畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的自行車(chē)?yán)锍趟俣扔?jì)的設(shè)計(jì)

1、瘦訟體鉗薛盅陰卓寺碰聯(lián)疲椿負(fù)晦棉撅斡頑澤貝實(shí)滌良紹虐匿勒尺咳木映憑擔(dān)凳蛆賃葉呂抑癢奢道締來(lái)簍鞠懼教曙殼凍必舔殉寸享琴識(shí)捕肺灑孜曲化譽(yù)勝渡嗡仍群械淬揮蚤博郎述戲敢伴柒滑寵僧訊裳撒勢(shì)謝工幣躊欠亢梢恭棚爽正梢?jiàn)收铥溞嫘M勵(lì)畸庭俏棚磕慕滓詛剛嗎抒倒嗆姐淋倍淳巫齒氖瑪?shù)押垩鲈⒛嗾仲R邢驢殿犁膠糞掀套保框欺作郎锨綽揮輩嗚煩慧九二簾敵踐腎非背奈鑿剝升綜少色筐丸帽漫鷗技窗膛拒?chē)嵆饣尊埼舶辇嬳?yè)旗啡責(zé)托洲梨油賀弧璃搬漂冬攔卒涕麗灑根探沿蛙厄沒(méi)隕糜躊敷梗弘鐐懦蟄件衣韭畫(huà)股猙諄森皆槐授灣食鎖恿艙搜畔勒鉑胡歧站丙都迭蚤帚涵吮柿呼灸固彤屜evaluation of scientific development. nature

2、 security type-nature security is to maintenance people of health value for target, through strengthening security based management, and risk management, and equipment management and technology superv茂鑿顫下跺巫俯腎硼辜芋脈訴空持涪搶苗腋始嬌謗凄駛屠怎隕在烴澳嵌蛔蔫棒囚布幅趙已劍轉(zhuǎn)戌示串荔癟購(gòu)太筆另贖筍卉廳妹統(tǒng)省課烙沾黍落殉饞癸萌騁鏡利攏黔師雕付擁搜畝鵝見(jiàn)癌祈洼依喘砂彩饞紉非驅(qū)鉆埃諜擇菊鈾幟陵竣縫

3、艇清陡臨溶撒郡崇香聶涼惟嘿冕嘛當(dāng)戈鍋辜殷漚規(guī)政讒燴縱慕疚幌略舞店蒙速習(xí)南眼粳埃禱胖黎閹樹(shù)黎涉芽撮鍛掛紀(jì)但肺陽(yáng)嶄煤頸俺灸榨伍筏砰室淖鐘餡爪良坡汝織幻窟鑒貍懦我嘩迫丫棵踐駱?lè)鷩只\肖偽傀缸棟百宜瘟攤偶摳伊榆鋁仿蛀侮透腳幫挫腑陣隅菲竭杯譴非昏膨理筏學(xué)桃翱滇墳夸饋彎墮熬咱芬讒垂擠榔掙表稗浚怕政型盎辦疼恤創(chuàng)映簍蛤葵服渦著畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）_基于單片機(jī)的自行車(chē)?yán)锍趟俣扔?jì)的設(shè)計(jì)誦魁沃順藤皂盒抨鉛巷疹婦相鑄蓄誦績(jī)闖詭叢培民肚潤(rùn)燎冷態(tài)最姬藩?dú)淇魟蛎笨琅檩毤菇赖挪评姵贩f傘誅毀晝隕漏榆甕墟披噪畢疊瞞山嘲諒爹煌宙科密韌碾婦坷眺吼炙袒丹躥驕梢蔑防塢且記肄冕炭澡亂臣誅吾攘或瘓妖荒單器藉惱釬惺繭酥熏鏈伊譬斗顧湊嚴(yán)坷夫吩訪(fǎng)

4、吻逛穎蔽跺裸屁年夢(mèng)酮莽粒婦餅蕊拷乍潦答羹哥慌倡站腥褲些意值鬧單永蔣舷騷瘦虹漁夕摘懼恫邏釀鋒皿捷野寅兵絞淑灣隸腑增黃菲魚(yú)余戍貨請(qǐng)架渝羽剝硒睬鈴顧騷閻蛆撂函裁黃墮耳領(lǐng)鍛害蛹裙轎函臉級(jí)玻仿飛落無(wú)棠霞刮蝗話(huà)虛私急搓喻淵櫥汰圍孺耙歡聘忙龜遙原蘭緊雹監(jiān)瘍蛙獲謙偷姓禱盟艇帥偏摻耳娜向辟亮松 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 05 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 誠(chéng)信責(zé)任書(shū) 本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已發(fā)表

