超速報(bào)警器設(shè)計(jì)思路

超速報(bào)警器設(shè)計(jì)思路 第2章系統(tǒng)原理2.1超速報(bào)警器設(shè)計(jì)思路2.1.1設(shè)計(jì)要求本論文設(shè)計(jì)的51單片機(jī)超速報(bào)警系統(tǒng)是具有數(shù)字顯示功能的，可以顯示車(chē)子的實(shí)際速度，只要車(chē)子的實(shí)際速度大于公路限定的速度是，汽車(chē)上的報(bào)警器就會(huì)利用蜂鳴器報(bào)警，從而提醒駕駛員減速慢行。 在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們應(yīng)該考慮下面幾點(diǎn)要求1.在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們要遵守從整體到部分，把一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閹讉€(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，這樣可以方便解決。 2.設(shè)計(jì)電路時(shí)只要把最基本的性能做出來(lái)就行，不要太過(guò)復(fù)雜。 這樣做一是為了考慮每個(gè)人的接受能力不同，二是越復(fù)雜的電路元件用的就越多，元器件一多性?xún)r(jià)比就不高了。 3.還要保證設(shè)計(jì)電路的壽命和故障發(fā)生一次的頻率。 4.在設(shè)計(jì)電路時(shí)，電路界面上的按鍵一定要精辟，因?yàn)榘存I多了人們就會(huì)搞不清楚，每個(gè)人的知識(shí)水平還是存在差距的。 下面有兩種方案第一種方案方案一是具有輸入/輸出接口、RAM8155的芯片和具有速度變更能力的鍵盤(pán)電路，8155芯片有256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)八位，1個(gè)一位輸入/輸出口和一個(gè)14位計(jì)數(shù)器。 系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)圖如圖2.1所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1圖2.1系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)圖在圖2.1系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)圖中，鍵盤(pán)鍵入是用來(lái)設(shè)置報(bào)警的速度，當(dāng)實(shí)際車(chē)速大于最大速度是，聲光報(bào)警電路就會(huì)報(bào)警，霍爾傳感器是用來(lái)產(chǎn)生方波的。 霍爾傳感器的輸出接口接51單片機(jī)的外部中斷，輪子每轉(zhuǎn)一圈就會(huì)產(chǎn)生一次INT中斷請(qǐng)求，51單片機(jī)就會(huì)對(duì)這個(gè)零中斷請(qǐng)求的次數(shù)進(jìn)行累計(jì)，并且將一秒內(nèi)的累計(jì)值轉(zhuǎn)化成汽車(chē)的速度，送到顯示區(qū)從而提供數(shù)據(jù)給顯示程序。 計(jì)算的公式是V=d60n3.6km/h。 其中，51單片機(jī)的累計(jì)值是n，汽車(chē)的車(chē)輪周長(zhǎng)是d.在硬件電路圖中，傳感器的輸出時(shí)由AT89C51的INTO口的輸入保存在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，8155芯片是AT89C51的外部擴(kuò)展芯片，它的PB口是接發(fā)光數(shù)碼管的，PA4-PA0是發(fā)光數(shù)碼管的鍵盤(pán)豎線(xiàn)，PC0和PC1是鍵盤(pán)的橫線(xiàn)，這樣就組成了10個(gè)鍵盤(pán)的按鍵。 P2.6口在AT89C51中是用來(lái)接三極管放大器的從而驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，P2.6口會(huì)一直輸出101010101010這樣重復(fù)的高低電平信號(hào),控制報(bào)警電路報(bào)警。 報(bào)警電路只要輸出256HZ和350HZ的聲音每個(gè)0.73S時(shí),就可以發(fā)出報(bào)警聲從而提醒司機(jī)。 汽車(chē)上的最大速度是用鍵盤(pán)存儲(chǔ)起來(lái)的。 51單片機(jī)檢測(cè)傳感器發(fā)出的信息，然后算出汽車(chē)的實(shí)際速度再送給LED顯示器，當(dāng)實(shí)際速度大于最大速度時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)報(bào)警，報(bào)警電路的硬件電路如圖2.2所示。 