應(yīng)用霍爾集成傳感器測量轉(zhuǎn)速電路設(shè)計黃河科技學(xué)院課程設(shè)計8

1、課程設(shè)計說明書 第 I頁應(yīng)用霍爾集成傳感器測量轉(zhuǎn)速電路設(shè)計摘摘 要要本文介紹了霍爾傳感器測速的原理，設(shè)計了基于單片機 AT89C51 的測量車速系統(tǒng)。完成了車速測量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、霍爾傳感器測量電路的設(shè)計、顯示電路的設(shè)計。測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和車軸同軸連接，車軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個數(shù)，由霍爾器件電路部分輸出幅度為 12V 的脈沖。經(jīng)光電隔離器后成為輸出幅度為 5V 轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器的計數(shù)脈沖?？刂贫〞r器計數(shù)時間，即可實現(xiàn)對車速的測量。在顯示電路設(shè)計中，通過 1602 實現(xiàn)在 LCD 上直觀地顯示車輪的轉(zhuǎn)速值。與軟件配合，實現(xiàn)了顯示、報警功能。關(guān)鍵詞：車速測量，霍爾傳感器，單片機，89C5

2、1，LCD課程設(shè)計說明書 第 II頁目 錄1 內(nèi)容及要求.11.1 設(shè)計內(nèi)容 .11.2 設(shè)計要求 .12 霍爾傳感器測量車速系統(tǒng)硬件設(shè)計.12.1 測量車速系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計.12.1.1 總體硬件設(shè)計.12.1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計.32.2 霍爾傳感器測量電路設(shè)計 .42.2.1 霍爾元件.42.2.2 霍爾傳感器測量原理.52.2.3 轉(zhuǎn)速測量方法.52.2.4 反相器 74LS14.62.2.5 光電耦合器.62.2.6 蜂鳴器.82.3 單片機 AT89C51 .82.3.1 AT89C51 芯片2.82.3.2 定時器.92.3.3 外部中斷.102.4 顯示電路設(shè)計 .112.4.

3、1 1602 字符型 LCD 簡介.112.4.2 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能.112.4.3 顯示模式.143 霍爾傳感器測量車速系統(tǒng)軟件設(shè)計.143.1 設(shè)計思想.14課程設(shè)計說明書 第 III頁3.2 總體軟件流程.144 設(shè)計中的問題及解決辦法.154.1 出現(xiàn)的問題 .154.2 解決方法 .15總 結(jié).17致 謝.18參考文獻.19附錄一 完整電路圖.20附錄二 源程序代碼.21課程設(shè)計說明書 第 1頁1 內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計內(nèi)容霍爾傳感器一般由霍爾元件和磁鋼組成，當(dāng)霍爾元件和磁鋼相對運動時，就會產(chǎn)生脈沖信號，根據(jù)磁鋼和脈沖數(shù)量就可以計算轉(zhuǎn)速，進而求出車速?，F(xiàn)要求設(shè)計一

4、個測量系統(tǒng)，在小車的適當(dāng)位置安裝霍爾元件及磁鋼，使之具有以下功能：1）LED 數(shù)碼管顯示小車的行駛距離（單位：cm） 。2）具有小車前進和后退檢測功能，并用指示燈顯示。3）記錄小車的行駛時間，并實時計算小車的行駛速度。4）距離測量誤差2cm。5）其它。1.2 設(shè)計要求1）掌握傳感器的工作原理及相應(yīng)的輔助電路設(shè)計方法1。2）獨立設(shè)計原理圖及相應(yīng)的硬件電路。3）設(shè)計說明書格式規(guī)范，層次合理，重點突出。并附上詳細的原理圖。2 霍爾傳感器測量車速系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 測量車速系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計2.1.1 總體硬件設(shè)計使用單片機測量車速的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。該系統(tǒng)包括霍爾傳感器、隔離整形電路、主

