pán)控制 鍵盤(pán)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的重要工具，用戶(hù)可用計(jì)算機(jī)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和指令，本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤(pán)接口，獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成單個(gè)的按鍵電路。每一個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線。獨(dú)立式按鍵接口電路配置靈活 ，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵都需要占用一根 I/O 口線，適用于按鍵數(shù)量少的鍵盤(pán)。電路中，按鍵輸入低電平有效。按鍵未按時(shí)有上拉電阻保證此時(shí)輸入為高電平。 按鍵接口電路如圖： 鍵接口圖 18 4 軟件設(shè)計(jì) 待測(cè)信號(hào)經(jīng)預(yù)處理電路后加至單片機(jī)的 腳可為單片機(jī)測(cè)量信號(hào)頻率提供有效的輸入信號(hào)。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè) 腳電平來(lái)決定是否啟動(dòng)測(cè)量頻率程序。當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，要一直到該引腳出 現(xiàn)低電平時(shí)才開(kāi)始測(cè)頻率。我們可從硬件的轉(zhuǎn)盤(pán)上知道兩個(gè)過(guò)孔之間在圓周上的距離。而這個(gè)距離 M 正好為 計(jì)算速度和距離起到了基本的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備作用。同時(shí)可以從 存器知道在兩秒內(nèi)單片機(jī)檢測(cè)到的 N 個(gè)脈沖。而 MN 所得到的正是這兩秒內(nèi)鋁盤(pán)在圓周上所走得距離 S。（此時(shí)假設(shè)在這個(gè) 兩秒內(nèi)車(chē)子是勻速前進(jìn)的），距離 S 除以 2 秒的時(shí)間，就可以大概的算出這 2 秒內(nèi)鋁盤(pán)的線速度。再根據(jù)鋁盤(pán)與自行車(chē)的輪子保持著一樣的角速度，得到鋁盤(pán)的線速度與輪子線速度的關(guān)系，從而算出自行車(chē)在這 2 秒的平均速度。至于里程的計(jì)算，根據(jù)速度計(jì)算的相加即可得到目前的總里程數(shù)。 通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出來(lái)的速度和里程的數(shù)據(jù) ,通過(guò) 示模塊顯示。當(dāng)自行車(chē) 行駛時(shí) ,單片機(jī)開(kāi)機(jī)經(jīng)過(guò)初始化后讀取并且顯示出來(lái) ,這樣以來(lái)用戶(hù)可以清楚的知道自己的車(chē)子已經(jīng)運(yùn)行了多少公里了。系統(tǒng)的軟件總流程如下； 基于光電傳感器自行車(chē)?yán)锍瘫淼能浖O(shè)計(jì)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、 示子程序、延時(shí)子程序等幾大部分。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)，下面就其主要部分分別加以分析。 測(cè)量算法概述 速度測(cè)量是工控系統(tǒng)中最基本的需求之一，最常用的是用數(shù)字脈沖測(cè)量某根軸的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)機(jī)械比、直徑換算成線速度。脈沖測(cè)速最典型的方法有測(cè)頻率 (M 法 )和 測(cè)周期 (T 法 )。 M 法是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的脈數(shù)換算成頻率，因存在測(cè)量時(shí)間內(nèi)首尾的半個(gè)脈沖問(wèn)題，可能會(huì)有 2 個(gè)脈的誤差。速度較低時(shí)，因測(cè)量時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)變少，誤差所占的比例會(huì)變大，所以 M 法宜測(cè)量高速。如要降低測(cè)量的速度下限，可以提高編碼器線數(shù)或加大測(cè)量的單位時(shí)間，使用一次采集的脈沖數(shù)盡可能多。 T 法是測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖之間的時(shí)間換算成周期，從而得到頻率。因存在半個(gè)時(shí)間單位的問(wèn)題，可能會(huì)有 1 個(gè)時(shí)間單位的誤差。速度較高時(shí)，測(cè)得的周期較小，誤差所占的比例變大，所以 T 法宜測(cè)量低速。如要增加速度測(cè)量的上限，可以減小編碼器的脈沖數(shù) ，或使用更小更精確的計(jì)時(shí)單位，使一次測(cè)量的時(shí)間值盡可能大。 