自行車?yán)锍瘫碓O(shè)計(jì)

1、 編號(hào)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：（中文）自行車速度里程信息儀設(shè)計(jì)（英文）please insert your topic name學(xué) 院 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 工學(xué)0602學(xué) 號(hào) 姓 名 馬千里 指導(dǎo)教師（校內(nèi)）胡利永職稱：講師 指導(dǎo)教師（校外）職稱： 完成日期 2009年11月10日 摘 要本文介紹以AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)和霍爾傳感器為核心的自行車速度與里程表設(shè)計(jì)，并且在此基礎(chǔ)上增加以PT2262/2272編解碼芯片為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單無(wú)線信息收發(fā)模塊。傳感器將車速轉(zhuǎn)變成的脈沖信號(hào)輸入到單片機(jī)進(jìn)行控制與計(jì)算，再采用LED模塊進(jìn)行顯示，使得自行車的速度與里程數(shù)

2、據(jù)能直觀的顯示給使用者，在顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)將自行車基本信息無(wú)線發(fā)送給其他自行車（如左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、啟動(dòng)及停止）。本系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器UGN3020、單片機(jī)AT89S52、地址鎖存芯片74LS373、可編程并行接口芯片8255A、系統(tǒng)化六位LED數(shù)碼管顯示模塊和無(wú)線信息編解碼模塊、電源模塊組成。其中霍爾傳感器是開(kāi)關(guān)型霍爾脈沖傳感器。本文先對(duì)里程表設(shè)計(jì)當(dāng)中所需設(shè)備作了詳細(xì)介紹，對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明；而后對(duì)硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)作了認(rèn)真的分析；然后畫(huà)出了系統(tǒng)的整體電子原理控制圖及相應(yīng)執(zhí)行程序，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了程序調(diào)試，并對(duì)程序進(jìn)行了修改和完善。本里程表的設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，顯示清晰

3、，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。并且可進(jìn)行擴(kuò)充，加入時(shí)速表及里程表的功能，并且還安裝了無(wú)線信息的收發(fā)器，更加方便的了解你現(xiàn)在所處的情況。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S52系統(tǒng)，8255A，LED數(shù)碼管，霍爾傳感器，無(wú)線信息模塊。目錄第一章 緒論11.1 課題背景、發(fā)展及意義11.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.3 各章節(jié)安排第二章 自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計(jì)方法與基本原理2.1 霍爾傳感器2.2 單片機(jī)系統(tǒng)2.3 可編程擴(kuò)展并行口8255A2.4 LED數(shù)碼管2.5 無(wú)線編解碼芯片PT2282/22722.6 電源電壓轉(zhuǎn)換芯片第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)概述 3.2 系統(tǒng)總框圖 3.3 各部分硬件圖 3.3.1 單片機(jī)控制部

4、分 3.3.2 顯示部分第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 軟件編程的實(shí)現(xiàn) 4.1.1 系統(tǒng)軟件框圖 4.1.2 數(shù)據(jù)處理 4.1.3 開(kāi)關(guān)控制 4.2 部分程序第五章 總結(jié)參考文獻(xiàn)致 謝附 錄第一章 緒論1.1課題背景、發(fā)展及意義我國(guó)是自行車大國(guó)，隨著人們生活水平的不斷提高，自行車已經(jīng)不僅僅是運(yùn)輸、代步的工具，其輔助功能也變得越來(lái)越重要。因此，人們希望自行車的娛樂(lè)、休閑、鍛煉的功能越來(lái)越多，能帶來(lái)大家更多的健康與快樂(lè)。在這個(gè)背景下，自行車?yán)锍瘫碜鳛樽孕熊嚨囊淮筝o助工具迅速發(fā)展起來(lái).科學(xué)、美觀、合理設(shè)計(jì)自行車?yán)锍瘫碛幸欢ǖ膶?shí)用價(jià)值.它能合理計(jì)算出速度及公里數(shù),使運(yùn)動(dòng)者運(yùn)動(dòng)適量，已達(dá)到健康運(yùn)動(dòng)與代步