C430MHZR1122R105.1KR1210KR7100R1100R3100R2100R4R8100R6100R5100C130pFC230pFR95.1KC30.1uFGNDGND+5V+5VAD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TMROUT6PC037PC138TMRIN3PC239PC31PC42RESET4PC55U28155HEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U180511212A1211A1210A1213A129A121A342AB123A124A125A126A127A128AS5S3S4S2S1SPEAKERSPEAKERPNPPNP S6S7S8S9S10LEDLED1LED2LED3LED4B1B2B3B4B5B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5A6A7A8A1A2A3A4A5A6A7A88051單片機(jī)8155+5傳感輸入常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2圖2.2硬件電路圖方案二利用串行I/0的共陰極發(fā)光數(shù)碼管顯示器MAX7219和按鍵電路實(shí)現(xiàn)。 MAX7219是用來(lái)顯示實(shí)際速度和設(shè)定速度的，當(dāng)實(shí)際速度大于最大速度是，報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，按鍵電路時(shí)用來(lái)設(shè)定報(bào)警的最大速度的。 系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)圖和硬件電路圖如圖2.3和2.4所示。 圖2.3硬件電路圖圖2.4系統(tǒng)硬件電路圖2.1.2方案的比較及確定對(duì)于方案一和方案二，方案一是采用的8155芯片，8155芯片的接線(xiàn)管腳很多，但是鍵盤(pán)電路比較復(fù)雜，而且只能顯示實(shí)際速度，總體電路較為復(fù)雜；方案二電路采用的是MAX7219芯片，它是一個(gè)串行I/O的共陰極發(fā)光晶體管顯示器，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文3可以顯示八位七段帶有小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以連在一起，連接只需3根線(xiàn)，而且速度的設(shè)定可以用多個(gè)按鈕操作，并且可以實(shí)現(xiàn)最大速度的變更，所以硬件電路簡(jiǎn)單，操作方便。 對(duì)于本論文設(shè)計(jì)的汽車(chē)速度報(bào)警電路而言，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就是采用現(xiàn)代的工藝，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理科技，提高設(shè)計(jì)的精確度和穩(wěn)定性，再擴(kuò)展其性能，是報(bào)警器不僅可以精確的顯示實(shí)際速度而且還要是操作簡(jiǎn)單化。 對(duì)于此，設(shè)計(jì)的方案如圖2.5所示。 圖2.5設(shè)計(jì)方案圖2.2超速報(bào)警器的總原理圖超速報(bào)警電路是將汽車(chē)傳感器的實(shí)際車(chē)速送到傳感器電路中，從而得到一個(gè)與汽車(chē)速度頻率一樣的信號(hào)，并把結(jié)果送到單片機(jī)中計(jì)數(shù)。 得出的數(shù)值與51單片機(jī)內(nèi)部值相比較，如果比鍵盤(pán)輸入的上限值還要大則顯示汽車(chē)超速行駛，緊接著報(bào)警電路就會(huì)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。 該系統(tǒng)由電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、速度顯示電路、按鍵電路、鍵盤(pán)（設(shè)定報(bào)警車(chē)速值）、報(bào)警電路、霍爾傳感器連接電路和控制單片機(jī)組成。 總原理圖如圖2.6所示。 圖2.6總原理圖2.3超速報(bào)警器的優(yōu)點(diǎn) 1、只要車(chē)主超速時(shí)超速電路就會(huì)報(bào)警，從而提醒車(chē)主保證車(chē)主的人身安全。 電源電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路報(bào)警電路按鍵電路霍爾傳感器連接電路顯示電路單片機(jī)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 42、超速報(bào)警器是將傳感器產(chǎn)生的車(chē)速信號(hào)與單片機(jī)相比較。 如果超過(guò)了標(biāo)注值則可判斷汽車(chē)超速，蜂鳴器報(bào)警提示。 3、超速報(bào)警器的設(shè)計(jì)將電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、速度顯示電路、按鍵電路、報(bào)警電路、霍爾傳感器連接電路等電路組合起來(lái)組成超速報(bào)警器。 第3章超速報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)3.1硬件概述3.1.1單片機(jī)的基本組成1.內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）ROM只是一個(gè)通稱(chēng)，實(shí)際上程序存儲(chǔ)器通常分ROM、EEPEOM和FLASH ROM即是用來(lái)存放程序所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼的地方，因此稱(chēng)為程序存儲(chǔ)器。 一旦程序固化到程序存儲(chǔ)器后是只讀部寫(xiě)的，因此程序存儲(chǔ)器為READ-ONLY MEMORY.2.