5、CPU、顯示電路、報警電路及電源等部分。課程設(shè)計說明書 第 2頁圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖其測量過程是測量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器和小車車軸同軸連接，車軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定量的脈沖個數(shù)，由霍爾器件電路輸出。經(jīng)過電耦合器后，即經(jīng)過隔離整形電路后，成為轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器的計數(shù)脈沖。同時霍爾傳感器電路輸出幅度為 12V 的脈沖經(jīng)光電耦合后降為 5V，保持同單片機 AT89C51 邏輯電平相一致，控制計數(shù)時間，即可實現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)值對應(yīng)車軸的轉(zhuǎn)速值。主 CPU 將該值數(shù)據(jù)處理后，在 LCD 液晶顯示器上顯示出來。一旦轉(zhuǎn)動方向改變，CPU 通過喇叭和轉(zhuǎn)燈發(fā)出聲、光報警信號。1.傳感器部分主要分為兩個部分。第一部分是利用

6、霍爾器件將小車的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號。霍爾測速模塊由鐵質(zhì)的測速齒輪和帶有霍爾元件的支架構(gòu)成。測速齒輪如圖 2-2 所示，齒輪厚度大約 2mm，將其固定在待測車輪的轉(zhuǎn)軸上。將霍爾元件固定在距齒輪外圓1mm 的探頭上，霍爾元件的對面粘貼小磁鋼，當(dāng)測速齒輪的每個齒經(jīng)過探頭正前方時，改變了磁通密度，霍爾元件就輸出一個脈沖信號。第二部分是使用六反相器和光耦，將傳感器輸出的信號進行整形隔離，減少計數(shù)的干擾。測速齒輪 霍爾元件圖 2-2 轉(zhuǎn)速變換裝置小車霍爾傳感器整形隔離單片機AT89C51報警LED電源課程設(shè)計說明書 第 3頁2.處理器采用 AT89C51 單片機作為系統(tǒng)的處理器。3.顯示部分該部分有兩個功

7、能，在正常情況下，通過 LCD 液晶顯示器顯示當(dāng)前的頻率數(shù)值，當(dāng)小車的轉(zhuǎn)動方向改變后，通過蜂鳴器進行報警。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。2.1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計實際測量時，要把霍爾傳感器固定在測速小車的車輪上，與霍爾探頭相對的小車的軸上固定著一片磁鋼塊，車輪每轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器便發(fā)出一個脈沖信號，將此脈沖信號接到開發(fā)的多功能實驗板上的 P3.20INT上，設(shè)定0 定時，每分鐘所計的進入 P3.2 的脈沖個數(shù)即為車輪的轉(zhuǎn)速。由于在虛擬仿真電路圖中，沒有車輪及傳感器，所以

8、就直接用一個脈沖信號代替，電路圖如圖 2-3 所示。圖 2-3 總體硬件電路圖課程設(shè)計說明書 第 4頁2.2 霍爾傳感器測量電路設(shè)計2.2.1 霍爾元件根據(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。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；魻杺鞲衅?A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，其工作溫度范圍可達-40150。它由電壓調(diào)整電路、反相電源保護電路、霍爾元件、溫度補償電路、微信號放大器、施密特觸發(fā)器和 OC 門輸出極構(gòu)成，通過

9、使用上拉電阻可以將其輸出接入 CMOS 邏輯電路。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點，有兩種封裝形式，一種是 3 腳貼片微小型封裝，后綴為“LH”；另一種是 3 腳直插式封裝，后綴為“UA”。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)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?；魻杺鞲衅鞯耐庑螆D和與磁場的作用關(guān)系如圖 2-4 所示。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用?；魻栐痛配?管腳圖圖 2-

10、4 霍爾傳感器的外形圖課程設(shè)計說明書 第 5頁該霍爾傳感器的接線圖如圖 2-5 所示。圖 2-5 霍爾傳感器的接線圖2.2.2 霍爾傳感器測量原理測量車速的第一步就是要將車輪的轉(zhuǎn)速表示為單片機可以識別的脈沖信號，從而進行脈沖計數(shù)。霍爾器件作為一種轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的傳感器，它有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便等優(yōu)點，因此選用霍爾傳感器檢測脈沖信號，其基本的測量原理如圖 2-6 所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，帶動傳感器運動，產(chǎn)生對應(yīng)頻率的脈沖信號，經(jīng)過信號處理后輸出到計數(shù)器或其他的脈沖計數(shù)裝置，進行轉(zhuǎn)速的測量。圖 2-6 霍爾器件測速原理2.2.3 轉(zhuǎn)速測量方法 轉(zhuǎn)速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)