5、的最佳效果。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品也隨之發(fā)展機(jī)電一體化產(chǎn)品。對(duì)于機(jī)械與電子結(jié)合的速度里程器就是一款典型的機(jī)電產(chǎn)品。所以我選擇了這個(gè)課題作為我的畢業(yè)論文。這能使我更好的了解這一領(lǐng)域的發(fā)展。隨著機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)機(jī)電產(chǎn)品，當(dāng)然它的發(fā)展是隨著現(xiàn)代芯片而隨之變革的，像手機(jī)、MP3和玩具機(jī)器人等等。特別是用于汽車信息顯示的里程器。我們每天都能看到，當(dāng)你是有車一族的時(shí)候，我們都要看著這些數(shù)據(jù)才能看著你的愛(ài)車。它的發(fā)展也是一步一步來(lái)的，由最初的傳統(tǒng)的車速表是機(jī)械式的，然后再電子技術(shù)的帶動(dòng)下出現(xiàn)了電子式里程器。這時(shí)的里程器這能顯示速度與里程，慢慢開(kāi)始出現(xiàn)油料表，當(dāng)汽車越來(lái)越高檔的時(shí)候，電子

6、式里程器又被車載電腦所替代。它不僅出現(xiàn)了液晶屏，而且還可以控制室內(nèi)溫度、安全警報(bào)和路線顯示圖等等。所以它的發(fā)展可以給更舒適更安全的開(kāi)車環(huán)境。隨著自行車?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(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，讓人能清楚地知道當(dāng)前的速度、時(shí)間、里程等物理量。能動(dòng)態(tài)的顯示行駛里程、騎車時(shí)間、實(shí)時(shí)車速等等1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述對(duì)于自行車速度里程信息儀的設(shè)計(jì)我將分三個(gè)部分進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，即數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理與顯示和兩個(gè)信息儀之間無(wú)線信息的互通。數(shù)據(jù)的采集通過(guò)霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)，霍爾集成傳感器安裝在固定的板上，并且永久磁鐵安裝在車輪上。當(dāng)永久

7、磁鐵隨著車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 霍爾集成傳感器輸出脈沖頻率，它的外圍電路設(shè)計(jì)成使輸出的脈沖在經(jīng)過(guò)永久磁鐵時(shí)為低電平。采用邊沿觸發(fā)中斷的外部中斷源的發(fā)生中斷采集數(shù)據(jù)。當(dāng)脈沖一個(gè)個(gè)觸發(fā)外部中斷。在一個(gè)中斷發(fā)生之后，就處理采集的數(shù)據(jù)。由于89S52芯片采用6MHz晶振的定時(shí)器一次定時(shí)溢出中斷無(wú)法計(jì)算低于50km/h的一次外部中斷的定時(shí)計(jì)數(shù)，因此采用多次計(jì)數(shù)溢出，每次溢出在RAM寄存器中計(jì)數(shù)一次。為了保證測(cè)量精度，采用多個(gè)RAM寄存器單元計(jì)數(shù)。因此在知道車輪周長(zhǎng)的情況下計(jì)算行車速度。同時(shí)在每次外部中斷，里程計(jì)數(shù)一次。然后把單片機(jī)處理好的數(shù)據(jù)顯示到六位數(shù)碼管上，單片機(jī)與數(shù)碼管之間用8255A芯片來(lái)擴(kuò)展芯片的并行接

8、口，這樣可以為其他設(shè)備留下專用的接口。設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)是里程器的清零，另一個(gè)是里程/速度的顯示切換。無(wú)線信息的傳輸主要是兩臺(tái)自行車之間的啟動(dòng)和停止，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的信息相互之間傳送。我可以用一對(duì)無(wú)線編碼PT2262/2272芯片來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線發(fā)送和接收的電路。用三個(gè)按鈕來(lái)發(fā)送的信息，一個(gè)左轉(zhuǎn)，一個(gè)右轉(zhuǎn)，一個(gè)啟動(dòng)和停止在一個(gè)按鈕上。而接收方用四個(gè)二極管指示燈來(lái)顯示對(duì)方發(fā)過(guò)來(lái)的信息，這樣相互之間告知行車信息。1.3 各章節(jié)安排第一章敘述了自行車?yán)锍瘫淼谋尘?、發(fā)展、意義以及本自行車?yán)锍瘫淼母攀?。第二章介紹了自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計(jì)方法與研究，主要是對(duì)設(shè)計(jì)中所需設(shè)備的詳細(xì)介紹，包括霍爾傳感器、單片機(jī)AT89S52

