電動車?yán)锍趟俣葴y量系統(tǒng)的設(shè)計

- 1 - 目 錄 1 引言 .- 1 - 2 總體方案設(shè)計 .- 1 - 2.1 總體方案一 .- 2 - 2.2 總體方案二 .- 2 - 3 分電路設(shè)計和論證 .- 2 - 3.1 電源電路 .- 2 - 3.2 數(shù)據(jù)的采集及處理 .- 3 - 3.3 最小系統(tǒng) .- 8 - 3.4 報警系統(tǒng) . - 11 - 3.5 顯示系統(tǒng) . - 12 - 4 軟件設(shè)計 . - 14 - 4.1 程序流程圖 . - 14 - 4.2 程序 . - 17 - 5 軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試 . - 17 - 6 附錄 . - 19 - 7 參考文獻(xiàn) . - 24 - - 1 - 電動車?yán)锍趟俣葴y量系統(tǒng)的設(shè)計 摘要： 本文給出一種電動車?yán)锍趟俣葴y量系統(tǒng)的設(shè)計。該設(shè)計采用了 8051 單片機(jī)，紅外線傳感器， LED 數(shù)碼管顯示。通過紅外線傳感器采集數(shù)據(jù)，達(dá)到測量與顯示電動車的里程和速度。 關(guān)鍵詞： 8051 單片機(jī)；紅外線傳感器；速度及里程測量 1 引言 隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對于生活質(zhì)量的要求也日益增加，尤其是對健身的要求。電動車在中國普遍作為代步工具。而在國外，電動車卻是一項(xiàng)十分受歡迎的健身運(yùn)動。因?yàn)樗鼰o污染，價位低廉，老少皆宜 。而且在運(yùn)動過程中可以充分享受到大自然，對于忙碌的現(xiàn)代人來說，無疑是一種較好的放松方法。在中國這種情況也在慢慢發(fā)生變化。因此愛好電動車運(yùn)動的人十分需要一款裝置，以知道自己的運(yùn)動情況。并根據(jù)外界條件，如溫度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，已達(dá)到最佳運(yùn)動的效果。 隨著電動車?yán)锍瘫淼陌l(fā)展 ,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，讓人能清楚地知道當(dāng)前的速度、時間、里程等物理量。如佛山高明華勁電子公司的電動車?yán)锍瘫?MS-601,能動態(tài)顯示行駛里程、騎車時間、實(shí)時車 速等。 本設(shè)計中，我們以 8051 單片機(jī)為控制核心，采用霍爾傳感器檢測電動車輪胎的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，通過一定的抗干擾處理和計算后，由 LED 顯示電動車的里程。本設(shè)計中，計數(shù)的正確性決定了本裝置的精度，如何在復(fù)雜的環(huán)境中得到正確的計數(shù)脈沖，是本設(shè)計的難點(diǎn)，初步的解決辦法是在硬件上進(jìn)行合理的濾波，軟件上進(jìn)行一定的算法處理。其原理很簡單，因?yàn)檐囕喌闹睆揭阎?，車輪的圓周長便是恒定不變的。由此可以計算出每走一里路車輪要轉(zhuǎn)多少圈，這個數(shù)也是恒定不變的。因此只要能夠自動把車輪的轉(zhuǎn)數(shù)積累下來，然后除以每一里路對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)就可以得到行駛的 里程了。 本里程表的設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，顯示清晰，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。并且可進(jìn)行擴(kuò)充，加入時速表的功能，更加方便的了解你現(xiàn)在所處的情況。 設(shè)計一個電動車車輪半徑可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，用霍爾傳感器測定出電動車的里程和平均速度，并通過數(shù)碼管顯示出來的電動車?yán)锍瘫硐到y(tǒng)。 可測定電動車?yán)锍獭?可測定電動車的平均速度，并通過數(shù)碼管顯示出來。 要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計，就應(yīng)把整個電路分為幾大模塊。分別是單片機(jī)控制模塊，顯示模塊，鍵盤輸入模塊，報警模塊和串口下載模塊。先通過對各個模塊進(jìn)行設(shè)計、調(diào)試之后再將其組合起來進(jìn)行整機(jī) 調(diào)試。 首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計實(shí)現(xiàn)的功能，計算出各個電路元件的值，并逐一對各個元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對照出設(shè)計有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計的正確。 要實(shí)現(xiàn)該電路的設(shè)計，首要的就是要制定出設(shè)計的原理框圖，并在老師的指導(dǎo)和參照資料的條件下作出具體電路圖，選定實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)計的各種元器件。另外，還應(yīng)由必要的軟件幫助設(shè)計的完成。 2 總體方案設(shè)計 對同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下各種不同方案對同一目 的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較他們的優(yōu)劣，最終確定本次設(shè)計要采用的方案。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 2 - 2.1 總體方案一 這種方案采用 LCD 顯示模塊、供電模塊、信號采集模塊、報警模塊組成。通過霍爾傳感器將采集到的信號送到 52單片機(jī)，通過軟件編程對單片機(jī)進(jìn)行控制后，再通過 LCD 液晶顯示模塊顯示出電動車?yán)锍毯推骄俣?。系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。 圖 1 方案一原理框圖 2.2 總體方案二 本速度里程表系統(tǒng)由信號預(yù)處理電路、單片機(jī)、顯示電路、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。其中信號預(yù)處理電路包含信號放大、波形變換和波形整形。信號預(yù)處理電路中的放大器用于對待測信號進(jìn)行放大以降低對待測信號的幅度要求波形變換和波形整形電路則用來將放大的信號轉(zhuǎn)換成可與單片機(jī)接口的信號通過單機(jī)的設(shè)置可使引腳能夠?qū)?nèi)部定時器的工作進(jìn)行控制這樣能精確地測出加引腳的正脈沖寬度即測出脈沖信號的周期速度。顯示部分采用數(shù)碼管顯示。所得的數(shù)據(jù)采用總線并通過來存儲因 而節(jié)省了所需單片機(jī)的接口線和外圍器件同時也簡化了顯示部分的軟件編程。