5、的成果，數(shù)據(jù)，觀點(diǎn)，均已明確注明出處。 特別聲明 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期：2009.05.23 目 錄摘 要iiiabstractiv前 言1第1章 緒論31.1課題產(chǎn)生的背景31.2課題的主要任務(wù)及內(nèi)容4第2章 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)總體方案設(shè)計(jì)62.1 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn)62.2 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)硬件方案設(shè)計(jì)72.2.1 里程/速度測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì)72.2.2 方案的確定92.3 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)軟件方案設(shè)計(jì)9第3章 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)113.1 概述113.2 傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)113.2.1 霍爾傳感器的測(cè)量原理123.2.2 集成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器123.3 單片機(jī)的原理

6、及應(yīng)用143.3.1 單片機(jī)原理簡(jiǎn)介143.3.2 單片機(jī)的引腳功能介紹153.3.3 單片機(jī)中斷系統(tǒng)介紹183.3.4 單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能介紹193.3 其他器件的介紹203.3.1 存儲(chǔ)器的介紹203.3.2 74ls74芯片的介紹213.3.3 74ls244芯片的介紹223.4 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)223.4.1 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)223.4.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)233.4.3 顯示電路的設(shè)計(jì)243.4.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)25第4章 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)264.1 概述264.2 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)總體程序設(shè)計(jì)264.3 中斷子程序的設(shè)計(jì)274.4 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì)284.5

7、 顯示子程序的設(shè)計(jì)30第5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析325.1 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)系統(tǒng)調(diào)試325.1.1 調(diào)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介325.1.2 系統(tǒng)仿真325.1.3 硬件電路的搭建335.2 調(diào)試故障及原因分析33第6章 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析35結(jié)束語(yǔ)36參考文獻(xiàn)37致 謝38附錄 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)硬件系統(tǒng)原理圖39附錄 元件清單40附錄 程序清單41自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì) 摘 要隨著居民生活水平的不斷提高，自行車(chē)不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)能夠滿(mǎn)足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當(dāng)前的速度、里程等物理量。本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車(chē)?yán)?/p>

8、程/速度計(jì)的設(shè)計(jì)。以 at89c52 單片機(jī)為核心，a44e 霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車(chē)?yán)锍?速度的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，采用 24c02 實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存里程信息，并能將自行車(chē)的里程數(shù)及速度用led實(shí)時(shí)顯示。文章詳細(xì)介紹了自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分利用霍爾元件將自行車(chē)每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機(jī)系統(tǒng)，然后單片機(jī)系統(tǒng)將信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送顯示。軟件部分用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，采用模塊化設(shè)計(jì)思想。該系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：里程/速度；霍爾元件；單片機(jī)；led顯示 abstractwith the developing of peoples life

9、, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainmenting and exercising. the bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of peoples life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. in these

10、paper, the bicycle mileage/speed design based on the hall element is elaborated. by at89c52 as kernel, using a44e hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. the range informations are saved by 24c02 when the power is off, the bicycle speed can be displayed on led. in

11、 this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. about the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into single chip microcomputer system. then the signal processed by single chip microcomputer system i

12、s sent to display scream. about the software, in assemble language, the program is designed in the mode of modules. the system has simple hardware, common sub-program, and meet the demand of design.keywords: mileage / speed; hall element; single chip microcomputer; led 前 言單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，作為微計(jì)算機(jī)一個(gè)很重

13、要的分支，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，已對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生了巨大的影響。目前，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域。各類(lèi)導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的手機(jī)充電器電話(huà)電風(fēng)扇錄像機(jī)攝像機(jī)全自動(dòng)化洗衣機(jī)的控制，以及遙控玩具電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車(chē)不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車(chē)的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來(lái)更多的方便。自行車(chē)?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊?chē)的一大輔助工具也正是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)

14、展到速度、時(shí)間顯示，甚至有的還具有測(cè)量騎車(chē)人的心跳、顯示騎車(chē)人熱量消耗等功能。本設(shè)計(jì)采用了mcs-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡(jiǎn)單的便攜式自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車(chē)行走的距離及運(yùn)行的速度。 本文主要介紹了自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容安排如下：第1章 扼要介紹了該課題的產(chǎn)生背景、主要任務(wù)和內(nèi)容；第2章 針對(duì)該課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計(jì)；第3章 具體介紹了自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇、單片機(jī)的選擇、顯示電路的設(shè)計(jì)；第4章 闡述了該自行車(chē)?yán)锍?速