中央處理器（CPU）程序被固化到單片機(jī)后，系統(tǒng)上電，如果提供給單片機(jī)的電源系統(tǒng)、復(fù)位信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)均滿(mǎn)足要求，則單片機(jī)內(nèi)最核心的部件CPU開(kāi)始工作。 工作的基本過(guò)程中央處理器的控制器從ROM中將代碼取出并分析該代碼，根據(jù)代碼對(duì)應(yīng)的指令執(zhí)行。 如果從ROM中取出“C2H90H”，則CPU分析后就會(huì)向P1.0輸出低電平。 執(zhí)行完一條指令緊接著取下一個(gè)代碼，如此一條一條下去。 3.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）51單片機(jī)的芯片8155中有256個(gè)ROM，但后面128個(gè)被專(zhuān)用寄存器強(qiáng)占了，給用戶(hù)使用的只有前面128個(gè)單元。 3.1.2AT89C51引腳圖引腳圖如圖3.1所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5圖3.1引腳圖VCC供電電壓。 GND接地。 P0口電路中包含1個(gè)數(shù)據(jù)輸出存儲(chǔ)器、2個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、1個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)電路和1個(gè)輸出控制電路。 當(dāng)對(duì)P0口進(jìn)行寫(xiě)操作是，由鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成數(shù)據(jù)輸出通路。 由于通路中已有輸出鎖存器，因此數(shù)據(jù)輸出時(shí)可以與外設(shè)直接連接，而不需要再加數(shù)據(jù)鎖存電路。 考慮到P0口既可以作為通用I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線(xiàn)使用。 為此在P0口的電路中有一個(gè)多路轉(zhuǎn)接電路MUX。 在控制信號(hào)的作用下，多路轉(zhuǎn)接電路可以分為接通鎖存器輸出或地址/數(shù)據(jù)線(xiàn)。 當(dāng)做通用的I/O口使用時(shí)，內(nèi)部控制信號(hào)發(fā)出低電平，封鎖與門(mén)將輸出驅(qū)動(dòng)電路的T1FET截止，同時(shí)使多路轉(zhuǎn)接電路MUX接通鎖存器的輸出通路。 當(dāng)P0口作為輸出口使用時(shí)，內(nèi)部的寫(xiě)脈沖加在D觸發(fā)器的CP端，數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器，并向端口引腳輸出。 而當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)則直接從引腳通過(guò)輸入三態(tài)緩沖器進(jìn)入內(nèi)部總線(xiàn)。 P1口因?yàn)镻1口通常是I/0口使用的，所以在電路結(jié)構(gòu)上與P0口有一些不同之處。 首先它再也不需要多路轉(zhuǎn)接電路MUX；其次是電路的內(nèi)部有上拉電阻，與場(chǎng)效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路。 因此P1口作為輸出口使用時(shí)，無(wú)須再外接上拉電阻。 當(dāng)P1口作為輸入口使用時(shí)，同樣也需要先向其鎖存器寫(xiě)“1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的FET截止。 P2口P2口電路中比P1口多了一個(gè)多路轉(zhuǎn)接電路MUX，這正好與P0口一樣。 P2口可以作為通用I/O口使用。 這時(shí)多路轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)接向鎖存器Q端。 但通常情況下，P2口也可以作為系統(tǒng)擴(kuò)展的高8位地址線(xiàn)使用，此時(shí)多路轉(zhuǎn)接開(kāi)頭應(yīng)接到“地址”方向。 P3口P3口的特點(diǎn)是在于為適應(yīng)引腳信號(hào)第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯。 由于第二功能信號(hào)有輸入和輸出兩類(lèi)，因此分兩種情況說(shuō)明。 對(duì)于第二功能為輸出的信號(hào)引腳，當(dāng)作為I/O使用時(shí)，第二功能信號(hào)引線(xiàn)應(yīng)保持高電平，與非門(mén)開(kāi)通，以維持從鎖存器到輸出端數(shù)據(jù)輸出通路的暢通。 當(dāng)輸出第二功能信號(hào)時(shí)，該位的鎖存器應(yīng)置“1”，使與非門(mén)對(duì)第二功能信號(hào)的輸出是暢通的，從而實(shí)現(xiàn)第二功能信號(hào)的輸出。 對(duì)于第二功能為輸入的信號(hào)引腳，在口線(xiàn)的輸入通路上增加了一個(gè)緩沖器，輸入的第二功能信號(hào)就從這個(gè)緩沖器的輸出端取得。 而作為I/O使用的數(shù)據(jù)輸入，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文6仍取自三態(tài)緩沖器的輸出端。 不管是作為輸入口還是第二功能信號(hào)輸入，輸出電路中的鎖存器輸出和第二功能輸出信號(hào)線(xiàn)都應(yīng)該保持高電平。 