如圖 2所示。 8051數(shù)碼管顯示 報警 電源供電 信號輸入 圖 2 方案二原理框圖 對比兩個方案，方案一用 LCD 液晶顯示器來作為顯示模塊，而方案二采用八段數(shù)碼管。液晶顯示器比數(shù)碼管更貴，且對其進(jìn)行編程控制也更難。數(shù)碼管顯示更加直觀，控制也更容易。這樣即降低了成本同時也更方便對先好進(jìn)行采集。綜合以上所述，我們決定選擇方案二作為本次課程設(shè)計的方案。 3 分電路設(shè)計和論證 3.1 電源電路 （ 1） USB供電 由于從 USB的 4號引腳出 來的是 5V的直流電，故可以直接作為單片機(jī)供電電路無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 3 - 用，為了防止電流的反灌，加了一個二極管。 （ 2）用 7805 實(shí)現(xiàn)的全橋整流電路 電源總是電路設(shè)計不可缺少的部分。這次電源電路主要由電源變壓器 T、整流橋、濾波電容器 C1、 C2、 C3、 C4、 CW7805和二極管 D1 等組成。如圖 3所示。 1234T V in1GND2V o u t 3U3C20 . 1 u fC1C3C40 . 1 u f12J1C O N 212J2C O N 2圖 3 電源電路 因?yàn)槿珮蛘麟娐冯娫吹睦寐矢?,本次采用全橋整流電路。 3.2 數(shù)據(jù)的采集及處理 傳感器的設(shè)計 紅外傳感器 紅外技術(shù) 發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的 測量系統(tǒng) ，按照功能能夠分成五類：（ 1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（ 2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤；（ 3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（ 4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（ 5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或 者多個的組合。 紅外傳感器工作原理 （ 1）待測目標(biāo) 根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行 紅外系統(tǒng) 的設(shè)定。 （ 2）大氣衰減 待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。 （ 3）光學(xué)接收器 它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)天線，常用是物鏡。 （ 4）輻射調(diào)制器。對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的 干擾信號 。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 （ 5）紅外探測器 這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的 物理效應(yīng) 探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。 （ 6）探測器制 冷器 由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短 響應(yīng)時間 ，提高探測靈敏度。 （ 7） 信號 處理系統(tǒng)。將探測的信號進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 4 - （ 8）顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。 常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。 依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機(jī)理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的 原理 。 熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通 過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。 圖上所示為歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式 光電傳感器 ，這兩種傳感器主要用于事件檢測和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。 紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。 傳感器市場發(fā)展前景 咨詢公司 INTECHNOCONSULTING的 傳感器 市場報告顯示， 2008年全球 傳感器 市場容量為 506億美元，預(yù)計 2010年全球 傳感器 市場可達(dá) 600億美元以上。調(diào)查顯示， 東歐 、亞太區(qū)和加拿大成為 傳感器 市場增長最快的地區(qū)，而 美國 、德國、日本依舊是 傳感器 市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言， 傳感器 市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。 一些 傳感器 市場比如壓力 傳感器 、溫度 傳感 器 、流量 傳感器 、水平 傳感器 已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量 傳感器 、壓力 傳感器 、溫度 傳感器 的市場規(guī)模最大，分別占到整個 傳感器 市場的 21%、 19%和 14%。 傳感器 市場的主要增長來自于無線傳感器 、 MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機(jī)電系統(tǒng) )傳感器 、生物 傳感器 等新興 傳感器 。其中，無線 傳感器 在 2007-2010年 復(fù)合年增長率 預(yù)計會超過 25%。 目前，全球的 傳感器 市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出， 傳感器 領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基 礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代 傳感器 的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的 傳感器 市場，比如無線 傳感器 、 光纖 傳感器 、智能 傳感器 和金屬氧化傳感器 等新型 傳感器 的出現(xiàn)與 市場份額的擴(kuò)大。 紅外傳感器的類型 紅外線傳感器依動作可分為： (1) 將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。 (2) 利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因 PN 接合之光電動勢效果的量子型。 熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng)，其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer)，熱電堆 (Thermopile)及熱電 (Pyroelectric)元件。 熱型的優(yōu)點(diǎn)有：可常溫動作下操作，波長依存性 (波長不同感度有很大之變化者 )并不存在，造假便宜； 缺點(diǎn)：感度低、響應(yīng) 慢 (mS之譜 )。 量子型 的優(yōu)點(diǎn)：感度高、響應(yīng)快速 (S 之譜 )； 缺點(diǎn)：必須冷卻 (液體氮?dú)?) 、有波長依存性、價格偏高； 紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實(shí)上無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 5 - 不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為 36 37C，所放射出峰值為 9 10m的遠(yuǎn)紅外線，另外加熱至 400 700C的物體，可放射出峰值為 35m 的中間紅外線 。 壓力傳感器 壓力 傳感器 是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器。一般普通 壓力傳感器 的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。 或在一段連續(xù)的時間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任 意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用 壓電效應(yīng) 制造這樣的傳感器也稱為壓力傳感器。壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量輕，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著 MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展 ，而且其功耗小、可靠性高。 工作原理 半導(dǎo)體壓電阻型 半導(dǎo)體壓 電阻抗 擴(kuò)散壓力傳感器是在薄片表面形成半導(dǎo)體變形壓力，通過外力（壓力）使薄片變形而產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電 信號 。 靜電容量型 靜 電容 量型壓力傳感器，是將玻璃的固定極和硅的可動極相對而形成電容，將通過外力（壓力）使可動極變形所產(chǎn)生的靜電容量的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號。 （ E8Y的動作 原理 便是靜電容量方式，其他機(jī)種采用半導(dǎo)體方式）。 霍爾 傳感器 霍爾 傳感器 是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（ A.H.Hall， 18551938）于 1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo) 電流 體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種 霍爾元件 ，廣泛地應(yīng)用于 工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù) 及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定的 霍爾系數(shù) ，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率 等重要參數(shù)。 由霍爾 效應(yīng)的原理知，霍爾電勢的大小取決于： Rh為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān)； IC為霍爾元件的偏置電流； B為磁場強(qiáng)度； d為半導(dǎo)體材料的厚度。 對于一個給定的霍爾器件， Vh將完全取決于被測的磁場強(qiáng)度 B。 一個 霍爾元件 一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流 IC的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會產(chǎn)生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出；若精度要求高，則 基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的坡莫合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在 0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。 近年來，由于半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的新型集成霍爾元件。這類元件可以分為兩大類，一類是線性元件，另一類是開關(guān)類元件。 霍爾傳感器包括以下幾個系列： szxrdt霍爾傳感器， szxrdt霍爾電流變送器，szxrdt霍爾電流傳感器。 工作原理 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 6 - 霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式?；魻栯娏鱾?感器一般由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾器件、（次級線圈）和放大電路等組成。 1 直放式電流傳感器 眾所周知，當(dāng)電流通過一根長 導(dǎo)線 時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，它可以通過磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經(jīng)信號放大器放大后直接輸出，一般的額定輸出標(biāo)定為4V。 2 磁平衡式電流傳感器（閉環(huán)式） 磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測電流 Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償， 從而使霍爾器件處于檢測零 磁通 的工作狀態(tài)。 磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補(bǔ)償電流 Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補(bǔ)償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸 出逐漸減小。