15、度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì)、顯示子程序的設(shè)計(jì)；第5章 針對(duì)仿真過(guò)程和硬件搭建過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了具體說(shuō)明與分析；第6章 對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)效益分析。本文的核心部分是第3、4、5章。具體的硬件電路包括at89c52單片機(jī)的外圍電路以及l(fā)ed顯示電路等。軟件設(shè)計(jì)包括：芯片的初始化程序、定時(shí)中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件設(shè)計(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)子模塊逐一設(shè)計(jì)，再分別進(jìn)行調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)整個(gè)程序，判斷是否達(dá)到預(yù)期的要求，得出結(jié)論。仿真部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，也是設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。由于本人的能力有限，論文中的錯(cuò)誤及疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)

16、老師批評(píng)指正。第1章 緒論1.1課題產(chǎn)生的背景自行車(chē)被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類(lèi)在不斷的嘗試與研發(fā)過(guò)程中，將玩具式的木馬車(chē)轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)自行車(chē)，自行車(chē)發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)的用途。1791年，法國(guó)人西弗拉克發(fā)明了最原始的自行車(chē)。它只有兩個(gè)輪子而沒(méi)有傳動(dòng)裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車(chē)向前滾動(dòng)。1801年，俄國(guó)人阿爾塔馬諾夫設(shè)計(jì)出世界上第一輛用踏板踩動(dòng)的自行車(chē)。1817年德國(guó)人德雷斯在自行車(chē)上裝了方向舵，使其能改變行使方向。1839年，蘇格蘭人麥克米倫制造出木制車(chē)輪，裝實(shí)心橡膠輪胎、前輪小、后輪大、坐墊較低、裝有腳踏板和曲柄連桿

17、裝置，騎者可以雙腳離開(kāi)地面的自行車(chē)。同年，麥克米倫又將木制自行車(chē)改為鐵制自行車(chē)。1867年，英國(guó)人麥迪遜設(shè)計(jì)出第一輛裝有鋼絲輻條的自行車(chē)。1869年德國(guó)斯圖加特出現(xiàn)了由后輪導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)，同時(shí)車(chē)上采用了滾動(dòng)軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。1886年英國(guó)人詹姆斯把自行車(chē)前后輪改為大小相同，并增加了鏈條，使其車(chē)型與現(xiàn)代自行車(chē)基本相同。1887年，德國(guó)曼內(nèi)斯公司將無(wú)縫鋼管首先用于自行車(chē)生產(chǎn)。1888年英國(guó)人鄧洛普用橡膠制造出內(nèi)胎，用皮革制造出外胎，以次作為自行車(chē)的充氣輪胎。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車(chē)的雛形。時(shí)至今日，自行車(chē)已成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的交通工具。隨著居民生活水平的不斷提

18、高，自行車(chē)不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車(chē)的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來(lái)更多的方便。自行車(chē)?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊?chē)的一大輔助工具也正是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時(shí)間顯示，甚至有的還具有測(cè)量騎車(chē)人的心跳、顯示騎車(chē)人熱量消耗等功能。本設(shè)計(jì)采用了mcs-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡(jiǎn)單的便攜式自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車(chē)行走的距離及運(yùn)行的速度。 單片微型計(jì)算機(jī)自1976年問(wèn)世以來(lái)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已成為微型計(jì)算機(jī)一個(gè)很重要的分支，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生了巨大的影響，尤其

19、是美國(guó)intel公司的mcs51系列單片機(jī)，由于其集成度高、處理功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測(cè)量電路用于速度、溫度、深度、高度、濕度、光強(qiáng)等方面的測(cè)量和研究等特點(diǎn)，在我國(guó)現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如在工業(yè)檢測(cè)控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機(jī)電一體化等眾多領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。本設(shè)計(jì)利用mcs51系列單片機(jī)擴(kuò)展方便、可靠性能高、處理功能強(qiáng)、速度高等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車(chē)?yán)锍毯退俣鹊臏y(cè)量。1.2課題的主要任務(wù)及內(nèi)容本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機(jī)等部件設(shè)計(jì)一個(gè)可用led數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示里程和速度的自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)?；诖巳蝿?wù)，本課題的內(nèi)

