基于單片機自行車測速儀畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　基于單片機自行車測速儀</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。自行車的速度里程表能夠滿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的速度里程表的設(shè)計。以 AT

2、89C51 單片機為核心，A44E 霍爾傳感器測轉(zhuǎn)數(shù)，實現(xiàn)對自行車?yán)锍?速度的測量統(tǒng)計，采用 24C02 實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存里程信息，并能將自行車的里程數(shù)及速度用LED實時顯示。文章詳細介紹了自行車的速度里程表的硬件電路和軟件設(shè)計。硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。軟件部分用匯編語言進行編程，采用模塊化設(shè)計思想。該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計要求。&

3、lt;/p><p>　　關(guān)鍵字：里程/速度；霍爾元件；單片機；LCD顯示</p><p>　　Abstract: As living standards improve, bicycle is no longer just a regular transport, travel tools, but become the first choice for entertainment, rec

4、reation, exercise. Bike speed odometer to meet the most basic needs of the people, so that people can know the current speed, distance and other physical quantities. This paper focuses on a bicycle speed odometer design

5、based on Hall element. AT89C52 MCU core, A44E Hall sensor measuring speed, enabling the bicycle mileage/speed measurement and sta</p><p>　　Key words:</p><p>　　Mileage / speed; Hall element; Sing

6、le chip microcomputer; LCD</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 課題的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3

7、研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案2</p><p>　　2.2 單片機選擇3</p><p>　　2.3 時鐘芯片選擇3</p><p>　　2.4 溫度傳感器選擇3</p><p>　　2.5 測速傳感器選擇4&l

8、t;/p><p>　　2.6 顯示器選擇4</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計4</p><p>　　3.1 單片機外圍電路設(shè)計4</p><p>　　3.1.1 單片機介紹4</p><p>　　3.1.2 單片機外圍電路圖5</p><p>　　3.1.3時鐘電路的設(shè)計5</

9、p><p>　　3.1.4復(fù)位電路的設(shè)計6</p><p>　　3.2時鐘模版的設(shè)計7</p><p>　　3.2.1 時鐘芯片介紹7</p><p>　　3.2.2 DS1302硬件連接圖8</p><p>　　3.3 溫度模塊設(shè)計9</p><p>　　3.3.1 溫度傳感器介紹9&

10、lt;/p><p>　　3.3.2 DS18B20硬件連接圖9</p><p>　　3.4 速度模塊設(shè)計10</p><p>　　3.4.1 霍爾簡介10</p><p>　　3.4.2 霍爾傳感器的測溫原理10</p><p>　　3.5 顯示模塊設(shè)計11</p><p>　　3.5.1

11、 LCD芯片介紹12</p><p>　　3.5.2 LCD硬件連接圖12</p><p>　　3.6 主電路圖13</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計14</b></p><p>　　4.1 主程序設(shè)計14</p><p>　　4.2 計算速度里程程序設(shè)計14</p>

12、;<p>　　4.3 溫度顯示程序設(shè)計15</p><p>　　4.4 時鐘芯片程序設(shè)計16</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試17</b></p><p>　　5.1 Proteus軟件簡介17</p><p>　　5.2 Proteus軟件仿真18</p><p>

13、;　　5.3 測速電路調(diào)試18</p><p>　　5.3.1硬件調(diào)試18</p><p>　　5.3.2 軟件調(diào)試19</p><p><b>　　結(jié)束語20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　附錄2

14、2</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　自行車被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類在不斷的嘗試與研發(fā)過程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運動自行車，自行車發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂運動的用途。<

15、;/p><p>　　隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車的功用更強大，能給人們帶來更多的方便。自行車?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具也正是隨著這個要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時間顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。本設(shè)計采用了MCS-51系列單片機設(shè)計一種體積小、操作簡單