19 設(shè)計(jì)中綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來(lái)計(jì)算歷程，因而具有較高的測(cè)距精度。在計(jì)算里程時(shí)取了自行車(chē)的理想狀態(tài)。實(shí)際中，誤差控制在幾米之內(nèi)，相對(duì)于整個(gè)里程來(lái)說(shuō)不是很大。另外，還應(yīng)盡量保證其他子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。 首先我們把槽型光電傳感器 在自行車(chē)的轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)自行車(chē)啟動(dòng)時(shí)，接通電源后，光電二極管發(fā)光，通過(guò)和不通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)孔時(shí)，使三極管導(dǎo)通或截止，這種變化將會(huì)光電傳感器產(chǎn)生脈沖電壓。由于轉(zhuǎn)盤(pán)共分為 8 個(gè)孔，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈 將會(huì)改變 8次。所以將會(huì)產(chǎn)生 8 個(gè)方波，既每輸出 8 個(gè)方波代表自行車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)了一周。例如：我們的自行車(chē)車(chē)輪 半徑為 ，計(jì)算得出車(chē)輪的周長(zhǎng) 為 于每一圈光電傳感器將輸出 8 個(gè)脈沖，當(dāng)自行車(chē)行駛 1會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 667 次，這樣每 1 千米 將 會(huì) 產(chǎn)生 5336個(gè)脈沖，單片機(jī)對(duì)這 5336 個(gè)脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到這個(gè)數(shù)時(shí)單片機(jī)將會(huì)產(chǎn)生中斷。 通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出來(lái)的速度和里程的數(shù)據(jù)，通過(guò) 示模塊直觀顯示。總里程數(shù)會(huì)自動(dòng)保存到單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)自行車(chē)行駛，單片機(jī)開(kāi)機(jī)經(jīng)過(guò)初始化后顯示出來(lái)，這樣以來(lái)用戶(hù)可以清楚的知道自己的 車(chē)子已經(jīng)運(yùn)行了多少公里了。而速度的顯示則是在計(jì)算出速度里程后立刻顯示出來(lái)，體現(xiàn)實(shí)時(shí)性。 中斷子程序的設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷是為滿(mǎn)足定時(shí)或計(jì)數(shù)的需要而設(shè)置的。在單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以對(duì)其中的計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)，即表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值已滿(mǎn)，這時(shí)就以計(jì)數(shù)溢出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求，去置位一個(gè)溢出標(biāo)志，作為單片機(jī)接受中斷請(qǐng)求的標(biāo)志。這種中斷請(qǐng)求是在單片機(jī)芯片內(nèi)部發(fā)生的，因此無(wú)須在芯片上設(shè)置引入端。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 8 位寄存器，地址為 88H，。其高 4 位用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷控制，低 4 位借給外部中斷，用做中斷標(biāo)志和觸發(fā)方式選擇位。本設(shè)計(jì)采用定時(shí)中斷，對(duì)自行車(chē)的里程和速度進(jìn)行計(jì)數(shù)。中斷子程序流程圖如圖 4示。 20 信 信信 信 信信 信 信 信信 信 信信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信圖 4斷子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì) 待測(cè)信號(hào)經(jīng)預(yù)處理電路后加至單片機(jī)的 2( 引腳可為單片機(jī)測(cè)量信號(hào)周期提供有效的輸入信號(hào)。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè) 腳電平來(lái)決定是否啟動(dòng)測(cè)量周期程序。