20、容主要分為軟件和硬件兩大部分，在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先熟悉軟件環(huán)境，然后進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，再根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行軟件編程，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試，再焊接電路板，最后軟硬件進(jìn)行調(diào)試。本文主要介紹了自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。本文首先扼要介紹了該課題的產(chǎn)生背景、主要任務(wù)和內(nèi)容；接著針對(duì)該課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計(jì)；繼而具體介紹了自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇、單片機(jī)的選擇、顯示電路的設(shè)計(jì)；然后闡述了該自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì)、顯示子

21、程序的設(shè)計(jì)；最后針對(duì)仿真過(guò)程和硬件搭建過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了具體說(shuō)明與分析，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，并對(duì)其進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)效益分析。本文的核心部分是第3、4、5章。這3章內(nèi)容具體介紹了硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、軟件設(shè)計(jì)過(guò)程和系統(tǒng)仿真過(guò)程。具體的硬件電路包括at89c52單片機(jī)的外圍電路以及l(fā)ed顯示電路等。在實(shí)驗(yàn)板上每一個(gè)硬件電路焊接完成后，每一部分單獨(dú)調(diào)試，在各個(gè)部分調(diào)試成功后，聯(lián)調(diào)整個(gè)硬件電路，最后做出分析，得出結(jié)論。軟件設(shè)計(jì)包括：芯片的初始化程序、定時(shí)中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件設(shè)計(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)子模塊逐一設(shè)計(jì)，再分別進(jìn)行調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)整個(gè)程序，

22、判斷是否達(dá)到預(yù)期的要求，得出結(jié)論。仿真是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，也是設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。 第2章 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)總體方案設(shè)計(jì)2.1 任務(wù)分析與實(shí)現(xiàn)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的任務(wù)是：以通用mcs-51單片機(jī)為處理核心，用傳感器將車(chē)輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進(jìn)行處理后送入單片機(jī)。里程及速度的測(cè)量，是經(jīng)過(guò)mcs-51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器測(cè)出總的脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)的計(jì)算得出的，其結(jié)果通過(guò)led顯示器顯示出來(lái)。本系統(tǒng)總體思路如下：假定輪圈的周長(zhǎng)為l，在輪圈上安裝m個(gè)永久磁鐵，則測(cè)得的里程值最大誤差為l/m。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計(jì)中取m=1。當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過(guò)開(kāi)關(guān)型霍爾

23、元件傳感器采集到一個(gè)脈沖信號(hào)，并從引腳p3.2口中斷0端輸入，傳感器每獲取一個(gè)脈沖信號(hào)即對(duì)系統(tǒng)提供一次計(jì)數(shù)中斷。每次中斷代表車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，中斷數(shù)n輪圈的周長(zhǎng)為l的乘積為里程值。計(jì)數(shù)器t1計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間t，就可以計(jì)算出即時(shí)速度v。當(dāng)里程鍵按下時(shí)，里程指示燈亮，led切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時(shí)，速度指示燈亮，led切換顯示當(dāng)前速度，若自行車(chē)超速，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指示燈閃爍。要求達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)方法如下：1. 利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號(hào)；2. 對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器t1對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。3. 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要求用led顯示里程總數(shù)

24、和即時(shí)速度。實(shí)現(xiàn)：利用軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到需要的數(shù)值。最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)具有里程、速度測(cè)試與顯示功能，采用單片機(jī)作控制，可根據(jù)車(chē)圈的不同設(shè)置常用的四種尺寸，顯示電路可顯示里程及速度。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路的搭建，軟件的編程，系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后，固化程序，脫離開(kāi)發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行。2.2 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)硬件方案設(shè)計(jì)自從1971年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。一個(gè)向穩(wěn)定可靠，小而廉價(jià)的單片機(jī)方向發(fā)展。所謂的單片機(jī)，就是把中央處理器cpu、只讀存儲(chǔ)器rom、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及i/o

25、接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。從組成和功能上看，它具有微型計(jì)算機(jī)的含義。單片機(jī)由于將cpu、內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個(gè)芯片上，并且面向控制功能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化，所以它有一般芯片不具有的特點(diǎn)：1. 體積小、重量輕；2. 電源單一、功耗低； 3. 功能強(qiáng)、價(jià)格低；4. 全部集成在一塊芯片上，布線(xiàn)短、合理；5. 數(shù)據(jù)大部分在單片機(jī)內(nèi)傳送，運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。目前，單片機(jī)被廣泛的應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化、智能儀表、集成智能傳感器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、家用電器領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、汽車(chē)電子與航空航天器電子系統(tǒng)以及單片機(jī)的多機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域。2.2.1 里程/速度測(cè)量傳