16、的便攜式自行車的速度里程表，它能自動地顯示當(dāng)前自行車行走的距離及運行的速度。 </p><p>　　1.2 課題的發(fā)展概況</p><p>　　隨著微型計算機可靠性提高和價格下降，用單片機測量電機轉(zhuǎn)速技術(shù)已經(jīng)成熟，但是這種技術(shù)目前主要還是用于工業(yè)生產(chǎn)方面，測速裝置用于生活中還是少之又少。欲提高測量精度，必須先測出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速，而原先在可控硅調(diào)速電路中采用的測速發(fā)電機方式已不能滿足要求，必須采

17、用數(shù)字測速的方法。轉(zhuǎn)速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有M法（測頻法）、T法（測周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測頻法）。轉(zhuǎn)速檢測方式采用霍爾脈沖法測量轉(zhuǎn)速有兩種簡單的方式。本設(shè)計采用頻率法，檢測的是輸入脈沖數(shù)，這種方式又稱頻率法。它測出一定時間內(nèi)外界所輸入的脈沖的個數(shù)。在控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。對測速裝置的要求是分辨能力強、高精度和盡可能短的檢測時間。所設(shè)計的基于霍爾元件的脈沖發(fā)生器要求具

18、有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能好等特點。</p><p>　　由于需要采用霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電機、手機和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場在未來幾年的增長較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場又不足以與上述幾個市場相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場份額是較為穩(wěn)定的，因為各種應(yīng)用電機的部件、節(jié)氣門位置的檢測、各種閥體位置的檢測、或者電磁感應(yīng)的位置都會用到霍爾傳感器。</p><p&g

19、t;　　國內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)有生產(chǎn)銷售類似的自行車測速儀里程表，有些簡單的產(chǎn)品功能比較單一，就是單單只有測速或里程的功能，然而一些復(fù)雜的產(chǎn)品除了測速和里程功能外，還集成了GPS全球定位、單次行車?yán)锍?、平均速度、時鐘、行車時間、車輪轉(zhuǎn)數(shù)。</p><p>　　1.3 研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要任務(wù)是利用霍爾元件、單片機等部件設(shè)計一個可用LED數(shù)碼管實時顯示里程和速度的自行車的速

20、度里程表。本文主要介紹了自行車的速度里程表的設(shè)計思想、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)計和軟件部分設(shè)計。</p><p>　　本文首先扼要對該課題的任務(wù)進行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計；繼而具體介紹了自行車的速度里程表的硬件設(shè)計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設(shè)計；然后闡述了該自行車的速度里程表的軟件設(shè)計，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計、顯示子程序的設(shè)計；最后針對仿真過

21、程遇到的問題進行了具體說明與分析，對本次設(shè)計進行了系統(tǒng)的總結(jié)。</p><p>　　本設(shè)計的具體要求如下：</p><p>　　(1) 對自行車進行實時速度的測量，顯示出速度值。</p><p>　　(2) 能夠計算單次使用自行車的路程。</p><p>　　(3) 能測量出當(dāng)前環(huán)境的溫度，以供使用者決定是否適宜進行運動。</p>

22、<p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1 方案選取</b></p><p>　　方案一：霍爾傳感器測量方案</p><p>　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)進行工作的？其核心元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的霍爾元件。本文介紹一種泵驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測量?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖3.1, 霍爾轉(zhuǎn)

23、速傳感器的接線圖如圖3.2 。</p><p>　　傳感器的定子上有2 個互相垂直的繞組A 和B, 在繞組的中心線上粘有霍爾片HA 和HB ,轉(zhuǎn)子為永久磁鋼,霍爾元件HA 和HB 的激勵電機分別與繞組A 和B 相連,它們的霍爾電極串聯(lián)后作為傳感器的輸出。</p><p>　　圖3.1 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 </p><p>　　方案二： 光電傳

