基于單片機(jī)的自行車碼表設(shè)計Word

1、國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定維修電工技師論文（國家職業(yè)資格二級） 論文題目: 基于單片機(jī)的自行車碼表設(shè)計 姓 名： 陳常東 身份證號：準(zhǔn)考證號： 所在省市： 山東省日照市 所在單位： 日照市工業(yè)學(xué)校 基于單片機(jī)的自行車碼表設(shè)計陳常東日照市工業(yè)學(xué)校摘要：隨著人們生活水平的提高，健身又環(huán)保的戶外運動成為一種時尚，自行車騎行就是其中老少咸宜的運動。在騎行中，騎行者都希望知道當(dāng)前的時間、天氣，和自己的騎行速度、里程、騎行時間等信息，本設(shè)計采用干簧管檢測、單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)擴(kuò)展ds1302時鐘芯片提供時間數(shù)據(jù)、ds18b20芯片提供溫度數(shù)據(jù)，采用1602液晶屏作

2、為顯示器，可以綜合顯示上述信息，并設(shè)有按鍵進(jìn)行設(shè)置，以適應(yīng)不同的車輛，同時留出來部分i/o接口可升級系統(tǒng)或后續(xù)開發(fā)。關(guān)鍵字：單片機(jī) 干簧管 液晶 程序 當(dāng)前，人們的生活水平普遍提高，休閑時間越來越充裕，城市建設(shè)也越來越注意環(huán)境的保護(hù)，這就為休息日人們出行消遣提供了條件。在路途不是很遠(yuǎn)，交通比較順暢，而又風(fēng)和日麗的日子里，相當(dāng)一部分人會選擇既能健身又倡導(dǎo)環(huán)保主題的自行車騎行作為娛樂方式。在騎行中，騎行者都希望知道當(dāng)前的時間、溫度、自己的騎行速度、騎行時間、騎行里程以及能量消耗等信息，當(dāng)然市場上有各種碼表出售，功能有簡單也有很復(fù)雜的，使用上也很方便。但如果能自己制作一塊碼表，無疑更能增加騎行的樂趣

3、。 本文介紹了一款采用stc單片機(jī)、擴(kuò)展ds1302時鐘芯片、ds18b20溫度檢測和轉(zhuǎn)換芯片，采用干簧管做速度檢測，16*2字符型液晶顯示屏lcd1602顯示的碼表。一、系統(tǒng)總體設(shè)計方案1、設(shè)計要求總里程9999，單位km，占4個顯示位，可以輪流顯示或選擇顯示（用十進(jìn)制數(shù)）：本次騎行里程9999，單位km，占4個顯示位，可以輪流顯示或選擇顯示（用十進(jìn)制數(shù)）；測量間隔60分鐘以上視為新的騎行里程；當(dāng)前騎行速度 99，單位km/h，2個顯示位，選擇顯示或一直顯示；最大速度99，單位km/h，2個顯示位，選擇顯示或一直顯示；騎行時間當(dāng)前行駛累計時間，xx時xx分xx秒方式；時間溫度當(dāng)前的時間和環(huán)境

4、溫度，時間xxhxxm只顯示時分，24小時制，溫度為xx；電源使用一節(jié)手機(jī)鋰電池，體積小、結(jié)構(gòu)可靠，便于安裝及使用。2、方案分析1）速度測量原理假設(shè)車輪周長為c，測量自行車車輪轉(zhuǎn)過一圈的時間t，則速度v=c/t。也可以測量轉(zhuǎn)過多圈（如5圈）所用的時間取平均值。2）傳感器的選擇 速度傳感器有三種選擇：一是紅外對管，其優(yōu)點是測量精度高，缺點是安裝比較復(fù)雜和容易受外來光線、灰塵等的影響；二是開關(guān)型霍爾傳感器，霍爾傳感器的優(yōu)點是穩(wěn)定和安裝簡易，缺點是成本較高；三是干簧管，干簧管的優(yōu)點是成本低廉和安裝簡易，缺點是比較脆弱和不夠穩(wěn)定。本里程表選用干簧管作為傳感器。給干簧管套上熱縮管，可克服其脆弱的缺點；軟