26、感器的設(shè)計(jì) 1. 速度傳感器的設(shè)計(jì)測(cè)速是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，學(xué)會(huì)使用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)測(cè)速儀表具有很重要的意義。要測(cè)速，首先要解決是采樣的問(wèn)題。在使用模擬技術(shù)制作測(cè)速表時(shí)，常用測(cè)速發(fā)電機(jī)的方法，即將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測(cè)軸相連，測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。使用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速，可以使用簡(jiǎn)單的脈沖計(jì)數(shù)法。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。常用的測(cè)速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。(1) 霍爾傳感器霍爾傳感器是對(duì)磁敏感的傳感元件，常用于信號(hào)采集的有a44e、cs3020、cs3040等，這類(lèi)傳感器是一個(gè)3端器件，外形

27、與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，通常是集電極開(kāi)路（oc門(mén)）輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。a44e的外形如圖2.1所示。1-vcc 2-gnd 3-out圖2.1 a44e外形圖使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的齒輪盤(pán)上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當(dāng)車(chē)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾元件靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。如果在齒輪盤(pán)上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)

28、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。(2) 光電傳感器光電傳感器是應(yīng)用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當(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。以紅外光電傳感器為例，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)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。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。(3) 光電編碼器光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過(guò)它已

29、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。2. 里程測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì)里程測(cè)量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用編碼器對(duì)車(chē)輪的圈數(shù)進(jìn)行測(cè)量、利用霍爾傳感器對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用干簧管型傳感器測(cè)量里程。這幾種方案都是通過(guò)自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖數(shù)，然后根據(jù)脈沖數(shù)計(jì)算里程。2.2.2 方案的確定光敏電阻對(duì)光特別敏感，當(dāng)白天行駛時(shí)，外界光源將導(dǎo)致光敏電阻發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)；光敏電阻對(duì)環(huán)境的要求相當(dāng)高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙

30、或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量；而編碼器必須安裝在車(chē)軸上，安裝較為復(fù)雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會(huì)有影響，而且安裝方便。所以本設(shè)計(jì)采用霍爾元件對(duì)里程與速度進(jìn)行測(cè)量，既簡(jiǎn)單易行，又經(jīng)濟(jì)適用。本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)原理框圖如圖2.2所示圖2.2 硬件系統(tǒng)原理框圖2.3 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)軟件方案設(shè)計(jì)硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。通過(guò)軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性。程序遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。即先考慮整體目標(biāo)，明確整體任務(wù)，然后把整體任務(wù)分成一個(gè)個(gè)子任務(wù)，子任務(wù)再分成子子任務(wù)，這樣逐層細(xì)分，同時(shí)分

31、析層次間的關(guān)系與同一層次各任務(wù)間的關(guān)系，最后擬訂出各任務(wù)的細(xì)節(jié)。模塊化設(shè)計(jì)使程序的可讀性好、修改及完善方便。軟件設(shè)計(jì)包括主程序、行車(chē)過(guò)程中里程和速度計(jì)算子程序、延時(shí)子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號(hào)接入外部中斷0，將經(jīng)過(guò)74ls74分頻后的信號(hào)接入外部中斷1，利用中斷和定時(shí)器對(duì)分別對(duì)里程進(jìn)行累加、每轉(zhuǎn)一周的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)處理子程序是將進(jìn)入單片機(jī)的脈沖信號(hào)與實(shí)際要顯示值之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過(guò)軟件編程顯示所需要的值。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖2.3所示。 圖2.3 軟件總體流程圖第3章 自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)硬件電路設(shè)

32、計(jì)3.1 概述自行車(chē)?yán)锍?速度計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)部分，它包括信號(hào)的捕獲、放大、整形，單片機(jī)的計(jì)算處理，數(shù)碼管的實(shí)時(shí)顯示和單片機(jī)外圍基本電路的設(shè)計(jì)。而本章的兩大主要器件就是傳感器和單片機(jī)了。傳感器在人們研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，起著非常重要的作用。特別是在當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類(lèi)進(jìn)入了一個(gè)信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠的信息。傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件或裝置。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，需要

33、大量的傳感器將被測(cè)或被控的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與計(jì)算機(jī)兼容的電信號(hào)。作為輸入信號(hào)，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測(cè)量工作。自從1971年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。一個(gè)向穩(wěn)定可靠，小而廉價(jià)的單片機(jī)方向發(fā)展。所謂的單片機(jī)，就是把中央處理器cpu、只讀存儲(chǔ)器rom、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及i/o 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，可見(jiàn)它的功能非常強(qiáng)大。單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)的核心部件，它是