當(dāng)該引腳為高電平時(shí) ,系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，要一直到該引腳出現(xiàn)低電平時(shí)才 開(kāi)始測(cè)周期。測(cè)量時(shí)首先將零賦給 個(gè)寄存器以將定時(shí)器 運(yùn)行控制位 位，同時(shí)也將 位以允許定時(shí)器 斷。然后再判斷 2 引腳是否還為低電平，如為低電平則等待 ,直到出現(xiàn)高電平再開(kāi)始判斷 2 引腳是否為低電平，當(dāng)其不是低電平時(shí)再等待。一旦出現(xiàn)低電平，則立即復(fù)位 止定時(shí)器 ,以結(jié)束測(cè)周期程序。測(cè)周期過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生定時(shí)器 中斷，每發(fā)生一次中斷則將存器加一，因此 際上是周期值的高字節(jié)。測(cè)出的周期值存儲(chǔ)在 個(gè)寄存器中 ,然后 將其轉(zhuǎn)換成速度。速度是用車(chē)輪的周長(zhǎng)除以脈沖周期得到的。 21 由于所測(cè)周期的單位是 s，因此在相除轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)將被除數(shù)擴(kuò)大 10 萬(wàn)倍，以保證得出正確的速度。 里程計(jì)算子程序 外中斷 0 服務(wù)程序用于對(duì)單片機(jī) 輸入的圈脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈，通過(guò)光電傳感器將脈沖數(shù)輸入單片機(jī)內(nèi)，通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)出脈沖數(shù)，再用乘法子程序算出里程數(shù)。其中階段里程為本次行駛所走過(guò)的里程，總里程為自行車(chē)從開(kāi)始使用當(dāng)前行駛的總路程，兩者處理程序大致相同，總里程為階段里程 的累加。 將階段里程自動(dòng)與以前存儲(chǔ)的總 里程 相 加， 再存入該存儲(chǔ)器，當(dāng)單片機(jī)斷電后，階段里程清零，當(dāng)有重新開(kāi)始時(shí)，單片機(jī)重新計(jì)數(shù)與計(jì)時(shí)。里程 處理子程序流程圖如圖 4示。 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信信 信圖 4程處理子程序流程圖 速度計(jì)算子程序 內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器 務(wù)程序用于處理輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)。定時(shí)器計(jì)出每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，用自行車(chē)車(chē)輪的周長(zhǎng)除以時(shí)間就得出自行車(chē)的瞬時(shí)速度。階段平均速度為階段里程除以本次行駛的時(shí)間。下為瞬時(shí)速度處理子程序流程圖： 22 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信信 信信 信 信 信信 信度處理子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì) 液晶顯示是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，為了讓顯示的內(nèi)容更豐富，顯示更合理，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，里程表需要顯示速度、里程、時(shí)間等。當(dāng)接通電源或按 ，顯示歡迎畫(huà)面： 系統(tǒng)延時(shí) 2 秒后進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)置畫(huà)面： 0:00:00 依次按 整時(shí)鐘， 定時(shí)位， 定分位， 定秒位，待時(shí)間設(shè)定完成后按 認(rèn)。 接著進(jìn)入自行車(chē)輪胎半徑設(shè)置 畫(huà)面： = 55 整輪胎直徑后，按 認(rèn)，里程表開(kāi)始工作。 23 各項(xiàng)參數(shù)分成四屏選擇顯示，按動(dòng) 流程圖所示進(jìn)行切換。 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信圖 4示流程圖 階段里程是指本次自行車(chē)所走過(guò)的路程，階段平均速度為階段里程與階段時(shí)間的比值，軟件編程的主要變量為：階段行駛里程（ m）、階段時(shí)間、瞬時(shí)速度（ m/s）、最大速度（ m/s）、階段 平均速度（ m/s）、總里程（ m）。 24 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與特點(diǎn) 一實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 該課題的主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)一個(gè)以 片機(jī)為核心的自行車(chē)的速度里程表。