9、、地址鎖存芯片74LS373、可編程并行接口芯片8255A、系統(tǒng)化六位LED數(shù)碼管顯示模塊和無(wú)線信息編解碼模塊、電源模塊。具體為：介紹霍爾傳感器的基本原理,及其應(yīng)用和發(fā)展；單片機(jī)AT89S52的基本結(jié)構(gòu),工作原理及其性能；地址鎖存芯片74LS373及可編程并行接口芯片8255A的引腳極其性能；LED數(shù)碼管的工作原理及無(wú)線編解碼芯片的基本結(jié)構(gòu)其收發(fā)方式。第三章是本論文的自行車?yán)锍瘫淼挠布O(shè)計(jì)部分，介紹了自行車?yán)锍瘫淼目傮w設(shè)計(jì)思想,電路圖及其原理,硬件實(shí)現(xiàn).第四章是自行車?yán)锍瘫淼能浖?shí)現(xiàn)部分，主要介紹單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的功能.第五章為總結(jié)和展望，介紹了本論文實(shí)現(xiàn)的功能，闡述本課題的現(xiàn)實(shí)意義，以及對(duì)未來(lái)

10、自行車?yán)锍瘫砑夹g(shù)的展望第二章 自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計(jì)方法與基本原理21 霍爾傳感器霍爾傳感器是一種實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器，用它可以檢測(cè)其磁場(chǎng)的變化?；魻杺鞲衅饔性S多優(yōu)點(diǎn)，如它的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕。以及霍爾開(kāi)關(guān)器件具有無(wú)觸點(diǎn)、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、位置重復(fù)精度高等優(yōu)點(diǎn)?；魻栃?yīng)原理：當(dāng)霍爾片處于磁場(chǎng)中, 并在霍爾片的上下方向上通以電流I時(shí), 霍爾片上左右方向上將會(huì)有霍爾電勢(shì)差Vh= KB I 輸出. 當(dāng)通過(guò)霍爾片的電流恒定不變時(shí), 改變磁場(chǎng)的大小, 可以改變霍爾電勢(shì)差Vh，其中h為霍爾元件的靈敏度。該電勢(shì)就稱為霍爾電勢(shì)，半導(dǎo)體

11、薄片就是霍爾元件。電路中所用的檢測(cè)電路是由永久磁鐵和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器UGN3020組成，UGN3020由霍爾元件、放大器、整形電路及集電極開(kāi)路輸出電路等組成（如圖2.1）。圖 2.1 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)霍爾元件 H為硅霍爾片，當(dāng)垂直于霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨之變化時(shí)，其兩端的電壓就會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)放大和整形后，導(dǎo)通或關(guān)斷OC 門輸出三極管，即可在3腳輸出脈沖電信號(hào)。永久磁鐵在車輪上固定，UGN3020在車輪的叉架上固定。檢測(cè)傳感器的工作原理如下：車輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，磁鐵經(jīng)過(guò) UGN3020 一次，其3腳就輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。UGN3020 輸出的脈沖信號(hào)作為單片機(jī)AT89S52的外中斷信號(hào)(P3.2

12、)，單片機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)和脈沖周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。根據(jù)脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)處理計(jì)算里程，以及根據(jù)脈沖信號(hào)的時(shí)間計(jì)算出速度最后送數(shù)碼管顯示。由于霍爾元件具有在靜止?fàn)顟B(tài)下感受磁場(chǎng)的能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形小體輕，頻帶寬(可從直流到微波)，動(dòng)態(tài)特性好、動(dòng)態(tài)范圍大，壽命長(zhǎng)和可進(jìn)行非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，故在檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理等方面得到日益廣泛應(yīng)用?；魻杺鞲衅髟谖磥?lái)發(fā)展中的趨勢(shì)將是高靈敏度、高精度和高穩(wěn)定度，它將在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上更加飛速發(fā)展。2.2 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng).對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位及