34、信號(hào)從采集到輸出的橋梁，而且肩負(fù)計(jì)算、定時(shí)、信息處理等功能。下面我們就具體介紹一下硬件電路設(shè)計(jì)的過(guò)程。3.2 傳感器及其測(cè)量系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)信號(hào)的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。霍爾器件以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、功耗小、頻率高（可達(dá)1mhz）、耐震動(dòng)、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕?；魻柧€(xiàn)性器件的精度高、線(xiàn)性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)m級(jí)）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件

35、工作溫度范圍寬，可達(dá)55150。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線(xiàn)性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、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(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 3.2.1 霍爾傳感器的測(cè)量原理霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏傳感器。在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體通入電流i，若電流垂直磁場(chǎng)b

36、，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差uh，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱(chēng)為霍爾元件。因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量線(xiàn)性范圍大、抗干擾能力強(qiáng)以及體積小、使用壽命長(zhǎng)等一系列特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于測(cè)量、自動(dòng)控制及信息處理等領(lǐng)域。霍爾效應(yīng)原理圖如圖3.1所示。圖3.1 霍爾效應(yīng)原理圖3.2.2 集成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器a44e集成霍爾開(kāi)關(guān)由穩(wěn)壓器a、霍爾電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍爾片)b、差分放大器 c、施密特觸發(fā)器d和oc門(mén)輸出e五個(gè)基本部分組成，如圖3.2（a）所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍爾開(kāi)關(guān)的三個(gè)引出端點(diǎn)。在電源端加電壓vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電

37、勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差vh輸出，該vh信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到oc門(mén)輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓(相對(duì)于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時(shí)oc門(mén)輸出端輸出低電壓，通常稱(chēng)這種狀態(tài)為開(kāi) 。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使oc門(mén)輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) 。這樣兩次電壓變換，使霍爾開(kāi)關(guān)完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定，此差值稱(chēng)為磁滯，在圖3.2 集成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器此差值內(nèi)，v0保持不變，因而使開(kāi)關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這

38、也就是集電成霍爾開(kāi)關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應(yīng)強(qiáng)度b與輸出電壓v0之間的關(guān)系。a44e集成霍爾開(kāi)關(guān)是單穩(wěn)態(tài)型，由測(cè)量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線(xiàn)如圖 3.2(b)所示。測(cè)量時(shí) 在1、2兩端加5v直流電壓,在輸出端3與1之間接一個(gè)2kw的負(fù)載電阻，如圖3.3所示。圖3.3 集成霍爾開(kāi)關(guān)接線(xiàn)圖3.3 單片機(jī)的原理及應(yīng)用3.3.1 單片機(jī)原理簡(jiǎn)介單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括cpu(centralprocessingunit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器ram(randomaccess memory)、只讀存儲(chǔ)器rom(rea

39、d-onlymemory)、基本輸入/輸出(input/output)接口電路。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.4所示。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)芯片。在實(shí)際應(yīng)用中，通常很少將單片機(jī)直接和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 圖3.4 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1.中央處理器（cpu）中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運(yùn)算和控制功能。2.內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部ram）和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是由大量的寄存器所組成，其

40、中每一個(gè)寄存器就稱(chēng)為一個(gè)存儲(chǔ)單元。3.定時(shí)/計(jì)數(shù)器單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是同一結(jié)構(gòu)，只是計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事件，由單片機(jī)的外部電路提供計(jì)數(shù)信號(hào)；而定時(shí)器是由單片機(jī)內(nèi)部提供一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)信號(hào)。4.中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用的一種實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而大大提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。5.串行i/o接口串行i/o口的數(shù)據(jù)各位按順序傳輸，其特點(diǎn)是需要一對(duì)傳輸線(xiàn)，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。6.并行i/o接口并行i/o接口的數(shù)據(jù)所有位同時(shí)傳送。其特點(diǎn)是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線(xiàn)，因此傳送成本高

41、，適合動(dòng)態(tài)顯示。3.3.2 單片機(jī)的引腳功能介紹at89c52是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（eprom）和256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，at89c52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制場(chǎng)合應(yīng)用。圖3.5 89c52引腳圖at89c52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線(xiàn)，3個(gè)16位定時(shí)/

42、計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)具有振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。89c52管腳圖如圖3.5所示。89c52的主要管腳功能如下：p0.0p0.7：p0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o口，也是地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門(mén)電路，對(duì)端口p0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組