11、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)。由于轉(zhuǎn)速是以單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來衡量，在變換過程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運動。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在車輪轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。脈沖信號的周期與車輪的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系：課程設(shè)計說明書 第 6頁n=PT60 (2-1)式中：n 為車輪轉(zhuǎn)速；P 為車輪轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)；T 為輸出方波信號周期。根據(jù)式(2-1)即可計算出小車的轉(zhuǎn)速7。

12、霍爾器件是由半導(dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場 B，在沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運動，結(jié)果在器件的兩個側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢。其大小和外磁場及電流大小成比例?；魻栭_關(guān)傳感器由于其體積小，無觸點，動態(tài)特性好，使用壽命長等特點，故在測量轉(zhuǎn)動物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。2.2.4 反相器 74LS1474LS14 是一個 6 反相器，引腳定義如圖 2-7 所示：A 端為輸入端，Y 端為輸出端，一片芯片一共 6 路，即 1，3，5，9，11，13 為輸入端，2，4，6，8，10，12 為輸出端，輸出結(jié)果與輸入結(jié)果反相。即如果輸入端為高電平，那么輸出為低電平。如果輸入

13、低電平，輸出為高電平。圖 2-7 反相器引腳圖2.2.5 光電耦合器光電耦合器，是近幾年發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體光電器件，由于它具有體積小、壽命長、抗干擾能力強、工作溫度寬及無觸點輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，被廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域及工業(yè)自動控制領(lǐng)域中，它可以代替繼電器、變壓器、斬波器等，而用于隔離電路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯電路、過流保護、長線傳輸、高壓控制及電平匹配等。課程設(shè)計說明書 第 7頁光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電光電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常

14、見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。光電耦合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器分為很多種類，圖 2-8 所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。圖 2-8 最常用的光電耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖當(dāng)電信

15、號送入光電耦合器的輸入端時，發(fā)光二極管通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE 導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號，發(fā)光二極管不亮，光敏三極管截止，CE 不通。對于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“0”。若基極有引出線則可滿足溫度補償、檢測調(diào)制要求。這種光耦合器性能較好，價格便宜，因而應(yīng)用廣泛。光電耦合器的接線原理如圖 2-9 所示。圖 2-9 光電耦合器接線原理課程設(shè)計說明書 第 8頁2.2.6 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、

16、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。報警器的種類很多，比如：揚聲器、蜂鳴器等，本設(shè)計中選用電磁式蜂鳴器作為報警器。圖 2-10 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。圖 2-10 電磁式蜂鳴器2.3 單片機 AT89C51單片機(Single-Chip-Microcomputer)又稱為單片微控制器，其基本結(jié)構(gòu)是將微型計算機的基本功能部件：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入口、輸出口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等全部集中在一個半導(dǎo)體芯

17、片上。 單片機結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，在硬件、指令系統(tǒng)及 I/O 能力等方面都有獨到之處，具有較強而有效的控制功能。雖然單片機只是一個芯片，但無論從組成還是從其邏輯功能上來看，都具有微機系統(tǒng)的含義。另一方面，單片機畢竟是一個芯片，只有外加所需的輸入、輸出設(shè)備，才可以構(gòu)成實用的單片機應(yīng)用系統(tǒng)11。2.3.1 AT89C51 芯片2課程設(shè)計說明書 第 9頁AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密

18、度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容12。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價格低廉的方案。其引腳圖如圖 2-11 所示。圖 2-11 AT89C51 引腳圖2.3.2 定時器8051 單片機內(nèi)部有兩個 16 位可編程定時器/計數(shù)器，記為 T0 和 T1。它的工作方式可以通過指令對相應(yīng)的特殊功能寄存器編程來設(shè)定，或作定時器用，或作外部事件計時器用。定時器/計數(shù)器在硬件上由雙字節(jié)加法計數(shù)器 TH 和 TL 組成。作定時器使用時，計數(shù)脈沖由單