13、電源電路。（1） 單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括CPU、程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、外接引腳及內(nèi)部各種數(shù)據(jù)、地址、控制總線等。單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個(gè)基本條件：1.電源正常；2.時(shí)鐘正常；3.復(fù)位正常。在AT89S51單片機(jī)的40個(gè)引腳中：電源引腳2根，晶振引腳2根，控制引腳4根，可編程輸入輸出引腳32根(如圖2.2)。圖2.2 AT89S52引腳圖工作電源：電源是單片機(jī)工作的動(dòng)力源泉，對(duì)應(yīng)的接線方法為：40腳（VCC）電源引腳，工作時(shí)接+5V電源，20腳（GND）為接地線。復(fù)位電路：復(fù)位電路主要有上電復(fù)位電路與人工開(kāi)關(guān)復(fù)位并聯(lián)組成。由電子原理圖可

14、知，當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,在RST端出現(xiàn)充電正脈沖，只要正脈沖寬度足夠?qū)?，就能使單片機(jī)AT89S52復(fù)位。并且還可以使用復(fù)位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。晶振電路:時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖，單片機(jī)所有運(yùn)算與控制過(guò)程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖的驅(qū)動(dòng)下的進(jìn)行的，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。當(dāng)采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，連接方法如下圖所示，在晶振引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）引腳之間接入一個(gè)晶振，兩個(gè)引腳對(duì)地分別再接入一個(gè)電容即可產(chǎn)生所需的時(shí)鐘信號(hào)，電容的容量一般在幾十皮法，如30PF。典型的晶振取6MHz和12MHz(產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)控

15、制引腳：主要是復(fù)位引腳RST(9腳)、EA/Vpp(31腳)、ALE/PROG(30腳)及PSEN(29腳)。復(fù)位引腳RST:輸入高電平使AT89S52復(fù)位，返回低電平退出復(fù)位；EA/Vpp：EA為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制引腳，當(dāng)EA為低電位時(shí)，單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng)EA接高電平時(shí)，單片機(jī)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指令。AT89S52單片機(jī)內(nèi)部有8KB可反復(fù)擦寫10000次以上的程序存儲(chǔ)器，因此我們把EA接到+5V高電平，讓單片機(jī)運(yùn)行內(nèi)部的程序，我們就可以通過(guò)反復(fù)燒寫來(lái)驗(yàn)證我們的程序。PSEN:外部程序存貯器讀選通信號(hào)，CPU 從外部存貯器取指令時(shí)，從PSEN引腳輸出讀選通信號(hào)（負(fù)脈沖）.AL

16、E/PROG：ALE為外部存貯器低8位地址鎖存信號(hào)，編程方式時(shí)，該引腳為編程脈沖輸入端。（2） 單片機(jī)系統(tǒng)的性能89S52相對(duì)于89C51增加的新功能包括： ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說(shuō)S52具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。具有雙工UART串行通道。 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。 雙數(shù)據(jù)指示器。 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。全新的加密算法，這使得對(duì)于89S52的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大?/p>

17、加強(qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說(shuō)所有教科書(shū)、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書(shū)上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S52上一樣可以照常進(jìn)行，這就是所謂的向下兼容。2.3 可編程擴(kuò)展并行口8255A（1）8255A的結(jié)構(gòu)8255A是Intel公司設(shè)計(jì)的一款通用可編程并行接口電路，它有3個(gè)并行口PA、PB、PC。8255A的特點(diǎn)是I/O口多、功能強(qiáng)。它的引腳功能如圖2.3：圖 2.3 8255A引腳圖CS： 選片信號(hào)輸入線，低電平有效RESET： 復(fù)位信號(hào)

18、輸入線，高電平有效。復(fù)位后，PA、PB、PC均為輸入方式D0D7: 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線PA、PB、PC： 3個(gè)8位I/O口RD： 讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效WR： 寫選通信號(hào)輸入線，低電平有效A1、A0： 端口地址輸入線，用于選擇內(nèi)部端口寄存器Vcc: 電源+5VGND： 線路地（2）8255A的操作方式、通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)向8255A發(fā)送控制地址，對(duì)控制字進(jìn)行操作，然后對(duì)各個(gè)I/O口進(jìn)行輸入輸出的控制，它具有三種基本操作方式：方式0（基本輸入/輸出方式）、方式1（選通輸入/輸出方式）、方式2（雙向傳輸方式僅PA口）。本設(shè)計(jì)采用方式0進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出控制。在8255A連接單片機(jī)之間接一塊74LS37