5、件設(shè)計采用防抖可克服其不夠穩(wěn)定的缺點。3）顯示模塊的選擇里程表的顯示內(nèi)容以數(shù)字為主，但同時顯示時間、溫度、總里程、速度和騎行時間，顯示信息量較大。利用led數(shù)碼管可基本滿足使用要求，且成本較低。但數(shù)碼管的動態(tài)掃描的方式驅(qū)動數(shù)碼管，亮度太低，在陽光下幾乎看不見顯示內(nèi)容，失去使用價值，數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，又需要龐大的單片機(jī)i/o口開銷，或者需要擴(kuò)展芯片，增加的系統(tǒng)的復(fù)雜程度。且采用數(shù)碼管顯示的功耗高不適合以電池作為電源的設(shè)備。本設(shè)計采用lcd液晶顯示模塊。1602液晶顯示器在單片機(jī)設(shè)計中使用率較高，其具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，可以同時顯示2行各10個字符，基本可以滿足碼表的顯示需要。3

6、、功能和操作描述以at89s52型單片機(jī)為核心，實時測量并顯示自行車行駛過程中的各項參數(shù)，包括當(dāng)前時間、環(huán)境溫度，當(dāng)前騎行累計時間、當(dāng)前騎行累計里程、總騎行里程、當(dāng)前速度、最大速度、平均速度等，各參數(shù)同時或分屏顯示?？稍O(shè)置選擇自行車輪胎直徑，適應(yīng)不同的自行車，通用性好。同時設(shè)計了時鐘和溫度計功能，不安裝在自行車上時也可作為時鐘使用，升級設(shè)計可以增加鬧鐘或其他定時提醒功能，系統(tǒng)實用性高。1）操作說明碼表板面如上圖所示，包括電源2pin排針、干簧管3pin排針、液晶顯示器、液晶背光開關(guān)、電源開關(guān)、電源led指示燈、功能按鈕sw1-sw5、reset按鈕。接通電源或按reset后，顯示歡迎界面：2秒

7、后進(jìn)入設(shè)置界面，或者長按sw1進(jìn)入設(shè)置界面：從時間設(shè)置的小時設(shè)置開始，小時數(shù)字閃爍（可短按sw1切換下一設(shè)置）：按sw2-sw3分別加減當(dāng)前設(shè)置項后，短按sw1確認(rèn)并進(jìn)入下一項。接著進(jìn)入自行車輪胎半徑設(shè)置畫面：默認(rèn)設(shè)置為61cm，對應(yīng)24英寸自行車輪胎半徑。附：輪胎直徑大小英寸與厘米對照表英寸1618202224262828.5厘米4045505561667172按sw2、sw3從小到大從上表中選擇調(diào)整輪胎直徑后，短按sw1確認(rèn)并進(jìn)入下一項即重新開始時間設(shè)置，長按sw1退出設(shè)置，里程表開始工作。在正常工作中顯示主屏幕界面如下：按sw1-sw3任意按鍵循環(huán)顯示界面如下：在顯示上述界面時按下sw4

8、退出當(dāng)前顯示回到主界面。sw5按鍵備用以便系統(tǒng)初始化或升級。二、芯片選擇1、stc89c52rc芯片stc89c52rc是一款低功耗、高性能8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器,512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，4k字節(jié)的eeprom，掉電不丟失數(shù)據(jù)；有32條輸入輸出接口，一組全雙工串行口；內(nèi)部集成看門狗電路、三個16位內(nèi)部定時器/計數(shù)器、一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，可以提供4個外部中斷源；指令系統(tǒng)與intel的mcs51系列完全兼容，引腳排列(如右圖)也完全一致。另外stc89c52rc的工作電壓在3.3-5v之間，可以用單節(jié)手機(jī)鋰電池供電，同時支持低功耗模式，這一特點在移動設(shè)備中可以延長電

9、源的使用時間。該芯片的驅(qū)動能力也較強(qiáng)，其i/o口的灌電流可達(dá)8ma，足以驅(qū)動數(shù)碼管、液晶屏、蜂鳴器、小功率繼電器等設(shè)備而不需要額外的驅(qū)動模塊，極大的簡化的電路，提高了制作成功率和設(shè)備的可靠性。綜上所述，采用stc89c52rc的主要原因是：1）、程序空間足夠大，系統(tǒng)功能可以更豐富2）、有內(nèi)部eeprom，掉電不丟失數(shù)據(jù)，可以存儲更多的騎行信息3）、驅(qū)動能力強(qiáng)，不需要增加驅(qū)動電路4）、有isp功能，可以實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，調(diào)試升級方便5）、價格便宜，單價在5元左右，而且市場極易買到。 2、ds1302芯片ds1302是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘電路，它可以對年、