24、感器 </p><p>　　整個測量系統(tǒng)的組成框圖如圖3.3所示。從圖中可見,轉(zhuǎn)子由一直流調(diào)速電機驅(qū)動,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無級調(diào)速。轉(zhuǎn)速信號由光電傳感器拾取, 使用時應(yīng)先在轉(zhuǎn)子上做好光電標(biāo)記,具體辦法可以是:將轉(zhuǎn)子表面擦干凈后用黑漆(或黑色膠布) 全部涂黑,再將一塊反光材料貼在其上作為光電標(biāo)記,然后將光電傳感器(光電頭) 固定在正對光電標(biāo)記的某一適當(dāng)距離處。光電頭采用低功耗高亮度LED ,光源為高可靠性可見紅光

25、,無論黑夜還是白天,或是背景光強有大范圍改變都不影響接收效果。光電頭包含有前置電路，輸出0—5V的脈沖信號。接到單片機89C51的相應(yīng)管腳上，通過89C51內(nèi)部定時/計時器T0、T1及相應(yīng)的程序設(shè)計，組成一個數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)工作原理</p><p>　　轉(zhuǎn)速是工程上一個常用的參數(shù)，旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速常以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示。其單位為 r／min。由霍爾元件及

26、外圍器件組成的測速電路將電動機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號，送至單片機STC89C51的計數(shù)器 T0進行計數(shù)，用T1定時測出電動機的實際轉(zhuǎn)速。此系統(tǒng)使用單片機進行測速，采用脈沖計數(shù)法，使用霍爾傳感器獲得脈沖信號。其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓盤上粘上兩粒磁鋼，讓霍爾傳感器靠近磁鋼，機軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生兩個脈沖，機軸旋轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號輸出。由霍爾器件電路部分輸出，成為轉(zhuǎn)速計數(shù)器的計數(shù)脈沖?？刂朴嫈?shù)時間，即可實現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值

27、對應(yīng)機軸的轉(zhuǎn)速值。單片機CPU將該數(shù)據(jù)處理后，通過LED顯示出來。</p><p><b>　　2.2 單片機選擇</b></p><p>　　單片機普遍認為是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機。系統(tǒng)所使用的是通用型單片機，它可以把可開發(fā)資源全部提供給使用者。</p>&

28、lt;p>　　單片機普遍認為是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機。</p><p>　　宏晶科技是新一代增強型8位單片微型計算機標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商宏晶科技是新一代增強型8位單片微型計算機標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商。STC系列的單片機現(xiàn)在在中國的51單片機市場上占有較大比例。STC MCU性能特點在于：89C系列：最高工作頻率

29、80M，F(xiàn)LASH程序儲存4K-64K，RAM數(shù)據(jù)儲存512B－1280B，內(nèi)部集成EEPROM 2K－16K及看門狗和專用復(fù)位電路，帶A/D功能。STC系列：單時鐘／機器周期。超小封裝。2-4路PWM，8-10位高速A/D轉(zhuǎn)換。FLASH程序儲存512B－12K，RAM數(shù)據(jù)儲存256B－512B，集成1K的EEPROM及硬件WDT，產(chǎn)品都有為低功耗且有ISP和IAP功能，強抗干擾和降低EMI性能。</p><p&g

30、t;<b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1電源電路設(shè)計</b></p><p>　　單片機正常工作電壓為5V，因此設(shè)計的電源電路主要是提供單片機工作電壓。圖3.1是為單片機提供電壓的電源電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機。</p><p>

31、;　　圖3.1 電源電路圖</p><p>　　三端集成穩(wěn)壓器LM7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用LM78\LM79系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便。</p><p>　　3.2 89C51單片機及相關(guān)電路</p><p>　　3.2.1 單片機介紹</p&

32、gt;<p>　　AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51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/計數(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

33、止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。</p><p>　　與MCS-51 兼容 、</p><p>　　·4K字節(jié)可編程FLASH存儲器</p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)　</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0

34、Hz-24MHz</p><p>　　·三級程序存儲器鎖定</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源</p><p>　　·可編程串行通道、低功耗的閑置和