19、3地址鎖存器，用于地址/數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì)地址碼的保護(hù)。2.5 LED數(shù)碼管與LCD液晶顯示器相比，數(shù)碼管雖沒(méi)有液晶顯示器那樣的顯示效果，也沒(méi)有液晶顯示器做圖形界面具有人機(jī)交互美觀的特點(diǎn)。但是LED有其自己的特點(diǎn)，它具有低功耗，容易控制，占用CPU資源少這些優(yōu)點(diǎn)，從而成為一些顯示器的首選（如圖2.4）。圖 2.4 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管組成，行成一個(gè)日字形，它門可以共陰極如，也可以共陽(yáng)極如。1位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管ag控制7個(gè)筆畫(huà)的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，通過(guò)解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字符。這種筆畫(huà)式的七段顯示器能顯示的

20、字符較少，字符的形狀有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便，它可以顯示從1到9的數(shù)字。這足以滿足設(shè)計(jì)要求。由霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入到單片機(jī)外部中斷接口INT0引腳，向單片機(jī)申請(qǐng)中斷，當(dāng)單片機(jī)響應(yīng)中斷，在中斷程序中處理脈沖數(shù)據(jù)，最后將處理完的數(shù)據(jù)經(jīng)8255A輸入到LED數(shù)碼管上顯示，從而顯現(xiàn)速度、里程的顯示。2.5 無(wú)線編解碼芯片PT2282/2272PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，它有12位三態(tài)地址碼組成，可以組合提供種地址碼。不僅如此，它還具有外部元器件少，RC振蕩電路發(fā)送，工作電壓范圍可在2.615V，數(shù)據(jù)可多達(dá)6位等特點(diǎn)。（1） PT2262

21、的機(jī)構(gòu)及發(fā)送方式PT2262的引腳說(shuō)明見(jiàn)圖 2.5圖2.5 PT2262引腳說(shuō)明圖A0 A5: 地址輸入端，進(jìn)行地址編碼，可置0、 1或懸空三種狀態(tài)A6/D0 A11/D5: 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用端，用作地址輸入端時(shí)，功能和引腳16相同；用作數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，有0和1兩種狀態(tài)。Vcc: 電源正端Vss: 電源負(fù)端TE: 編碼啟動(dòng)端，用于數(shù)據(jù)的編碼發(fā)送，低電平有效OSC1：振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率OSC2: 振蕩電阻振蕩器輸出端DATA OUT: 編碼輸出端（常低）本設(shè)計(jì)PT2262采用4位數(shù)據(jù)，八位地址碼發(fā)送的方式工作，為了和PT2272保持地址碼的一致性，PT2262地址碼都

22、懸空，PT272也同樣懸空。各地址、數(shù)據(jù)編碼從輸出端DATA OUT 輸出，DATA OUT 輸出的信號(hào)調(diào)制在38KHz載波上，OSC1、OSC2的外接電阻決定載頻頻率。通過(guò)發(fā)射電路發(fā)射出去它的工作電壓選擇Vcc是12V，Vcc是通過(guò)按鍵后向芯片供電，這樣不工作時(shí)，編碼芯片不耗電，特別適合用電池供電的場(chǎng)合，很省電。設(shè)計(jì)的電路中信號(hào)發(fā)射電路采用的是集成的發(fā)射模塊，芯片型號(hào)是FDD400-1（如圖2.6）。圖2.6 FDD400-1引腳和接線圖它的引腳功能是：Vcc為電源正端；GND為電源負(fù)端；CO1、CO2為外接調(diào)頻用微調(diào)電容接口；CP為調(diào)制信號(hào)輸入端；T1、T2為固定振蕩電感線圈接口，配合C2