19、片機內(nèi)部振蕩器提供，計數(shù)頻率為 fOSC/12,每個機器周期加 113。8051 單片機定時器/計數(shù)器的工作方式由特殊功能寄存器 TMOD 編程決定，定時器/計數(shù)器的啟動運行由特殊功能寄存器 TCON 編程控制。不論用作定時器還是計數(shù)器，每當(dāng)產(chǎn)生溢出時，都會向 CPU 發(fā)出中斷請求。單片機的定時器的工作原理是利用了寄存器的溢出來觸發(fā)中斷的,所以在寫定時器的時候就要去算計數(shù)的增量,再根據(jù)單片機的課程設(shè)計說明書 第 10頁晶振的頻率就可以算出確定的時間了。定時器主要用到了 2 個寄存器,一個為 TCON,另一個為 TMOD。TCON 是用來控制定時器的啟動與停止的。TMOD 是用來設(shè)置定時器的模式

20、的。8051 單片機的定時器/計數(shù)器是可編程的，在進行定時或計數(shù)操作之前要進行初始化編程。通常 8051 單片機定時器/計數(shù)器的初始化編程包括如下幾個步驟:1.確定工作方式，即給方式控制寄存器 TMOD 寫入控制字。2.計算定時器/計數(shù)器初值,并將初值寫入 TH 和 TL。3.根據(jù)需要對中斷控制寄存器 IE 置初值，決定是否開放定時器中斷。4.使運行控制寄存器 TCON 中的 TR0 或 TR1 置“1”，啟動定時器/計數(shù)器。在初始化過程中，要設(shè)置定時或計數(shù)的初始值，這時需要進行一點運算。由于計數(shù)器是加法計數(shù)，并在溢出時產(chǎn)生中斷，因此初始值不能是所需要的計數(shù)模值，而是要從最大計數(shù)值減去計數(shù)模值

21、所得才是應(yīng)當(dāng)設(shè)置的計數(shù)初始值。假設(shè)計數(shù)器的最大計數(shù)值為 M（根據(jù)不同工作方式，M 可以是 213、216或 28） ，則計算初值 X 的公式如下：計數(shù)方式：X=M-要求的計數(shù)值 （2-2）定時方式：X=M-OSCf/12要求的計數(shù)值 （2-3）2.3.3 外部中斷外部中斷：對某個中央處理機而言，它的外部非通道式裝置所引起的中斷稱為外部中斷。51 單片機的外部中斷有兩種觸發(fā)方式可選：電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。選擇電平觸發(fā)時，單片機在每個機器周期檢查中斷源口線，檢測到低電平，即置位中斷請求標(biāo)志，向 CPU 請求中斷。選擇邊沿觸發(fā)方式時，單片機在上一個機器周期檢測到中斷源口線為高電平，下一個機器周期檢測到

22、低電平，即置位中斷標(biāo)志，請求中斷。應(yīng)用時需要特別注意的幾點：1電平觸發(fā)方式時，中斷標(biāo)志寄存器不鎖存中斷請求信號。要使電平觸發(fā)的中斷被 CPU 響應(yīng)并執(zhí)行，必須保證外部中斷源口線的低電平維持到中斷被執(zhí)行為止。因此課程設(shè)計說明書 第 11頁當(dāng) CPU 正在執(zhí)行同級中斷或更高級中斷期間，產(chǎn)生的外部中斷源（產(chǎn)生低電平）如果在該中斷執(zhí)行完畢之前撤銷（變?yōu)楦唠娖剑┝?，那么將得不到響?yīng)，就如同沒發(fā)生一樣。同樣，當(dāng) CPU 在執(zhí)行不可被中斷的指令（如 RETI）時，產(chǎn)生的電平觸發(fā)中斷如果時間太短，也得不到執(zhí)行。2邊沿觸發(fā)方式時，中斷標(biāo)志寄存器鎖存了中斷請求。中斷口線上一個從高到低的跳變將記錄在標(biāo)志寄存器中，直

23、到 CPU 響應(yīng)并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序時，由硬件自動清除。因此當(dāng) CPU 正在執(zhí)行同級中斷（甚至是外部中斷本身）或高級中斷時，產(chǎn)生的外部中斷（負跳變）同樣將被記錄在中斷標(biāo)志寄存器中。在該中斷退出后，將被響應(yīng)執(zhí)行。如果不希望這樣，必須在中斷退出之前，手工清除外部中斷標(biāo)志。3中斷標(biāo)志可以手工清除。一個中斷如果在沒有得到響應(yīng)之前就已經(jīng)被手工清除，則該中斷將被 CPU 忽略。就如同沒有發(fā)生一樣。2.4 顯示電路設(shè)計2.4.1 1602 字符型 LCD 簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長沙太陽

