基于單片機(jī)自行車測(cè)速儀畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)自行車測(cè)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(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(jì)。以 AT

2、89C51 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?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)介紹了自行車的速度里程表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。&

3、lt;/p><p>　　關(guān)鍵字：里程/速度；霍爾元件；單片機(jī)；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(jì)2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案2</p><p>　　2.2 單片機(jī)選擇3</p><p>　　2.3 時(shí)鐘芯片選擇3</p><p>　　2.4 溫度傳感器選擇3</p><p>　　2.5 測(cè)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(jì)4</p><p>　　3.1 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)介紹4</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)外圍電路圖5</p><p>　　3.1.3時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)5</

9、p><p>　　3.1.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2時(shí)鐘模版的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.1 時(shí)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(jì)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(jì)10</p><p>　　3.4.1 霍爾簡(jiǎn)介10</p><p>　　3.4.2 霍爾傳感器的測(cè)溫原理10</p><p>　　3.5 顯示模塊設(shè)計(jì)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(jì)14</b></p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2 計(jì)算速度里程程序設(shè)計(jì)14</p>

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

13、;　　5.3 測(cè)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(yǔ)20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)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(guò)程中，將玩具式的木馬車轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)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(lè)運(yùn)動(dòng)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(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，人們希望自行車的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來(lái)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(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)量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。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

16、的便攜式自行車的速度里程表，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車行走的距離及運(yùn)行的速度。 </p><p>　　1.2 課題的發(fā)展概況</p><p>　　隨著微型計(jì)算機(jī)可靠性提高和價(jià)格下降，用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)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(cè)速裝置用于生活中還是少之又少。欲提高測(cè)量精度，必須先測(cè)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(cè)速發(fā)電機(jī)方式已不能滿足要求，必須采

17、用數(shù)字測(cè)速的方法。轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有M法（測(cè)頻法）、T法（測(cè)周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測(cè)頻法）。轉(zhuǎn)速檢測(cè)方式采用霍爾脈沖法測(cè)量轉(zhuǎn)速有兩種簡(jiǎn)單的方式。本設(shè)計(jì)采用頻率法，檢測(cè)的是輸入脈沖數(shù)，這種方式又稱頻率法。它測(cè)出一定時(shí)間內(nèi)外界所輸入的脈沖的個(gè)數(shù)。在控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。所設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、使用方便、性能好等特點(diǎn)。</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(jī)、手機(jī)和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場(chǎng)在未來(lái)幾年的增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場(chǎng)又不足以與上述幾個(gè)市場(chǎng)相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場(chǎng)份額是較為穩(wěn)定的，因?yàn)楦鞣N應(yīng)用電機(jī)的部件、節(jié)氣門位置的檢測(cè)、各種閥體位置的檢測(cè)、或者電磁感應(yīng)的位置都會(huì)用到霍爾傳感器。</p><p&g

19、t;　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)有生產(chǎn)銷售類似的自行車測(cè)速儀里程表，有些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品功能比較單一，就是單單只有測(cè)速或里程的功能，然而一些復(fù)雜的產(chǎn)品除了測(cè)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(shí)鐘、行車時(shí)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(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(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)。</p><p>　　本文首先扼要對(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的速度里程表的硬件設(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的速度里程表的軟件設(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)；最后針對(duì)仿真過(guò)

21、程遇到的問(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)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的具體要求如下：</p><p>　　(1) 對(duì)自行車進(jìn)行實(shí)時(shí)速度的測(cè)量，顯示出速度值。</p><p>　　(2) 能夠計(jì)算單次使用自行車的路程。</p><p>　　(3) 能測(cè)量出當(dāng)前環(huán)境的溫度，以供使用者決定是否適宜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。</p>

22、<p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 方案選取</b></p><p>　　方案一：霍爾傳感器測(cè)量方案</p><p>　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)進(jìn)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(dòng)軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)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(gè)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(lì)電機(jī)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(gè)測(cè)量系統(tǒng)的組成框圖如圖3.3所示。從圖中可見(jiàn),轉(zhuǎn)子由一直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速。轉(zhuǎn)速信號(hào)由光電傳感器拾取, 使用時(shí)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(duì)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(jiàn)紅光

25、,無(wú)論黑夜還是白天,或是背景光強(qiáng)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(hào)。接到單片機(jī)89C51的相應(yīng)管腳上，通過(guò)89C51內(nèi)部定時(shí)/計(jì)時(shí)器T0、T1及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，組成一個(gè)數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)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(gè)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(lái)表示。其單位為 r／min。由霍爾元件及