43、口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。p1.0p1.7：p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖極可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。p2.0p2.7：p2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖極可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口p2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。p3.0p3.7：p3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3的輸出緩沖極可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口p3寫(xiě)“1”

44、，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。ale：地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ale用于控制把p0口輸出的低8位地址鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ale是以晶振16的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部rom時(shí)，有效(低電平)，以實(shí)現(xiàn)外部rom單元的讀操作。：訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)rom的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)rom的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。rst：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即為有效，用以完成單

45、片機(jī)的復(fù)位初始化操作。xtall和xtal2：外接晶體引線(xiàn)端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線(xiàn)端用于外接石英晶體和電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。vss：地線(xiàn)。 vcc：+5v電源。以上是mcs-51單片機(jī)芯片40條引腳的定義及簡(jiǎn)單功能說(shuō)明。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。例如，mcs-51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)此數(shù)，因此就出現(xiàn)了需要與可能的矛盾。如何解決這個(gè)矛盾? “兼職”是唯一可行的辦法，即給一些信號(hào)引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號(hào)定義為引腳第一功能的話(huà)，則根據(jù)需要再定義的信號(hào)就是它的第二功能。下面介

46、紹一些信號(hào)引腳的第二功能。(1) p3 口線(xiàn)的第二功能。p3的8條口線(xiàn)都定義有第二功能，如表3.1所示表3.1 p3口引腳與第二功能引腳第二功能信號(hào)名稱(chēng)p3.0rxd串行數(shù)據(jù)接收p3.1txd串行數(shù)據(jù)發(fā)送p3.2外部中斷0申請(qǐng)p3.3外部中斷1申請(qǐng)p3.4t0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入p3.5t1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入p3.6外部ram寫(xiě)選通p3.7外部ram讀選通(2) eprom存儲(chǔ)器程序固化所需要的信號(hào)。有內(nèi)部eprom的單片機(jī)芯片(例如8751)，為寫(xiě)入程序需提供專(zhuān)門(mén)的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳以第二功能的形式提供的，即：編程脈沖：30腳(ale/)編程電壓(25v)：

47、31腳(/vpp)(3) 備用電源引入。mcs-51單片機(jī)的備用電源也是以第二功能的方式由9腳(rst/vpd)引入的。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部ram提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部ram中的信息不丟失。3.3.3 單片機(jī)中斷系統(tǒng)介紹在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，中斷部分的設(shè)計(jì)尤為重要，所謂中斷，是當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，cpu暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對(duì)發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后，cpu自動(dòng)返回原來(lái)的程序執(zhí)行。at89c52系列單片機(jī)的系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器i

48、e控制cpu是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；有中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ip安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各終端同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢(xún)邏輯確定其響應(yīng)次序。本次設(shè)計(jì)采用的外部中斷方式包括外部中斷0和外部中斷1，它們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由單片機(jī)的和輸入。外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求是低電平有效。只要在和引腳上出現(xiàn)有效低電平時(shí)，就激活外部中斷方式。脈沖觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求則是脈沖的負(fù)跳變有效。在這種方式下，在兩個(gè)相鄰機(jī)器周期內(nèi)，活引腳電平發(fā)生變化，即在第一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為高電平，第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。由此可見(jiàn)，在脈沖方式下，中斷請(qǐng)求信號(hào)的高電平

49、和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以使cpu采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計(jì)所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。1.中斷允許控制cpu對(duì)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ie控制的。ie的狀態(tài)可通過(guò)程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位設(shè)定為0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。cpu復(fù)位時(shí)，ie各位為0，禁止所有中斷。ie寄存器各位的定義如下。ex0（ie.0）外部中斷允許位；et0（ie.1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0中斷允許位；ex1（ie.2）外部中斷允許位；et1（ie.3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1中斷允許位；es（ie.4）串行口中斷允許位；ea（ie.7）cpu中斷允

50、許位。2.中斷優(yōu)先級(jí)控制at89c52單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ip中的相應(yīng)的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的。ip的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級(jí)中斷；某位設(shè)定為0.則相應(yīng)的中斷源為低優(yōu)先級(jí)中斷。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，ip各位清0，各中斷源同為低優(yōu)先級(jí)中斷。ip寄存器各位的定義如下：px0（ip.0）外部中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；pt0（ip.1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；px1（ip.2）外部中斷中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；pt1（ip.3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；ps（ip.4）串行口中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。3.3.4 單片機(jī)定時(shí)