當(dāng)與 Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)生的磁場相等時， Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過 Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進(jìn)行補(bǔ)償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到 1s，這是一個動態(tài)平衡的過程。 理論基礎(chǔ) 流體中的霍爾效應(yīng)是研究 “磁流體發(fā)電 ”的理論基礎(chǔ)。 1） 電流傳感器 必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當(dāng)選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補(bǔ)償式），一般情況下， 2倍的過載電流持續(xù)時間不得超過 1分鐘。 （ 2） 電壓傳感器 必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個限流電阻 R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下， 2倍的過壓持續(xù)時間不得超過 1分鐘。 （ 3）電流電壓 傳感器 的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測電流高于電流傳感器的額定值時，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測電壓高于電壓傳感器的額定值時，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。當(dāng)被測電流低于額定值 1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。 （ 4）絕緣耐壓為 3KV的傳感器可以長期正常工作在 1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下 直流系統(tǒng) 中， 6KV的傳感器可以長期正常工作在 2KV及以下交流系統(tǒng)和 2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。 （ 5）在要求得到良好 動態(tài)特性 的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會影響動態(tài)特性。 （ 6）大電流 直流系統(tǒng) 中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減 小其值。 （ 7）傳感器抗外磁場能力為： 距離傳感器 5 10cm一個超過傳感器原邊電流值 2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應(yīng)大于5 10cm。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 7 - （ 8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應(yīng)使用圖介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。 （ 9）傳感器的磁飽和點(diǎn)和 電路 飽和點(diǎn)，使其有很強(qiáng)的過載能力 ，但過載能力是有時間限制的，試驗(yàn)過載能力時， 2倍以上的過載電流不得超過 1分鐘。 （ 10）原邊電流母線溫度不得超過 85 ，這是 ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。 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，安裝方便，功耗小， 頻率 高（可達(dá) 1MHZ），耐震動， 不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 霍爾線性器件的精度高、線性度好； 霍爾開關(guān) 器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá) m級）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的 工作溫度范圍 寬，可達(dá) 55 150 。 按照 霍爾器件 的功能可將它們分為 : 霍爾線性器件 和 霍爾開關(guān) 器件 。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為 :直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，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)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。 因紅外傳感器更為快捷且對實(shí)驗(yàn)沒有影響，且小型化、數(shù)字通信、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)故選擇紅外傳感器。 脈沖發(fā)生源 本設(shè)計采用了 ST1101紅外光電傳感器，進(jìn)行非接觸式檢測。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，傳感器將會輸出一個低電平，而當(dāng)沒有物體擋在中間時則輸出為高電平，從而形成一個脈沖。 該系統(tǒng)在自行車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鋁盤，在這個鋁盤的邊沿處挖出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。每當(dāng)鋁盤隨著后輪旋轉(zhuǎn)的時候，傳感器將向外輸出若干個脈沖。把這些脈沖通過一系列的波形整形成單片機(jī)可以識別的 TTL電平，即可算出輪子即時的轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)的信號預(yù)處理電路由二級電路構(gòu)成，第一級是有開關(guān)三極管組成的零偏置放大器 ,采用開關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應(yīng)。當(dāng)輸入信號為 零或者是負(fù)電壓時，三極管截止，電路輸出高電平；而當(dāng)輸入信號為正電壓時，三極管導(dǎo) 通，電路輸出低電平。預(yù)處理電路的第二級采用帶施密特觸發(fā)器的反相器來把放大器生成的單脈沖轉(zhuǎn)換成與 COMS電平相兼容的方波信號，同時將輸入信號加到單片機(jī)的 P3.4口上。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于 VT+，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。 