23、諧振；ANT為外接天線端，用于發(fā)射調(diào)制信號(hào)。（2） PT2262的機(jī)構(gòu)及發(fā)送方式PT2272引腳說(shuō)明圖見(jiàn)圖 2.7圖 2.7 PT2272引腳說(shuō)明圖A0 A5: 地址輸入端，進(jìn)行地址編碼，可置0、 1或懸空三種狀態(tài)A6/D0 A11/D5: 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用端，用作地址輸入端時(shí)，功能和引腳16相同；用作數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，分暫存和鎖存兩種狀態(tài)。Vcc: 電源正端Vss: 電源負(fù)端VT: 輸出端，接收有效信號(hào)時(shí)， V T端由低電平變?yōu)楦唠娖?。OSC1：振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率OSC2: 振蕩電阻振蕩器輸出端DATA IN: 脈沖編碼信號(hào)輸入端當(dāng)接到PT2262發(fā)過(guò)來(lái)的地址碼和P

24、T2272相同時(shí)，PT2262才能正確接收解碼。同時(shí)也要保證無(wú)線接收與PT2262的發(fā)射頻點(diǎn)以及調(diào)制方式一致，這樣PT2272才能正確接收到按鍵信息。為了時(shí)時(shí)反應(yīng)對(duì)方信息，PT2272采用M暫存型號(hào)，PT2272的暫存功能是指當(dāng)PT2262所發(fā)射的狀態(tài)量消失時(shí)，PT2272對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位立即變成低電平。而鎖存功能則是當(dāng)發(fā)射的狀態(tài)量消失時(shí)，PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來(lái)的狀態(tài)，直到下次接收到新的狀態(tài)輸入。PT2262數(shù)據(jù)輸出位的四個(gè)開(kāi)關(guān)信息對(duì)應(yīng)PT2272的四個(gè)數(shù)據(jù)位，這樣時(shí)時(shí)將所要發(fā)送信息發(fā)送給PT2272顯示。設(shè)計(jì)的電路中信號(hào)接收電路采用的是集成的接收模塊，芯片型號(hào)是JDD400-1（如圖

25、2.8）圖2.8 JDD400-1引腳和接線圖它的引腳功能是：Vcc為電源正端；GND為電源負(fù)端；CO1、CO2為外接調(diào)頻用微調(diào)電容接口；CP為調(diào)制信號(hào)輸出端，把發(fā)射機(jī)編碼調(diào)制信號(hào)完整地還原出來(lái)并送入PT2272的DATA IN引腳；T1、T2為固定振蕩電感線圈接口，配合C2諧振；ANT為外接天線端，用于接收調(diào)制信號(hào)。2.6 電源電壓轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)中使用的電源電壓穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換芯片是LM7805，它是一款三端穩(wěn)壓集成電路，用LM 7805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，而且價(jià)格便宜。只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端（如圖2.9

26、）。圖2.9 LM7805引腳與接線圖它只有三個(gè)引腳，分別是Vin輸入端、GND接地端和Vout輸出端。它功能也就是把12V電壓轉(zhuǎn)化為5V的電壓，方便了一種設(shè)計(jì)一個(gè)電源的想法。第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集，單片機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示，無(wú)線信息發(fā)送與接收4部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)的采集是由霍爾傳感器來(lái)完成的，它的輸出是矩形脈沖，將脈沖信號(hào)接入到單片機(jī)控制系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)的處理由單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成，單片機(jī)將對(duì)INT0腳的信號(hào)進(jìn)行中斷處理，當(dāng)脈沖信號(hào)從高電平變成低電平時(shí)，INT0向單片機(jī)控制系統(tǒng)申請(qǐng)中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷后，單片機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行中斷程序，對(duì)采集進(jìn)入單片機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行

27、處理，處理完數(shù)據(jù)后推出中斷。并對(duì)外輸出信號(hào)，輸出的信號(hào)由顯示部分送LED進(jìn)行顯示，顯示當(dāng)前的行駛里程及速度情況。鍵盤的作用是提供人對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，它將實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，顯示器的開(kāi)關(guān)，部分單元電路的控制。以上所訴就是整個(gè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想。 利用霍爾元件對(duì)里程進(jìn)行計(jì)數(shù)及對(duì)速度進(jìn)行計(jì)時(shí)。將霍爾元件安裝在車前叉的一側(cè)，在車圈側(cè)面等間隔貼多個(gè)磁片。當(dāng)磁片經(jīng)過(guò)霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出端的電壓發(fā)生變化產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算里程?；魻栐皇芴鞖獾挠绊懀幢惚荒嗌郴蚧覊m覆蓋對(duì)測(cè)量也不會(huì)有任何影響。由霍爾元件加整形電路構(gòu)成的霍爾開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，具有輸出響應(yīng)快，數(shù)字脈沖性能好，安裝方便，性能可靠，不受光線