26、外圍器件組成的測(cè)速電路將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，送至單片機(jī)STC89C51的計(jì)數(shù)器 T0進(jìn)行計(jì)數(shù)，用T1定時(shí)測(cè)出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。此系統(tǒng)使用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速，采用脈沖計(jì)數(shù)法，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)軸的圓盤上粘上兩粒磁鋼，讓霍爾傳感器靠近磁鋼，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生兩個(gè)脈沖，機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)輸出。由霍爾器件電路部分輸出，成為轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖?？刂朴?jì)數(shù)時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值

27、對(duì)應(yīng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速值。單片機(jī)CPU將該數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)LED顯示出來(lái)。</p><p><b>　　2.2 單片機(jī)選擇</b></p><p>　　單片機(jī)普遍認(rèn)為是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)所使用的是通用型單片機(jī)，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(jī)普遍認(rèn)為是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)。</p><p>　　宏晶科技是新一代增強(qiáng)型8位單片微型計(jì)算機(jī)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(qiáng)型8位單片微型計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商。STC系列的單片機(jī)現(xiàn)在在中國(guó)的51單片機(jī)市場(chǎng)上占有較大比例。STC MCU性能特點(diǎn)在于：89C系列：最高工作頻率

29、80M，F(xiàn)LASH程序儲(chǔ)存4K-64K，RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)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：?jiǎn)螘r(shí)鐘／機(jī)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(chǔ)存512B－12K，RAM數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(qiáng)抗干擾和降低EMI性能。</p><p&g

30、t;<b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1電源電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓。圖3.1是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)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(jī)。</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(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便。</p><p>　　3.2 89C51單片機(jī)及相關(guān)電路</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)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(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，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(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

33、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。</p><p>　　與MCS-51 兼容 、</p><p>　　·4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器</p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)　</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0

34、Hz-24MHz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)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(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)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(shí)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(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單

36、片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　圖3.3是單片機(jī)的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)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(jī)器周期</b></p><p><b>　　指令周期＝。</b></p><p>　　XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)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(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英

38、晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，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(gè)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(shí)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(dá)到微調(diào)fOSC的目的。</p><p>　　圖3.3 單片機(jī)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(jī)進(jìn)行初始化，在

40、初始化的過(guò)程中需要在復(fù)位引腳上加大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位后的單片機(jī)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(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷復(fù)位信號(hào)。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(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。圖3.4所示的 RC 復(fù)位電路可以實(shí)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(jìn)行轉(zhuǎn)速的顯示，帶中文字庫(kù)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(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)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(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)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(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊12864是圖形點(diǎn)陣，可以顯示圖形和漢字也可以同時(shí)顯示字母和阿拉伯?dāng)?shù)字。</p><p><b>　　3.4霍爾簡(jiǎn)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(diǎn)。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(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。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(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，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向

44、上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)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?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3.8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(shì)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(gè)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(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門輸出。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器

46、輸出高電壓(相對(duì)于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時(shí)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(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(dòng)作。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)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(qiáng)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(cè)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(jì)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(jì)</b></p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序主要完成系統(tǒng)初始化操作及各個(gè)子程序之間的聯(lián)系任務(wù)，主程序是無(wú)限循環(huán)，主要的功能是完成單片機(jī)初始化，開關(guān)中斷，控制定時(shí)器等。</p><p>

49、　　信號(hào)的采集處理計(jì)算過(guò)程都是在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行。</p><p>　　4.2 計(jì)算速度里程程序設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)獲取霍爾到傳感器所感應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，不能立馬算出自行車的速度和里程，要經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算后才能得出，系統(tǒng)中所默認(rèn)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(shí)水平有限，沒(méi)能成功設(shè)計(jì)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(jì)根據(jù)單片機(jī)每秒鐘接收的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)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(jì)算結(jié)果完全相同。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4.2所示</p><p>　　圖4.2計(jì)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(jiǎn)介</p><p>　　Proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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(dá)30多個(gè)元件庫(kù)。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實(shí)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(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。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(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，Proteus軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，同時(shí)可以仿真單片機(jī)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(kù)，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、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(tái)計(jì)算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。以虛代實(shí)、以軟代硬，就建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)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(lán)色方框內(nèi)繪制完成的，通過(guò)文件中

54、的新建設(shè)計(jì)選項(xiàng)，可以調(diào)整原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面大小。繪制原理圖時(shí)首先應(yīng)根據(jù)需要選取元器件，Proteus庫(kù)中提供了大量元器件原理圖符號(hào)，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(kù)中所有AT89C51單片機(jī)芯片，選擇其中的AT89C51，

55、窗口右上方將顯示出AT89C51圖形符號(hào)，同時(shí)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(shí)，要從終端按鈕欄中選取。</p><p>　　5.3 測(cè)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(jìn)行，首先將單片機(jī)與LCD顯示分離，這樣就可以用靜態(tài)方法先測(cè)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L(zhǎng)CD顯示器接觸不良所致，必須找出故障，檢測(cè)單片機(jī)電路工作是否正常。對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程