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，波形的上升沿將明顯變壞，當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸?shù)淖杩共黄ヅ鋾r，在波形 的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，當(dāng)其他脈沖信號通過 導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。無論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發(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 VT+和 VT-設(shè)置得合適，均能受到滿 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 8 - 意的整形效果。 待測信號經(jīng)預(yù)處理電路后加至單片機(jī)的 P3.4 T0引腳可為單片機(jī)測量信號頻率提供有效的輸入信號。單片機(jī)通過檢測 P3.4 引腳電平來決定是否啟動測量頻率程序。當(dāng)該引腳為高電平時系統(tǒng)處于等待狀態(tài)要一直到該引腳出現(xiàn)低電平時才開始測 頻率。 我們可從硬件的鋁盤上知道兩個過孔之間在圓周上的距離。而這個距離 M正好為計算速度和距離起到了基本的數(shù)據(jù)儲備作用。同時可以從 TL0 寄存器知道在兩秒內(nèi)單片機(jī)檢測到的 N 個脈沖。而 MN 所得到的正是這兩秒內(nèi)鋁盤在圓周上所走得距離 S。此時假設(shè)在這個兩秒內(nèi)車子是勻速前進(jìn)的距離 S除以 2s的時間就可以大概的算出這 2s 內(nèi)鋁盤的線速度。再根據(jù)鋁盤與電動車的輪子保持著一樣的角速度得到鋁盤的線速度與輪子線速度的關(guān)系從而算出電動車在這 2s 的平均速度。 至于里程的計算根據(jù)速度計算的分析在得到 2s 內(nèi)鋁盤在其圓周上走過的 距離后。根據(jù)它與電動車輪子的圓周走過的距離有一定比例關(guān)系通過兩者角速度一樣的算法可以通過單片機(jī)的算出電動車在這兩秒內(nèi)走過的路程 S1。把這個路程 S1 與存儲器原來的里程數(shù)相加即可得到目前的總里程數(shù)。信號采集電路如圖 4所示。 R55KR12kU2O P T O I S O 1Q1N P N1 2U 1A4584R210KV C CV C CT0圖 4 信號采集處理電路 3.3 最小系統(tǒng) 8051單片微型計算機(jī) 簡稱為 單片 機(jī) ，又稱為微型控制器，是微型計算機(jī)的一個重要分支。 單片機(jī) 是 70年代中期發(fā)展起來的一種 大規(guī)模集成電路 芯片，是 CPU、RAM、 ROM、 I/O接口和 中斷系統(tǒng) 于同一硅片的器件。 80年代以來， 單片機(jī) 發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。如圖 3.4 引腳介紹 單片機(jī)的 40個引腳大致可分為 4類：電源、時鐘、控制和 I/O引腳。 電源 : （ 1） VCC-芯片電源，接 +5V； （ 2） VSS - 接地端； 2 時鐘 : XTAL1、 XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 3 控制線 : 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 9 - 控制線共有 4根， （ 1） ALE/PROG:地址鎖存允 許 /片內(nèi) EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存 P0口送出的低 8位地址 PROG功能：片內(nèi)有 EPROM的芯片，在 EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 （ 2） PSEN:外 ROM讀選通信號。 （ 3） RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 RST（ Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 VPD功能：在 Vcc掉電情況下，接備用電源。 （ 4） EA/Vpp:內(nèi)外 ROM選擇 /片內(nèi) EPROM編程電源。 EA功能：內(nèi)外 ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有 EPROM的 芯片，在 EPROM編程期間，施加編程電源 Vpp。 4 I/O線 80C51共有 4個 8位并行 I/O端口： P0、 P1、 P2、 P3口，共 32個引腳。 P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 各引腳如圖 5所示。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1 8051圖 5 8051 單片機(jī) 單片機(jī)最小系統(tǒng) ， RST 端保持高電平時間的長短與振蕩器起振時間有關(guān)而振蕩器起振時間與頻率有關(guān)。 10MHz時約 1ms； 1MHz 時約 10ms。因此只要保持 RST 端高電平的時間不小于 20ms,單片機(jī)便能可靠的復(fù)位。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組 成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復(fù)位電路。 1） 復(fù)位電路 無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是運(yùn)行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 10 - 復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個確定的初始值，并從這個狀態(tài)開始工作。 上電復(fù)位電路中，利用電容充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在電源接通瞬間， RST 引腳上的電位是高電平（ Vcc），電源接通后對電容進(jìn)行快速充電，隨著充電的進(jìn)行，RST引腳上的電位也會逐漸下降為低電平。只要保證 RST引腳上高電平出現(xiàn)的時間大于兩個機(jī)器周期，便可以實(shí)現(xiàn)正常 復(fù)位。 按鍵復(fù)位電路中，當(dāng)按鍵沒有按下時，電路同上電復(fù)位電路。如在單片機(jī)運(yùn)行過程中，按下 RESET鍵，已經(jīng)充好電的電容會快速通過 200電阻的回路放電，從而使得 RST引腳上的電位快速變?yōu)楦唠娖?，此高電平會維持到按鍵釋放，從而滿足單片機(jī)復(fù)位的條件實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位。如圖 6 所示 . R4100R34. 