35、掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。</p><p><b>　　3.1.2晶振電路</b></p><p>　　電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單

36、片機發(fā)出時鐘信號。</p><p>　　圖3.3是單片機的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個時鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz～24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20pF～100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。</p><p><b>

37、　　振蕩周期＝；</b></p><p><b>　　機器周期</b></p><p><b>　　指令周期＝。</b></p><p>　　XTAL1接外部晶體的一個引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振。在石英

38、晶體的兩個管腳加交變電場時，它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形，而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC

39、的輸出時鐘頻率fOSC為0.5MHz-16MHz，典型值為12MHz或者11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)fOSC的目的。</p><p>　　圖3.3 單片機晶振電路圖</p><p><b>　　3.2.3復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路的主要功能是使單片機進行初始化，在

40、初始化的過程中需要在復(fù)位引腳上加大于2個機器周期的高電平。復(fù)位后的單片機地址初始化為0000H，然后繼續(xù)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在復(fù)位電路中提供復(fù)位信號，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復(fù)位信號。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防在按鍵過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖3.4所示的 RC 復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。</p><p>　　圖3.4 復(fù)位電路圖</p

41、><p><b>　　3.3顯示電路</b></p><p>　　本方案采用128X64進行轉(zhuǎn)速的顯示，帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊； 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示

42、程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊12864是圖形點陣，可以顯示圖形和漢字也可以同時顯示字母和阿拉伯?dāng)?shù)字。</p><p><b>　　3.4霍爾簡介</b></p><p>　　根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點。A3144E系列單極高溫霍爾效應(yīng)集成傳感器是由穩(wěn)壓電源，霍爾電壓發(fā)

43、生器，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出放大器組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適用于矩形或者柱形磁體下工作?？蓱?yīng)用于汽車工業(yè)和軍事工程中。</p><p>　　3.4.1 霍爾傳感器</p><p>　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏傳感器。在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體通入電流I，若電流垂直磁場B，則在與磁場和電流都垂直的方向

44、上會出現(xiàn)一個電勢差Uh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強以及體積小、使用壽命長等一系列特點，因此被廣泛應(yīng)用于測量、自動控制及信息處理等領(lǐng)域?；魻栃?yīng)原理圖如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 霍爾效應(yīng)原理圖 </p><p>　　A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器(即硅

45、霍爾片)B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成，如圖2.5（a）所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍爾開關(guān)的三個引出端點。在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經(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門輸出。當(dāng)施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器

46、輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開 。當(dāng)施加的磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān) 。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動作。工作點與釋放點的差值一定，此差值稱為磁滯，在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(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)強度B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。

47、A44E集成霍爾開關(guān)是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖 2</p><p>　　圖3.9集成開關(guān)型霍爾傳感器</p><p><b>　　3.5 顯示屏選擇</b></p><p>　　由于設(shè)計中的需顯示英文字符，且顯示的數(shù)據(jù)比較多，所以不宜采用數(shù)碼管顯示。而應(yīng)該采用液晶屏顯示，現(xiàn)在液晶顯示屏種類繁多，12864、1602、MLO16

48、L等都是常用的液晶顯示屏。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計</b></p><p>　　主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個子程序之間的聯(lián)系任務(wù)，主程序是無限循環(huán)，主要的功能是完成單片機初始化，開關(guān)中斷，控制定時器等。</p><p>

49、　　信號的采集處理計算過程都是在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行。</p><p>　　4.2 計算速度里程程序設(shè)計</p><p>　　當(dāng)單片機獲取霍爾到傳感器所感應(yīng)的脈沖個數(shù)時，不能立馬算出自行車的速度和里程，要經(jīng)過數(shù)學(xué)計算后才能得出，系統(tǒng)中所默認車輪的直徑為2.2m，使用者是可以根據(jù)自己的自行車直徑更改程序里的數(shù)據(jù)。但是由于理論知識水平有限，沒能成功設(shè)計有外界輸入設(shè)定使用者的自行車車輪的直徑數(shù)。本