表3.1P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.20INT（外中斷0）P3.31INT（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）3.1.3AT89C51單片機(jī)AT89C51是由美國(guó)的一家公司發(fā)明的，它是一個(gè)高性能、低電壓的八位單片機(jī)，芯片內(nèi)有4K字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器PEOM和128字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ROM，AT89C51采用了美國(guó)公司高科技的生產(chǎn)技術(shù)，可以兼容51單片機(jī)的指令系統(tǒng)，芯片是用八位CPU和FLASH存儲(chǔ)單元。 AT89C51單片機(jī)可以運(yùn)用在許多高性?xún)r(jià)比的場(chǎng)合，還可以靈活運(yùn)用。 3.1.4AT89C51主要性能參數(shù)1.可以和51單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容；2.4K字節(jié)可以通過(guò)FLASH存儲(chǔ)器任意改寫(xiě)；3.頻率范圍為0Hz-24MHz；4.程序存儲(chǔ)器可以加密；5.內(nèi)部存儲(chǔ)器有128*8個(gè)字節(jié)；6.輸入輸出接口有32個(gè)；7.2個(gè)十六位計(jì)數(shù)/定時(shí)器；8.中斷源有六個(gè)；9.具有掉電和低功率模式。 3.1.5AT89C51功能特性概述AT89C51芯片具有以下幾種功能4K字節(jié)可以通過(guò)FLASH存儲(chǔ)器任意改寫(xiě)，內(nèi)部存儲(chǔ)器有128*8個(gè)字節(jié)，輸入輸出接口有32個(gè)，2個(gè)十六位計(jì)數(shù)/定時(shí)器，1個(gè)全雙工串行通信口。 即使空閑方式終止中央處理器工作，內(nèi)部存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器還可以工作。 掉電模式會(huì)自動(dòng)保存內(nèi)部存儲(chǔ)器的功能，但是振蕩器不工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 3.1.6空閑節(jié)電模式AT89C51有空閑模式和掉電模式兩種省電模式。 這兩種模式是控制電源控制寄存器PCON中的PCON.1HE PCON.0兩個(gè)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 掉電模式是PD，當(dāng)PD=1時(shí)，將會(huì)把掉電模式和單片機(jī)模式同時(shí)激活，當(dāng)PD和IOL同時(shí)為1，先激活掉電模式。 在空閑模式中，中央處理器會(huì)保持睡眠狀態(tài)，并且芯片內(nèi)所有外部設(shè)備保持激活狀態(tài)，這種方式是軟件產(chǎn)生的。 此刻，芯片中的內(nèi)部存儲(chǔ)器和所有的寄存器中的內(nèi)容會(huì)保持不變。 任何中斷請(qǐng)求和硬件復(fù)位都可以把空閑模式終止。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文7終止空閑工作模式的方法有兩種，第一種是只要任何一條中斷程序運(yùn)行，PCON.0就會(huì)被硬件清理，從而終止空閑模式。 程序會(huì)先響應(yīng)中斷，進(jìn)入到中斷程序后，會(huì)將中斷程序執(zhí)行完并緊跟著中斷返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是進(jìn)入空閑模式指令后面的一條指令。 第二種方式是通過(guò)硬件復(fù)位時(shí)空閑模式終止。 需要大家注意的是當(dāng)有復(fù)位信號(hào)來(lái)終止空閑模式時(shí)，中央處理器常常從激活空閑模式指令的下一條模式開(kāi)始執(zhí)行程序，要把內(nèi)部的復(fù)位操作完成，復(fù)位脈沖要保持24個(gè)機(jī)器周期有效，在這里，內(nèi)部程序禁止中央處理器訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，但可以訪問(wèn)別的端口。 激活空閑模式的指令后面一條指令不能是存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令，因?yàn)檫@樣做可能會(huì)使端口產(chǎn)生意外的寫(xiě)入。 3.1.7掉電模式系統(tǒng)進(jìn)入掉電模式中振蕩器會(huì)終止工作，進(jìn)入掉電模式的最后一條被執(zhí)行的指令。 芯片中的內(nèi)部存儲(chǔ)器和功能寄存器的內(nèi)容會(huì)在終止掉電模式之前凍結(jié)。 只有硬件復(fù)位后才能推出掉電模式，復(fù)位后將會(huì)重新設(shè)定功能寄存器中的內(nèi)容但內(nèi)部存儲(chǔ)器中的內(nèi)容不會(huì)改變，在電源沒(méi)有恢復(fù)到正常電平前，復(fù)位是無(wú)效的，而且還要給予振蕩器重啟到正常工作的時(shí)間。 