7KS1+ C310uR E SE TVC C圖 6 復(fù)位電路 2） 時鐘電路 單片機(jī)工作時，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時鐘信號控制下才能有序地進(jìn)行，時鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時鐘的。單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 內(nèi)部 時鐘方式的原理電路如圖 2-8所示。在單片機(jī) XTAL1和 XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為 024MHz，常用的晶振頻率有 6MHz、 12 MHz、 11.0592 MHz、 24 MHz等。一些新型的單片機(jī)還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用 2030pF的瓷片電容。 外部時鐘方式則是在單片機(jī) XTAL1引腳上外接一個穩(wěn)定的時鐘信號源，它一般適用于多片 單片機(jī)同時工作的情況，使用同一時鐘信號可以保證單片機(jī)的工作同步。 時序是單片機(jī)在執(zhí)行指令時 CPU發(fā)出的控制信號在時間上的先后順序。 8051單片機(jī)的時序概念有 4個，可用定時單位來說明，包括振蕩周期、時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。 振蕩周期：是片內(nèi)振蕩電路或片外為單片機(jī)提供的脈沖信號的周期。時序中 1個振蕩周期定義為 1個節(jié)拍，用 P表示。 時鐘周期：振蕩脈沖送入內(nèi)部時鐘電路，由時鐘電路對其二分頻后輸出的時鐘脈沖周期稱為時鐘周期。時鐘周期為振蕩周期的 2倍。時序中 1個時鐘周期定義為 1個狀態(tài)，用 S表示。每個狀態(tài)包括 2個節(jié) 拍，用 P1、 P2表示。 機(jī)器周期：機(jī)器周期是單片機(jī)完成一個基本操作所需要的時間。一條指令的無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 11 - 執(zhí)行需要一個或幾個機(jī)器周期。一個機(jī)器周期固定的由 6個狀態(tài) S1S6組成。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期。一般用指令執(zhí)行所需機(jī)器周期數(shù)表示。 8051單片機(jī)多數(shù)指令的執(zhí)行需要 1個或 2個機(jī)器周期，只有乘除兩條指令的執(zhí)行需要 4個機(jī)器周期。 了解了以上幾個時序的概念后，我們就可以很快的計算出執(zhí)行一條指令所需要的時間。例如：若單片機(jī)使用 12MHz的晶振頻率，則振蕩周期 =1/（ 12MHz）=1/12us，時鐘周期 =1/6us，機(jī)器周期 =1us，執(zhí)行一條單周期指令只需要 1us，執(zhí)行一條雙周期指令則需要 2us。如圖 7所示。 Y12MC1104C2104X1X2GND圖 7 時鐘電路 3.4 報警系統(tǒng) 本次報警電路采用蜂鳴器報警，當(dāng)即時速度超過預(yù)定值是蜂鳴器響，指示燈閃爍，提示應(yīng)該減速。 報警電路主要負(fù)責(zé)聲音報警和燈光報警。如圖 8所示。 L E DL S 1S P E A K E R+ 5 VQ2P N PR7220V C CR 1 71kR 1 810KR X DP 2 0圖 8 報警電路 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 12 - 3.5 顯示系統(tǒng) （ 1） LED液晶顯示器 通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)。可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號管、米字管、 矩陣 管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 結(jié)構(gòu) 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片按圖 12排列而成的。可實(shí)現(xiàn) 0 9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數(shù)字式 ”等 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電 路板上，每個反射腔底部的中心位置就是 LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好 30m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實(shí)封兩種。實(shí)封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號顯示）。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于 混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只 LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形 “可伐 ”框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。 （ 3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用 集成電路工藝 制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上 “魚眼透鏡 ”外殼。它們適用 于小型數(shù)字儀表中。 （ 4）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （ 5）矩陣管（發(fā)光二極管 點(diǎn)陣 ）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。 分類 （ 1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2 3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá) 12.7mm（ 0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百 mm。 （ 2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （ 3）按結(jié)構(gòu)分， 有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 （ 4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。 參數(shù) 由于 LED顯示器是以 LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于 LED顯示器內(nèi)含多個發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： 1發(fā)光強(qiáng)度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在 1.5 2.3間，最大不能超過 2.5。