50、設(shè)計根據(jù)單片機每秒鐘接收的脈沖個數(shù)來計算自行車的速度。再將每秒的速度相加，就可得出自行車的里程。在Proteus上仿真得到的結(jié)果與計算結(jié)果完全相同。</p><p>　　程序設(shè)計流程圖如圖4.2所示</p><p>　　圖4.2計算速度里程流程圖</p><p>　　4.3 電路原理圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試&l

51、t;/b></p><p>　　5.1 Proteus軟件簡介</p><p>　　Proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計自動化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如

52、極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結(jié)果的影響，Proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計功能，同時可以仿真單片機和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如LED、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部

53、分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。一臺計算機、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實驗教程，就可相當(dāng)于一個設(shè)備先進的實驗室。以虛代實、以軟代硬，就建立一個完善的虛擬實驗室。在計算機上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機應(yīng)</p><p>　　5.2 Proteus軟件仿真</p><p>　　原理圖是在原理圖編輯窗口中的藍色方框內(nèi)繪制完成的，通過文件中

54、的新建設(shè)計選項，可以調(diào)整原理圖設(shè)計頁面大小。繪制原理圖時首先應(yīng)根據(jù)需要選取元器件，Proteus庫中提供了大量元器件原理圖符號，利用Proteus的搜索功能能很方便地查找需要的元器件。</p><p>　　首先根據(jù)需要選擇器件。單擊元器件列表窗口上邊的按鈕P，彈出元器件選擇窗口。在該窗口左上方的關(guān)鍵字欄內(nèi)鍵入AT89C51，窗口中間的結(jié)果欄將顯示出元器件庫中所有AT89C51單片機芯片，選擇其中的AT89C51，

55、窗口右上方將顯示出AT89C51圖形符號，同時顯示該器件的虛擬仿真模型，單擊確定按鈕后，AT89C51將出現(xiàn)在器件列表窗口。照此方法選擇所有需要的元器件。</p><p>　　器件選擇完畢后，就可以開始繪制原理圖。先用鼠標(biāo)從器件選擇窗口選中需要的器件，預(yù)覽窗口將出現(xiàn)該器件的圖標(biāo)。放置電源和地線端時，要從終端按鈕欄中選取。</p><p>　　5.3 測速電路調(diào)試</p>&l

56、t;p><b>　　5.3.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　(1) 排除邏輯故障</p><p>　　顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進行，首先將單片機與LCD顯示分離，這樣就可以用靜態(tài)方法先測試LCD顯示，用規(guī)定的電平加至位顯示的引腳，看顯示是否與理論上一致。不一致，一般為LCD顯示器接觸不良所致，必須找出故障，檢測單片機電路工作是否正常。對單片機進行編程

57、調(diào)試時，分為兩個步驟：第一，對其進行初始化。第二，將單片機與LCD結(jié)合起來，借助開發(fā)機，通過編制程序進行調(diào)試。若調(diào)試通過后，就可以編制應(yīng)用程序了。對于一些邏輯故障來說，這類故障往往是由于設(shè)計和焊接過程中的失誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。排除的方法是首先將焊接好的電路板認真對照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時利用數(shù)字萬用表的

58、短路測試功能，可以縮短排錯時間。</p><p>　　(2) 排除元器件失效</p><p>　　造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯誤。</p><p>　　(3) 排除電源故障</p><p>　　

59、在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成元件損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～4.8V之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機仿真器調(diào)試時，將會損壞仿真器等，有時會使應(yīng)用系統(tǒng)中的元件發(fā)熱損壞。</p><p><b>　　(4) 模塊化檢測</b></p><p>　　在LCD能夠正常顯示之后，分別對單片機的最小系統(tǒng)，D