24、人電子有限公司的 1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。字符型 LCD1602 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳)和地線 GND(16 腳)，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣。2.4.2 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能1.1602LCD 類型1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖2-12所示。課程設(shè)計說明書 第 12頁圖2-12 1602帶背光與不帶背光差別圖2.LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:16

25、2個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm3.1602LCD 引腳1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2-1。表2-1 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)課程設(shè)計說明書 第 13頁4RS數(shù)據(jù) /命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS 為地電源。第2腳：VDD

26、 接5V 正電源。第3腳：VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K 的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1

27、5腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。4.其與單片機的連接如圖2-13所示。課程設(shè)計說明書 第 14頁圖 2-13 1602 與單片機接線圖2.4.3 顯示模式LCD1602 是常見的 162 行，68 字符點陣液晶模塊，廣泛應(yīng)用于智能儀表、通信、辦公自動化設(shè)備中，其字符發(fā)生器 ROM 中自帶數(shù)字和英文字母及一些特殊符號的字符庫，沒有漢字。本設(shè)計中 LCD1602 顯示了英文字母和數(shù)字。由于 Proteus 庫中沒有 16引腳，因此選用 LCD1602 的 14 引腳方式，即不帶背光源部分。如圖 2-14 所示。圖 2-14 LCD 顯示圖課程設(shè)計說明書 第 15頁3 霍爾傳感器測量車速系統(tǒng)

28、軟件設(shè)計3.1 設(shè)計思想本系統(tǒng)采用 89C51 中的0INT中斷對轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù)。定時器 T0 工作于定時方式，工作于方式 1。每到 1s 讀一次外部中斷0INT計數(shù)值，此值即為脈沖信號的頻率，代表的即是小車的轉(zhuǎn)速。3.2 總體軟件流程先進行初始化設(shè)置各定時器初值，然后判斷是否啟動系統(tǒng)進行測量。如果是，就啟動系統(tǒng)運行。如果不是就等待啟動。啟動系統(tǒng)后，霍爾傳感器檢測脈沖到來后，啟動外部中斷，每來一個脈沖中斷一次，記錄脈沖個數(shù)。同時啟動 T0 定時器工作，每 1秒定時中斷一次，讀取記錄的脈沖個數(shù)，即小車轉(zhuǎn)速。連續(xù)采樣三次，取平均值記為一次轉(zhuǎn)速值。再進行數(shù)值的判斷，若數(shù)值高于 5000r/min 則報

29、警并返回初始化階段，否則就進行正常速度液晶顯示。如圖 3-1 所示。課程設(shè)計說明書 第 16頁初初始始化化是是否否啟啟動動？等等待待中中斷斷3 3次次中中斷斷完完畢畢? ?數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)濾濾波波處處理理是是否否達達到到報報警警器器的的值值？顯顯示示處處理理N NY YN NY YN NY Y開始圖 3-1 主流程圖4 設(shè)計中的問題及解決辦法4.1 出現(xiàn)的問題1、邏輯故障2、元器件失效3、電源故障4.2 解決方法1排除邏輯故障顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進行,首先將 89C51 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課程設(shè)計說

30、明書 第 17頁致。不一致,一般為 LCD 顯示器接觸不良所致,必須找出故障,檢測 89C51 電路工作是否正常。對 89C51 進行編程調(diào)試時,分為兩個步驟：第一,對其進行初始化。第二,將89C51 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(rèn)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)字萬用表的短路測試功能

31、,可以縮短排錯時間。2排除元器件失效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。3排除電源故障在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。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 5V48V 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)中的集成塊發(fā)熱損壞。課程設(shè)計說明書 第 18頁參考文獻1成輝傳感器的理論與設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用M北京：國防工業(yè)出版社.1999.30322任小青，王曉娟.基于 AT89C51 單片機的頻率計設(shè)計方法的研究J.青海大學(xué)學(xué)報.2009（02）3來清民.傳感器與單片機接口及實例M.北京航空航天大學(xué)出版社.2008.2642664KUANG Fu Hua. Application of Hall-Effect Sensor A3144 in Precise Displacement Measuremen