57、調(diào)試時(shí)，分為兩個(gè)步驟：第一，對(duì)其進(jìn)行初始化。第二，將單片機(jī)與LCD結(jié)合起來(lái)，借助開發(fā)機(jī)，通過(guò)編制程序進(jìn)行調(diào)試。若調(diào)試通過(guò)后，就可以編制應(yīng)用程序了。對(duì)于一些邏輯故障來(lái)說(shuō)，這類故障往往是由于設(shè)計(jì)和焊接過(guò)程中的失誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。排除的方法是首先將焊接好的電路板認(rèn)真對(duì)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(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的

58、短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。</p><p>　　(2) 排除元器件失效</p><p>　　造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來(lái)時(shí)就已壞了另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無(wú)誤后，用替換方法排除錯(cuò)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(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)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(cè)</b></p><p>　　在LCD能夠正常顯示之后，分別對(duì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)，D

60、S18B20模塊，DS1302模塊及速度模塊分別進(jìn)行調(diào)試檢測(cè)</p><p>　　5.3.2 軟件調(diào)試</p><p>　?。?）proteus仿真軟件調(diào)試</p><p>　　首先，編程時(shí)應(yīng)采用模塊化編程，將各個(gè)模塊所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能編寫子程序。然后對(duì)各個(gè)子程序進(jìn)行檢測(cè)，直到各個(gè)模塊功能能夠正常工作為止。然后在proteus中進(jìn)行仿真，直到仿真正常，則可以進(jìn)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(shuō)明程序基本無(wú)誤。但是應(yīng)用在實(shí)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(duì)時(shí)序要求很高，所以調(diào)試DS18B20是難點(diǎn)所在。在調(diào)試DS18B20時(shí)應(yīng)根據(jù)LCD的顯示狀態(tài)修改程序。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b><

62、/p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作工作已經(jīng)全部完成，基本達(dá)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(jì)要求。動(dòng)態(tài)顯示、顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新等方面達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但是由于時(shí)間倉(cāng)促、條件有限，設(shè)計(jì)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(dòng)、抗干擾能力差、霍爾傳感器的精度差、人性化設(shè)計(jì)不全面等等。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)到了許多以前不了解的知識(shí)，積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><

63、p>　　從選題到現(xiàn)在已經(jīng)有半年的時(shí)間了，這個(gè)設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程：廣泛查閱資料、文獻(xiàn)綜述、總體思路的確定、方案的確定、設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書的定稿，我認(rèn)為整個(gè)過(guò)程是一個(gè)聯(lián)系非常緊密的過(guò)程，前一過(guò)程的結(jié)果為后一過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。在整個(gè)過(guò)程中，本人不僅對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的每一個(gè)細(xì)節(jié)有了比較深入的掌握，而且對(duì)關(guān)于系統(tǒng)擴(kuò)展的相關(guān)知識(shí)有了感性的認(rèn)識(shí)，不僅掌握了大量的專業(yè)知識(shí)，更學(xué)會(huì)了系統(tǒng)模塊化設(shè)

64、計(jì)的基本思想。感謝老師。王老師認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度讓我由衷的欽佩。這段時(shí)間來(lái)，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(jì)。不僅學(xué)習(xí)到了很多有用知識(shí)，而且懂得了許多做人的道理，相信這些對(duì)于以后的工作生活是大有裨益的。設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師的認(rèn)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(xiàn)&

65、lt;/b></p><p>　　[1] 樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)高級(jí)教程-應(yīng)用與設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.1 </p><p>　　[3] 童詩(shī)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(jī)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(jī)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(jī)實(shí)

67、例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[8] 李 華.單片機(jī)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(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：103-107</p><p>　　[10] 李全利.單片機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)時(shí)器單元57H和58H，高位在前（57H單</p><p>　　元中） Count EQU 55H; 顯示時(shí)的計(jì)數(shù)器 SpCalc bit 00h ;要求計(jì)算速度的標(biāo)志，該位為1則主程序進(jìn)行</p>

70、;<p>　　速度計(jì)算，然后清該位 Hidden EQU 16 ;消隱碼  ORG 0000H AJMP START ORG 1BH JMP TIMER1  ;定時(shí)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(shí)器T1工作于方式1，定時(shí)器0工作方式1，</p><p>　　計(jì)數(shù)器

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

73、環(huán)</p><p>　　;標(biāo)號(hào)： ＭＵＬＤ    功能：雙字節(jié)二進(jìn)制無(wú)符號(hào)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(cè)得的數(shù)值是每秒計(jì)數(shù)值，轉(zhuǎn)為分（每一轉(zhuǎn)測(cè)</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(hào)： ＨＢ２   功能：雙字節(jié)十六進(jìn)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(jìn)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(guò)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(jì)算標(biāo)志 JMP LOOP