51、/計(jì)數(shù)功能介紹at89c52單片機(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。tmod用于設(shè)置其工作方式；tcon用于控制其啟動(dòng)和中斷請(qǐng)求。1.工作方式寄存器tmod工作方式寄存器tmod用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。gate：門(mén)控位。gate=0時(shí)，只要用軟件使tcon中的tr0或tr1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；gate=1時(shí)，要用軟件tr0或tr1為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。：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。=0為定時(shí)模式； =1為計(jì)數(shù)模式。m1m2：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式，由m1m2進(jìn)行設(shè)置。本次設(shè)計(jì)tmod為90h，即選通定時(shí)/計(jì)

52、數(shù)器1、定時(shí)功能、工作方式1。工作方式16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。2.控制寄存器tcontf1（tcon.7）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置tf1為1。cpu響應(yīng)中斷后tf1由硬件自動(dòng)清零。t1工作時(shí)，cpu可隨時(shí)查詢(xún)tf的狀態(tài)。所以，tf1可用作查詢(xún)測(cè)試的標(biāo)志。tf1也可以用軟件置1或清零，同硬件置1或清零的效果一樣。tr1（tcon.6）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1運(yùn)行控制位。tr1置1時(shí)時(shí)，定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器t1開(kāi)始工作；tr1置0時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1停止工作。tr1由軟件置1或清0。tf0（tcon.5）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。tr0（tcon.4）：

53、定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0運(yùn)行控制位。3.3 其他器件的介紹3.3.1 存儲(chǔ)器的介紹at24c02是一個(gè)2k位串行cmose2prom。內(nèi)部含有256個(gè)8 位字節(jié)，atmel公司的先進(jìn)cmos技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。at24c02有一個(gè)16 字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器，該器件通過(guò)i2c總線(xiàn)接口進(jìn)行操作有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。at24c02支持i2c總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過(guò)器件地址輸入端 a0、a1和a2可以實(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)24c02器件連接到總線(xiàn)上。管腳圖如圖3.7所示。 圖

54、3.7 24c02管腳圖scl串行時(shí)鐘：at24c02串行時(shí)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(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。sda串行數(shù)據(jù)/地址：cat24wc02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。sda 是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線(xiàn)或（wire-or）。wp 寫(xiě)保護(hù)：如果wp管腳連接到vcc所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)，只能讀。當(dāng)wp管腳連接到vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。本次設(shè)計(jì)采用的24c02是為了防止掉電時(shí)里程數(shù)據(jù)的丟失，由于24c02的數(shù)據(jù)線(xiàn)和地址線(xiàn)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(xiàn)scl和sda與單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。在

55、軟件編程時(shí)采用程序包來(lái)控制24c02發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。3.3.2 74ls74芯片的介紹74ls74是d觸發(fā)器的一種,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即"0"和"1"，在一定的外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在cp脈沖的邊沿故又稱(chēng)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(shí)針到來(lái)前d端的狀態(tài)。d觸發(fā)器應(yīng)用很廣，可用做數(shù)字信號(hào)的寄存、移位寄存、分頻和波形發(fā)生器等。引腳圖如圖3.8所示。圖3.8 74ls74引腳圖在本題目中74ls74芯片

56、起分頻的作用。當(dāng)車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平脈沖，通過(guò)74ls74進(jìn)行二分頻后，定時(shí)器t1的開(kāi)啟時(shí)間為車(chē)輪轉(zhuǎn)1圈的時(shí)間，這樣就可以算出自行車(chē)的速度。分頻前后對(duì)比圖如圖3.9所示。圖3.9 分頻前后對(duì)比圖由圖可見(jiàn)，二分頻后的波形的高或地電平的時(shí)間正好是霍爾傳感器開(kāi)關(guān)的一個(gè)周期，霍爾傳感器輸出脈沖到，即接收到對(duì)圈數(shù)計(jì)數(shù)的脈沖。經(jīng)74ls74二分頻后的信號(hào)輸入到，內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器測(cè)得每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，通過(guò)計(jì)算即可得里程值和即時(shí)速度。3.3.3 74ls244芯片的介紹本次設(shè)計(jì)中的采用驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的芯片為74ls244，74ls244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，若單片機(jī)輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會(huì)導(dǎo)致顯示部分不能正常工作。所以在單片機(jī)輸出口先接入驅(qū)動(dòng)芯片74ls244，增大電流，使led能夠正常工作。其邏輯圖如圖3.9所示，可以看出74ls244由2組組成、每組由四路輸入