表3.2空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)表模式程序存儲(chǔ)器ALE PSENP0P1P2P3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AT89C51可以與51單片機(jī)室外指令和輸出管相互配合，可以將多功能八位中央處理器和存儲(chǔ)器組合到同一個(gè)芯片中去，可以進(jìn)行一千次的修改數(shù)據(jù)循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留十年。 它可以向許多控制系統(tǒng)提供性能穩(wěn)定且性?xún)r(jià)比搞得方案。 因此，在設(shè)計(jì)和制作電路中經(jīng)常會(huì)用到AT89C51芯片。 電路由AT89C51的18，19腳的時(shí)鐘端(XTALl及XTAL2)以及12MHz晶振X 1、電容C1，C2組成，采用片內(nèi)振蕩方式。 復(fù)位電路采用簡(jiǎn)易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R17，電容C3組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。 3.1.8時(shí)鐘XTAL1和XTAL2XTAL1和XTAL2用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘。 單片機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)序電路，要使用CPU和各功能部件協(xié)調(diào)工作，必須要有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘。 通常，有兩種產(chǎn)生時(shí)鐘的連接方式，一種是使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘震蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘，另一種是在片外震蕩處理好的時(shí)鐘直接接入片內(nèi)。 內(nèi)部振蕩電路如圖3.2所示。 外部震蕩電路如圖3.3所示常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8R3R4R5R6S0S1S3S2+5VBT0BT1BT2BT3速度設(shè)置增加減少確認(rèn)單片機(jī)8051圖3.2內(nèi)部震蕩電路圖3.3外部振蕩電路3.2霍爾傳感器連接電路霍爾傳感傳感器是由著名的美國(guó)地質(zhì)學(xué)家Hall James發(fā)明的。 霍爾傳感器的功能屬于電磁效應(yīng)的一種，這種功能是霍爾在18世紀(jì)研究導(dǎo)電機(jī)時(shí)不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)的。 他發(fā)現(xiàn)雖然導(dǎo)體、半導(dǎo)體等也能實(shí)現(xiàn)這樣的功能，但遠(yuǎn)沒(méi)有霍爾元件功能強(qiáng)。 這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)時(shí)檢測(cè)行業(yè)、工業(yè)方面有了巨大的突破。 類(lèi)似半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能、載流子的性能的判斷都可以用霍爾效應(yīng)來(lái)一一實(shí)現(xiàn)。 霍爾傳感器圖片和管腳圖如圖3.4所示。 圖3.4霍爾傳感器圖片和管腳圖在不導(dǎo)磁的圓材料最外面放上一塊帶磁的鋼材料，把霍爾傳感器放在不導(dǎo)磁圓材料的周?chē)我獾胤健?只要圓盤(pán)轉(zhuǎn)一圈，傳感器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。 因此利用圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度單片機(jī)就可以測(cè)出傳感器產(chǎn)生脈沖的頻率了。 測(cè)速示意圖如圖3.5所示。 圖3.5測(cè)速示意圖3.3按鍵電路按鍵是由四個(gè)開(kāi)關(guān)和四個(gè)上拉電阻組成，用到了8051單片機(jī)的BTO、BT 1、BT 2、BT3四個(gè)管腳，四個(gè)開(kāi)關(guān)分別用來(lái)速度設(shè)置、速度提升、速度下降和速度的確定，對(duì)四個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作用戶(hù)可以對(duì)速度的最大值進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)還可以對(duì)速度進(jìn)行調(diào)整，從而駕駛員可以根據(jù)地方的不同設(shè)置不同的速度，電路設(shè)計(jì)的靈活性非常強(qiáng)。 按鍵電路如圖3.6所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文9圖3.6按鍵電路圖3.4顯示電路顯示電路是用MAX7219芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，MAX7219是一種用來(lái)串行輸入或串行輸出的顯示驅(qū)動(dòng)器，它是共陰極顯示的。 每一個(gè)芯片可以控制八個(gè)七段帶有小數(shù)點(diǎn)的共陰極發(fā)光數(shù)碼管。 下圖中從A到G是發(fā)光二極管七段顯示器的驅(qū)動(dòng)端，SEGDP是用來(lái)控制發(fā)光二極管的小數(shù)點(diǎn)的。 