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 13 - 2脈沖正向電流 若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電 流為 IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于 IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 （ 2）數(shù)碼管 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動電路 來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動 ， 靜態(tài) 驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個 單片機(jī) 的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如 BCD碼二 -十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O端口多，如驅(qū)動 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40根 I/O端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51單片機(jī)可用的 I/O端口才 32個呢：），實(shí)際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動態(tài)顯示驅(qū)動 ， 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是 單片機(jī) 中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形 碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非 同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗 更低。 數(shù)碼顯示是一個占用 IO資源較多、程序設(shè)計較復(fù)雜的模塊。在設(shè)計時，應(yīng)從IO占用與軟件復(fù)雜程度兩方面考慮。數(shù)碼管顯示器的 8個筆劃段 a-hp同名端連在一起，而每一位數(shù)碼管顯示器的公共端（ 1， 2， 3， 4）各自獨(dú)立地受三極管控制。CPU向字段輸出口送出字形碼 時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于數(shù)碼管的公共端，而這一端是由 74LS164控制的，所以我們只要控制 164的輸出數(shù)據(jù)就可以決定何時顯示哪一位了。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的公共端，使各個顯示器輪流點(diǎn)亮。 在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。圖中 100歐電阻起限流作用 ，保護(hù)發(fā)光二極管。電阻值越小，發(fā)光二極管越亮。 2K電阻是位選端限流電阻，保護(hù)位選三極管。 這里的數(shù)碼管是共陽極型。數(shù)碼管上顯示一些符號，必須給數(shù)碼管的筆形口接低電平信號，給要顯示的位公共端送高電平，相應(yīng)位的數(shù)碼管就可以顯示所要的符號。 數(shù)碼管動態(tài)顯示程序包含顯示數(shù)字、部分字母符號、小數(shù)點(diǎn)、數(shù)碼管閃爍、數(shù)碼管消隱等。其它程序輸出到顯示程序的數(shù)據(jù)既可以是 BCD碼、二進(jìn)制碼、 ASCII碼、自定義顯示碼等。假設(shè)顯示的符號與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系如 表 1。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） - 14 - 顯示符號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 數(shù)據(jù) 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 顯示符號 A B C D E F H 全亮 全暗 - 數(shù)據(jù) 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H 11H 12H 13H 表 1 數(shù)碼管顯示符號與數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系 由 硬件電路工作原理可知，為了顯示穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，每秒必須顯示數(shù)據(jù) 50次以上，才能達(dá)到預(yù)期目的。 首先設(shè)計一個能顯示一位數(shù)的程序，然后重復(fù)執(zhí)行這段程序，并改變所顯示的內(nèi)容。由上一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可知，可把位選數(shù)據(jù)的輸出用兩種方法實(shí)現(xiàn)：位選數(shù)據(jù)每顯示一位送一字節(jié)；位選數(shù)據(jù)每 顯示一位送一位二進(jìn)制數(shù)。 因?yàn)閿?shù)碼管消耗電力比液晶多一點(diǎn)，但是數(shù)碼管顯示更加清晰，更加適合在白天等強(qiáng)光條件下顯示。液晶極其省電，但是使用有溫度范圍限制，且因是反光式的，在外界光線很明亮的情況下很容易看不清楚。 本次設(shè)計采用的是數(shù)碼管動態(tài)顯示。如圖 9所示。 4 7 0com1com1com2com2com3com3com4com4dpdpggffeeddccbbaaR?C O M P O N E N T _ 1V C CP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 1 3P 1 2P 1 1P 1 0圖 9 顯示系統(tǒng) 4 軟件設(shè)計 4.1 程序流程圖 在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、自行車?yán)锍毯退俣鹊某跏蓟?、中斷向量的設(shè)計以及開中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動 /清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并對它 們進(jìn)行初始化。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計程和計速等不同的操作。 P1.0和 P1.1口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。 P1.2、 P