本設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡(jiǎn)單性，故盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)。通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車(chē)?yán)锍?/速度的計(jì)算功能，并用 示， 設(shè)脈沖總數(shù)為 m，車(chē)輪周長(zhǎng) 為 C，車(chē)輪轉(zhuǎn)一周輸出脈沖數(shù)為 n，車(chē)輪行駛時(shí)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為 里程 （ S） 與速度 （ v） 分別根據(jù)以下公式求得： S=m*C/n v=C/ 根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。通過(guò)仿真證明本次設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)的要求，能實(shí)現(xiàn)對(duì)里程、速度的顯示，功能性較強(qiáng)，具有一定的實(shí)踐意義，將會(huì)在許多場(chǎng)合應(yīng)用。但也有一些不足存在，當(dāng)顯示速度時(shí)，若自行車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)太快，顯示器會(huì)顯示過(guò)快，應(yīng)該將速度定時(shí)顯示，使人們能夠清楚地看出速度。 （ 1）實(shí)現(xiàn)了總里程的測(cè)量，并且里程當(dāng)里程小于 1，數(shù)據(jù)的顯示格式為 里程大于 1，數(shù)據(jù)的顯示格式為 便于數(shù)據(jù)的讀取與測(cè)量。其中里程的值為當(dāng)前行駛的里程。 （ 2）實(shí)現(xiàn)了速度包括平均速度瞬時(shí)速度的測(cè)量，并規(guī)定最大速度為 8m/s，當(dāng)行駛速度超過(guò)該值時(shí)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出報(bào)鳴聲，提醒減速行駛。 （ 3）實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘的定時(shí)與當(dāng)前時(shí)間的顯示，使設(shè)計(jì)更合理。 （ 4）發(fā)揮部分 ：可以顯示最大加速度，在軟件編程中實(shí)現(xiàn)。 二設(shè)計(jì)特點(diǎn) （ 1）利用紅外傳感器作信號(hào)采集單元，當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)會(huì)阻擋紅外對(duì)管的光路，接收管輸出低電平，單片機(jī)根據(jù)此信號(hào)可計(jì)算里程、速度等。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高 。 ( 2 ) 開(kāi)關(guān)按鍵和指示燈設(shè)計(jì)，使方案更便于實(shí)踐，設(shè)計(jì)更合理。 ( 3 ) 晶顯示模塊。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特 25 點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。 （ 4）測(cè)試數(shù)據(jù)全面，方案不僅能實(shí)現(xiàn)速度和里程的測(cè)量，還可以作為時(shí)鐘使用，另外，當(dāng)行駛超過(guò)一定的速度時(shí)，自行車(chē)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒減速行駛。 結(jié)論及不足 本設(shè)計(jì)以 核心，通過(guò)光電傳感器來(lái)檢測(cè)自行車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車(chē)的速度，里程的計(jì)算及里程的累計(jì)，最后用液晶顯示器直觀地將速度與里程顯示給用戶(hù)，并且在速度高于一定的值時(shí)可自動(dòng)向用戶(hù)報(bào)警，從而達(dá)到智能速度里程表。 存在的問(wèn)題及不足： （ 1）通過(guò) 數(shù)時(shí)，單片機(jī)每讀取一個(gè)脈沖至少需要 3 個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間來(lái)完成。本系統(tǒng)采用的晶振為 12以一個(gè)機(jī)器周期 2/f=1要使單片機(jī)準(zhǔn)確讀取外部脈沖，則脈沖的輸入周期不能超過(guò) 3此可計(jì)算 (轉(zhuǎn)盤(pán)齒數(shù)為 10)，系統(tǒng)能測(cè)量的轉(zhuǎn)速需低于： 0s/(30)=6000000r/ （ 2）當(dāng)顯示速度時(shí)，若自行車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)太快，顯示器會(huì)顯示過(guò)快，應(yīng)該將速度定時(shí)顯示，使人們能夠清楚地看出速度。 （ 4）測(cè)量的精度有待改善，當(dāng)速度很慢時(shí)，輸入的