DP是顯示器七段小數(shù)點(diǎn)的IO，大小一般為40mA上下，若要調(diào)整可用軟件進(jìn)行，關(guān)閉時(shí)要接地。 DIG7到DIG0是八位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。 電流是從發(fā)光二極管的共陰極吸入的，從而得到顯示器的為驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，最大值可以到達(dá)500mA左右，關(guān)閉時(shí)接電源。 顯示電路連接圖如圖3.7所示。 圖3.7顯示電路連接圖3.5報(bào)警電路報(bào)警電路由兩種，一種為聲音報(bào)警，另一種為燈光報(bào)警。 這兩種電路對(duì)大多數(shù)人人來(lái)說(shuō)都可以接受。 聲音報(bào)警電路由8051單片機(jī)、2個(gè)1K的電阻，一個(gè)晶體三極管和一個(gè)蜂鳴器組成。 聲音報(bào)警電路如圖3.8所示。 A14B16C20D23E21F15G17DP22DIG02DIG111DIG26DIG37DIG43DIG510DIG65DIG78DIN11LOAD12CLK13ISET18DOUT24U2MAX7219LED顯示屏LED顯示屏常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10圖3.8聲音報(bào)警電路圖而燈光報(bào)警電路是由兩個(gè)發(fā)光二極管D 1、D2構(gòu)成。 用這樣的方法來(lái)提示司機(jī)進(jìn)行減速?gòu)亩菇煌ㄊ鹿拾l(fā)生的次數(shù)減少。 燈管報(bào)警電路圖如圖3.9所示。 圖3.9燈管報(bào)警電路圖3.6主控模塊本次設(shè)計(jì)是利用MCS51系列單片機(jī)中的8051作為中心的。 因?yàn)?051的抗干擾性能極強(qiáng)，在干擾很大的場(chǎng)合都能工作。 8051中央處理器的頻率是12MHZ，對(duì)于計(jì)數(shù)脈沖可以很快的進(jìn)行處理。 8051的I/O共有三十二根線(xiàn)組成，它可以連接發(fā)光二極管顯示器，傳感器，存儲(chǔ)器等。 8051使用的電壓很低從而能耗也就低，這樣只要使用干電池對(duì)它供電就行了。 但是8051也有它的缺點(diǎn)，他只能存儲(chǔ)256B的數(shù)據(jù)，這樣你可以利用外界存儲(chǔ)器芯片來(lái)彌補(bǔ)它的不足。 8051最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖3.10所示。 圖3.108051最小應(yīng)用系統(tǒng)3.7MAX7219芯片常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11MAX7219是一種串行I/O共陰極發(fā)光二極管顯示驅(qū)動(dòng)器。 每一個(gè)芯片可以控制八個(gè)七段帶有小數(shù)點(diǎn)的共陰極發(fā)光數(shù)碼管。 MAX7219有掃描電路，一般掃描電路會(huì)單獨(dú)的進(jìn)行工作除了要把顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新外，這樣做可以節(jié)約時(shí)間和剩余用量的空間。 MAX7219芯片中有BCD譯碼器、驅(qū)動(dòng)器、掃描電路、8*8的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和寄存器。 設(shè)計(jì)單片機(jī)的指令可以控制MAX7219芯片，從而它的工作方式可以改變。 MAX7219工作圖如圖3.11所示。 圖3.11MAX7219工作圖上圖主要是用來(lái)說(shuō)明DIN、CLK、LOAD這三個(gè)之間是怎么工作的。 其中DIN是數(shù)據(jù)輸入端，CLK和LOAD就是相當(dāng)于橋梁的作用。 CLK的下降沿觸發(fā)是無(wú)效的，再看CLK的上升沿部分，二進(jìn)制數(shù)據(jù)已經(jīng)存到了CLK的里面，之后又是下降沿又是無(wú)效的，緊接著上升沿部分，數(shù)據(jù)有存到了CLK的內(nèi)部，就這樣一直工作直到16個(gè)周期全部完成。 在這個(gè)過(guò)程中LOAD一直處于低電平的狀態(tài)下，只要這16個(gè)二進(jìn)制數(shù)工作完它就會(huì)變到高電平狀態(tài)中去。 第4章超速報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖汽車(chē)超速報(bào)警器的總體流程圖如圖所示。 軟件編程采用C語(yǔ)言，用單片機(jī)的T1作為定時(shí)器，設(shè)定定時(shí)時(shí)間為1S。 由于單片機(jī)最大允許時(shí)間只有65S，需擴(kuò)展定時(shí)時(shí)間。 一般有硬件擴(kuò)展和軟件擴(kuò)展兩種方式，本文采用軟件擴(kuò)展方式。 設(shè)T0定時(shí)時(shí)間為50ms，定時(shí)時(shí)間一到，溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中，對(duì)中斷次數(shù)寄存器加1，重復(fù)定時(shí)中斷20次，時(shí)間為1s。 1s定時(shí)時(shí)間到，讀取定時(shí)器T1(P3.5引腳)輸入的脈沖數(shù)，為實(shí)時(shí)車(chē)速的頻率值。 將該頻率值與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定值比較，判定是否超速。 