10、月、日、星期、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。 ds1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)包含讀寫、地址、數(shù)據(jù)等信息，在下一個周期就可以發(fā)送或接受相應(yīng)數(shù)據(jù)。選用ds1302的原因是： 1）、價格便宜，國產(chǎn)芯片的價格甚至不到1元 2）、電路簡單，與單片機(jī)可以直接接口 3）、編程簡單，可以讀取年月日時分秒等足夠的信息，單片機(jī)程序開銷小 4）、可加后備電池，便于保持時間。3、ds18b20芯片ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度

11、傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、接口簡單等優(yōu)點，特別適用于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號（提供9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片。選擇ds18b20是因為：1）、只需一條總線，接口簡單2）、直接接收溫度的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)處理簡單。4、1602lcd液晶顯示模塊字符型液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件。本碼表使用常見的1602字符型lcd模塊，可以顯示2行各16個字符，通過8條數(shù)據(jù)線和3個控制端來操作，同時有對比度調(diào)節(jié)和背光控制，也可以用開關(guān)獨立控制背光。本設(shè)計選用16

12、02液晶屏幕而不是數(shù)碼管的原因如下： 1）、程序設(shè)計簡單，只需發(fā)送數(shù)據(jù)即可保持顯示，不需反復(fù)掃描 2）、可同時顯示的信息量大 3）、lcd耗電少，適合以電池做為負(fù)載的設(shè)備。本設(shè)計使用1602也有幾點不足，1是成本比數(shù)碼管高，2是一般1602的工作電壓為5v，使用一塊手機(jī)鋰電池在低于4v時顯示效果不好，需要升級加升壓電路。5、干簧管干簧管是利用磁場信號來控制的一種線路開關(guān)元件。干式舌簧管以其結(jié)構(gòu)固有的特點，目前已被廣泛應(yīng)用到各種自動化和微型化的自動控制零件及通訊檢測設(shè)備中，作為開關(guān)量檢測元件。在碼表中，干簧管安裝在自行車前叉貼近輻條的支架上，磁鋼安裝在輻條上。當(dāng)磁鋼遠(yuǎn)離干簧管時，干簧管斷開，單片

13、機(jī)外部中斷0（p3.2）保持高電平。當(dāng)磁鋼靠近干簧管時，干簧管閉合，送一個下降沿信號給單片機(jī)的外部中斷0，產(chǎn)生一次中斷，程序計數(shù)車輪轉(zhuǎn)過一圈。三、硬件電路 電路圖見附錄1電路簡介如下：1、速度檢測部分 采用三線干簧管，分別接電源正負(fù)極和輸出的轉(zhuǎn)速信號。在磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時開關(guān)斷開，干簧管輸出高電平信號；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動，磁鐵轉(zhuǎn)過干簧管時開關(guān)閉合，輸出低電平信號。檢測到的車輪轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)直接送入單片機(jī)外部中斷0（p3.2），由軟件進(jìn)行計數(shù)和計算。2、單片機(jī)和顯示部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)lcd1602顯示模塊組成，單片機(jī)通過p0口送出8位地址信息和顯示數(shù)據(jù)，通過p2的部分端口選通和控制1602的顯示。顯示模

14、塊設(shè)置對比度調(diào)整電位器、背光燈開關(guān)可單獨調(diào)整和控制，后續(xù)升級可全部通過單片機(jī)進(jìn)行控制。本設(shè)計中1602部分和單片機(jī)公用電源，但stc單片機(jī)可以工作于3.5v電源，但lcd的工作電壓為5v，低于4v時顯示對比度就很低了，所以后續(xù)升級應(yīng)考慮增加升壓電路，以便于使用手機(jī)鋰電池供電。3、時間溫度部分 這一部分是ds1302和ds18b20的標(biāo)準(zhǔn)接法，各種資料很多，此處從略。四、程序參考1、程序功能框圖 2、程序流程圖見附錄23、部分參考程序見附錄3附錄1：碼表電路圖附錄2：程序流程圖附錄3：部分參考程序/*=主程序=*/void main()/com=0; /將按鍵接地，模擬外部中斷/wr=0;addr=0x0000; /設(shè)置讀取第一扇區(qū)首地址time=0;tmod=0x01;th0=(65535-50000)/256; /*1s定時用定時器0*/tl0=(65535-50000)%256;ea=1; /*開總中斷*/et0=1; /*開定時器0中斷*/tr0=1; /*起訂定時器0*/it0=1; /*設(shè)置外部中斷1為下降沿觸發(fā)*/ex0=1; /*開外部中斷1*/xdata=12000000;for(j=4;j>0;j-) /*每次上電讀取上次斷電前保存的數(shù)據(jù)，由0x2000開始一次讀8位數(shù)據(jù)*/num=byte_read