60、S18B20模塊，DS1302模塊及速度模塊分別進行調(diào)試檢測</p><p>　　5.3.2 軟件調(diào)試</p><p>　　（1）proteus仿真軟件調(diào)試</p><p>　　首先，編程時應(yīng)采用模塊化編程，將各個模塊所應(yīng)實現(xiàn)的功能編寫子程序。然后對各個子程序進行檢測，直到各個模塊功能能夠正常工作為止。然后在proteus中進行仿真，直到仿真正常，則可以進行硬件電路

61、焊接。</p><p>　?。?）硬件電路中的軟件調(diào)試</p><p>　　即使仿真結(jié)果正常，只是說明程序基本無誤。但是應(yīng)用在實際硬件電路中卻不一定能夠正常工作，比如DS18B20溫度傳感器對時序要求很高，所以調(diào)試DS18B20是難點所在。在調(diào)試DS18B20時應(yīng)根據(jù)LCD的顯示狀態(tài)修改程序。</p><p><b>　　結(jié)束語</b><

62、/p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計與制作工作已經(jīng)全部完成，基本達到和滿足了預(yù)期的目的和要求。系統(tǒng)的調(diào)試與仿真結(jié)果基本符合設(shè)計要求。動態(tài)顯示、顯示內(nèi)容的實時更新等方面達到預(yù)期的目標(biāo)，但是由于時間倉促、條件有限，設(shè)計結(jié)果還存在一些缺陷，還存在諸如：顯示內(nèi)容的單一、數(shù)據(jù)波動、抗干擾能力差、霍爾傳感器的精度差、人性化設(shè)計不全面等等。通過此次畢業(yè)設(shè)計，學(xué)到了許多以前不了解的知識，積累了不少寶貴的經(jīng)驗。</p><

63、p>　　從選題到現(xiàn)在已經(jīng)有半年的時間了，這個設(shè)計主要經(jīng)歷了以下幾個過程：廣泛查閱資料、文獻綜述、總體思路的確定、方案的確定、設(shè)計制板及硬件電路的完成、軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的調(diào)試、還包括設(shè)計說明書的定稿，我認為整個過程是一個聯(lián)系非常緊密的過程，前一過程的結(jié)果為后一過程奠定了基礎(chǔ)。在整個過程中，本人不僅對單片機控制系統(tǒng)的每一個細節(jié)有了比較深入的掌握，而且對關(guān)于系統(tǒng)擴展的相關(guān)知識有了感性的認識，不僅掌握了大量的專業(yè)知識，更學(xué)會了系統(tǒng)模塊化設(shè)

64、計的基本思想。感謝老師。王老師認真的治學(xué)態(tài)度讓我由衷的欽佩。這段時間來，在王老師的教誨和悉心指導(dǎo)下圓滿地完成了畢業(yè)設(shè)計。不僅學(xué)習(xí)到了很多有用知識，而且懂得了許多做人的道理，相信這些對于以后的工作生活是大有裨益的。設(shè)計是在導(dǎo)師的認真關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的，在論文的選題、展開到論文的形成，導(dǎo)師也給予了充分的關(guān)心并傾注了大量的心血。在此向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂妥钪孕牡母兄x。</p><p><b>　　參考文獻&

65、lt;/b></p><p>　　[1] 樓然苗.51系列單片機設(shè)計實例[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2003.3</p><p>　　[2] 何立民.單片機高級教程-應(yīng)用與設(shè)計[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.1 </p><p>　　[3] 童詩白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[第四版][M].高等教育出版社，2001.1</p>&l

66、t;p>　　[4] 胡漢才.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999</p><p>　　[5] 樊尚春.傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.8</p><p>　　[6] 潘永雄.新編單片機原理與應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[7] 李學(xué)禮.基于Proteus的8051單片機實

67、例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[8] 李 華.單片機通用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999</p><p>　　[9] 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003：103-107</p><p>　　[10] 李全利.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京： 高等教育出版社，2004.<