程序流程圖如圖4.1所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文12圖4.1程序流程圖軟件主要是由主程序、按鍵程序、中斷程序、發(fā)光二級(jí)管顯示程序、聲音或燈管報(bào)警程序組成。 硬件始化、子程序的調(diào)用還有顯示、報(bào)警等性能是由主程序來(lái)完成的。 數(shù)據(jù)處理程序是用來(lái)，監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛的速度是為了計(jì)算出車(chē)輛的時(shí)速，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)告知司機(jī)。 參數(shù)輸入是否得當(dāng)是由按鍵程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 車(chē)輛超速行駛會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)這是由報(bào)警程序來(lái)完成的。 顯示程序主要是顯示車(chē)主當(dāng)前開(kāi)車(chē)的速度，標(biāo)準(zhǔn)最大速度，是由發(fā)光二極管進(jìn)行顯示。 主程序清單main()int i=0;float sum=0;int flag=0;unsigned longint a;char temp16;/定義字符顯示緩沖數(shù)組Init_Timer0();/初始化定時(shí)器0常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13Init_Timer1();/初始化定時(shí)器1Init_zhongduan();/初始化外部中斷0和1LED_Init();/初始化液晶屏DelayMs (10);/延時(shí)用于穩(wěn)定，可以去掉LED_Clear();/清屏while (1)keyscan();sprintf(temp,mode:%d limit:%d,mode,speed_limit);LED_Write_String(0,0,temp);/顯示到液晶第1行pwm(time);if(OVERFLOWFLAG)/檢測(cè)溢出標(biāo)志，溢出表明頻率過(guò)高，顯示溢出信息OVERFLOWFLAG=0;/標(biāo)志清零LED_Write_String(0,1,overflow655KHz);if(TIMERFLAG)/定時(shí)100ms到，做數(shù)據(jù)處理(每100ms處理一次數(shù)據(jù))i+;a=TL0+TH0*256;/讀取計(jì)數(shù)值a=a*10;/實(shí)際值乘以10相當(dāng)于做了變換1秒鐘轉(zhuǎn)了a圈a=a/4;/因?yàn)檗D(zhuǎn)盤(pán)上面有4個(gè)孔除以4表示實(shí)際轉(zhuǎn)的圈數(shù)if(flag=0)/這句話(huà)在while循環(huán)中只運(yùn)行一次sprintf(temp,speed:%06.0f r/s,(float)a);LED_Write_String(0,1,temp);/顯示到液晶第二行flag=1;TR0=1;/2個(gè)定時(shí)器打開(kāi)TR1=1;TH0=0;/100ms過(guò)后使TH0和TL0的值為0,令計(jì)數(shù)器初值為0TL0=0;TIMERFLAG=0;/關(guān)閉計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)標(biāo)志sum=sum+a;if(i=2)/循環(huán)2次目的是為了使顯示的更清楚，消除顯示跳變的現(xiàn)象a=sum/2.0;i=0;sum=0;if(aspeed_limit)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14buzzer=0;time=time-5;elsebuzzer=1;sprintf(temp,speed:%06.0f r/s,(float)a);LED_Write_String(0,1,temp);/顯示到液晶第二行4.2脈沖計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)內(nèi)有T0和T1兩個(gè)加法型16位定時(shí)器，在計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)P3.4和P3.5引腳上輸入外部信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 程序流程圖如圖4.2所示。 圖4.2脈沖計(jì)數(shù)程序流程圖程序清單a、定時(shí)器T0初始化void Init_Timer0(void)TMOD|=0x01|0x04;/使用模式1，16位計(jì)數(shù)器，TH0=0x00;/給定初值TL0=0x00;EA=1;/總中斷打開(kāi)ET0=1;/定時(shí)器中斷打開(kāi)TR0=1;/定時(shí)器0開(kāi)關(guān)打開(kāi)b、定時(shí)器T1初始化常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文15void Init_Timer1(void)TMOD|=0x10;/使用模式1，使用|符號(hào)在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響TH1=HIGH;/給定初值，使用定時(shí)器最大值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)一直到65535溢出TL1=LOW;EA=1;/總中斷打開(kāi)ET1=1;/定時(shí)器中斷打開(kāi)TR1=1;/定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)c、定時(shí)器T0和T1中斷子程序void Timer0_isr(void)interrupt1TH0=00;/重新給定初值TL0=00;OVERFLOWFLAG=1;/溢出標(biāo)志void Timer1_isr(void)interrupt3static unsigned char i;TH1=HIGH;/重新賦值10ms TL1=LOW;i+;if(i=10)/100ms時(shí)間單位，得100ms脈沖個(gè)數(shù)*10就是1s中脈沖個(gè)數(shù)，i=0;TR0=0;/2個(gè)定時(shí)器關(guān)閉TR1=0;TIMERFLAG=1;/標(biāo)志位清零TH1=HIGH;/重新賦值TL1=LOW;4.3顯示模塊程序設(shè)計(jì)主控芯片AT89C51驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，實(shí)時(shí)顯示由計(jì)數(shù)脈沖計(jì)算得到的車(chē)速（r/s）、車(chē)速設(shè)定模式、最高限定車(chē)速值和超速警告等信息。 程序清單a、發(fā)光二極管寫(xiě)入命令函數(shù)void LED_Write_Com(unsigned char)while(LED_Check_Busy();/忙則等待RS_CLR;常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文16RW_CLR;EN_SET;DataPort=;_nop_();EN_CLR;b、發(fā)光二極管寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)void LED_Write_Data(unsigned charData)while(LED_Check_Busy();/忙則等待RS_SET;RW_CLR;EN_SET;DataPort=Data;_nop_();EN_CLR;c、發(fā)光二極管寫(xiě)入字符串函數(shù)void LED_Write_String(unsigned charx,unsigned chary,unsignedchar*s)while(*s)LED_Write_Char(x,y,*s);s+;x+;4.4按鍵掃描程序按鍵中斷子程序主要實(shí)現(xiàn)根據(jù)駕駛員的實(shí)時(shí)實(shí)地要求進(jìn)行最高限定速度更改以達(dá)到最優(yōu)的限速，超速報(bào)警的目的。 程序流程圖如圖4.3所示。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文17圖4.3程序流程圖程序清單void keyscan()if(key_mode=0)while(key_mode=0);mode+;if(mode=1)speed_limit=140;if(mode=2)speed_limit=100;if(mode=3)speed_limit=90;if(mode=4)speed_limit=80;if(mode=5)mode=1;常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文184.5報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)時(shí)路段設(shè)置了一個(gè)最高限定速度值，將計(jì)算的實(shí)時(shí)速度值與已經(jīng)設(shè)定最高限定速度值比較，如果大于了最高限定速度值，報(bào)警器報(bào)警，提示駕駛員減速行駛。 程序流程圖如圖4.4所示。 圖4.4程序流程圖程序清單a=TL0+TH0*256;/讀取計(jì)數(shù)值a=a*10;/擴(kuò)大到實(shí)際值，乘以10相當(dāng)于做了變換，1秒鐘的時(shí)間轉(zhuǎn)了a圈a=a/4;/除以4是因?yàn)檗D(zhuǎn)盤(pán)上面有4個(gè)孔除以4表示實(shí)際轉(zhuǎn)的圈數(shù)。 if(aspeed_limit)buzzer=0;time=time-5;elsebuzzer=1;常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文19常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文20第5章軟件仿真5.1仿真圖KEIL是一款51單片機(jī)編譯軟件，本次設(shè)計(jì)就是用KEIL這款軟件進(jìn)行編譯和保存，然后用Proteus仿真軟件中畫(huà)出本次設(shè)計(jì)的硬件電路，并把它和KEIL的HEX文件保存在同一文件下，通過(guò)仿真看程序能否成功。 1.不同頻率的實(shí)際行車(chē)速度如圖5.1和5.2所示。 圖5.1實(shí)際速度顯示圖圖5.2實(shí)際速度顯示圖畢設(shè).DSNB C D E F GH JKA BC D E F G DPD3D2D1D0A BC DE FG DPD7D6D5D4ABCDEFGDPD0D1D2D3D4D5D6D7DINCSCLKDINCSCLKBT0BT1BT2BT3SPKSPKBT0BT1BT2BT3XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2