68、;/p><p>　　[11] 樓然苗，李光飛. 51系列單片機設(shè)計實例[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社，2006.</p><p><b>　　附錄 主程序</b></p><p>　　$INCLUDE (REG52.INC) DISPBUF EQU 59H  ;顯示緩沖區(qū)從5AH開始 SecC

69、oun EQU 58H SpCoun EQU 56H ;速度計時器單元57H和58H，高位在前（57H單</p><p>　　元中） Count EQU 55H; 顯示時的計數(shù)器 SpCalc bit 00h ;要求計算速度的標(biāo)志，該位為1則主程序進行</p>

70、;<p>　　速度計算，然后清該位 Hidden EQU 16 ;消隱碼  ORG 0000H AJMP START ORG 1BH JMP TIMER1  ;定時中斷1入口</p><p>　　ORG 30HSTART:

71、60;MOV SP,#5FH  ;設(shè)置堆棧 MOV P1,#0FFH MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH ;初始化，所有顯示器、LED滅 MOV TMOD,#00010101B ;定時器T1工作于方式1，定時器0工作方式1，</p><p>　　計數(shù)器

72、0;MOV TH1,#HIGH(65536-3686) MOV TL1,#LOW(65536-3686) SETB TR1 SETB ET1  ;開定時器1中斷 SETB EA</p><p>　　LOOP: JNB SpCalc,LOOP ;如果未要求計算，轉(zhuǎn)本身循

73、環(huán)</p><p>　　;標(biāo)號： ＭＵＬＤ    功能：雙字節(jié)二進制無符號數(shù)乘法;入口條件：被乘數(shù)在R2、R3中，乘數(shù)在R6、R7中。;出口信息：乘積在R2、R3、R4、R5中。;影響資源：PSW、A、B、R2～R7    堆棧需求：  ２字節(jié) MOV R2,SpCoun MOV R3,SpCo

74、un+1 MOV R6,#0 MOV R7,#5  ;測得的數(shù)值是每秒計數(shù)值，轉(zhuǎn)為分（每一轉(zhuǎn)測</p><p>　　12次，故乘5而非60） CALL MULD</p><p>　　SEND: MOV SBUF,R2SLP1: JBC TI,SN1 &#

75、160;;是否送完？ AJMP SLP1SN1: MOV SBUF,R3SLP2: JBC TI,SN2 AJMP SLP2SN2: MOV SBUF,R4SLP3: JBC TI,SN3 AJMP SLP3SN3: MOV SBUF,R5SLP4: 

76、JBC TI,SN4 AJMP SLP4SN4:;標(biāo)號： ＨＢ２   功能：雙字節(jié)十六進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙字節(jié)ＢＣＤ碼整數(shù);入口條件：待轉(zhuǎn)換的雙字節(jié)十六進制整數(shù)在R6、R7中。;出口信息：轉(zhuǎn)換后的三字節(jié)ＢＣＤ碼整數(shù)在R3、R4、R5中。;影響資源：PSW、A、R2～R7    堆棧需求：  ２字節(jié) MOV A,R4&

77、#160;MOV R6,A MOV A,R5 MOV R7,A ;將乘得的結(jié)果送R6R7準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換，這里結(jié)果不可能超過2</p><p>　　字節(jié) CALL HB2</p><p>　　MOV DISPBUF,R3 ;最高位  MOV A,R4 

78、; ; ANL A,#0F0H  ;去掉低4位 SWAP A  ;將高4位切換到低4位 MOV DISPBUF+1,A</p><p>　　MOV A,R4 ANL A,#0FH MOV DISPBUF+2,A  MOV&

79、#160;A,R5 ANL A,#0F0H SWAP A MOV DISPBUF+3,A  MOV A,R5 ANL A,#0FH MOV DISPBUF+4,A  CLR SpCalc  ;清計算標(biāo)志 JMP LOOP