28、、泥水等因素影響，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)的將所測(cè)的累積里程數(shù)和時(shí)時(shí)計(jì)時(shí)計(jì)算的速度顯示出來(lái)，主要是將傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的進(jìn)行時(shí)時(shí)的處理，然后通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出里程和速度，并由開(kāi)光決定在LED顯示模塊顯示所測(cè)得速度和里程。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。本設(shè)計(jì)用程序暫存方式來(lái)計(jì)算速度，因而具有較高的測(cè)速精度。在計(jì)算里程時(shí)取了自行車的理想狀態(tài)。實(shí)際中，誤差控制在幾米之內(nèi)，相對(duì)于整個(gè)里程來(lái)說(shuō)不是很大。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)的速度轉(zhuǎn)換模塊和顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)BCD碼模塊都采用快速算法。另外，還應(yīng)盡量保證其他子模塊在編程時(shí)的通用性和高效性。本設(shè)計(jì)的里程值采用6位顯示。3.2 系統(tǒng)總框圖

29、圖3.1 系統(tǒng)總框圖3.3 各部分硬件圖3.3.1 單片機(jī)控制部分本設(shè)計(jì)采用ATMEL公司生產(chǎn)的51系列中的一款A(yù)T89S52,它的硬件接線主要是電源電路，復(fù)位電路，晶振電路及其他外圍接口電路，如圖3.2圖3.2 單片機(jī)控制硬件圖3.3.2 顯示部分本設(shè)計(jì)的顯示模塊包括地址鎖存器74LS373、可編程并行接口8255A和6個(gè)LED顯示管等器件。 74LS373的作用是在數(shù)據(jù)和地址同時(shí)傳輸時(shí)，保護(hù)地址，圖3.3是顯示模塊框圖。圖3.3 顯示部分電路3.3.3 其他其他部分見(jiàn)自行車速度里程信息儀電子原理圖第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 軟件編程實(shí)現(xiàn)4.1.1 系統(tǒng)軟件款圖本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法

30、。整個(gè)系統(tǒng)由主程序模塊、外部中斷模塊以及定時(shí)中斷模塊組成。（1） 主程序軟件框圖 圖4.1主程序框圖（2） 外部中斷程序框圖圖 4.2 外部中斷框圖（3） 定時(shí)器中斷圖4.2 定時(shí)中斷框圖4.1.2 數(shù)據(jù)處理本設(shè)計(jì)所用的霍爾傳感器是一塊集成芯片。它結(jié)合了采樣和放大功能于一體。首先我們把磁鋼放在自行車的轉(zhuǎn)軸上，而霍爾元件就放在與其水平的轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)我們完成安裝后，轉(zhuǎn)動(dòng)自行車的轉(zhuǎn)軸，磁鋼也就跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使霍爾傳感器周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，這種變化將會(huì)導(dǎo)致霍爾電壓變化從而產(chǎn)生一個(gè)mv級(jí)的方波，再通過(guò)其內(nèi)部的整形和放大。產(chǎn)生出一個(gè)適合外部電路的脈沖電壓。這個(gè)脈沖使得單片機(jī)產(chǎn)生中斷，在中斷中，里程計(jì)數(shù)加

31、一，然后乘以自行車輪胎的周長(zhǎng)，再轉(zhuǎn)化成KM單位；對(duì)于速度數(shù)據(jù)先將定時(shí)中斷的次數(shù)及定時(shí)計(jì)數(shù)部分相加得出轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，然后由周長(zhǎng)除以時(shí)間等于速度并將其轉(zhuǎn)化相應(yīng)單位。通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出來(lái)的速度和里程的數(shù)據(jù),必須通過(guò)BCD碼的轉(zhuǎn)換才能輸出給顯示模塊。4.1.3 開(kāi)關(guān)控制開(kāi)關(guān)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的必要設(shè)備，用戶可以開(kāi)關(guān)按鍵來(lái)選擇顯示及其他內(nèi)容。本系統(tǒng)采用七個(gè)接口，獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)的按鍵電路。每一個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，電路中，按鍵輸入低電平有效。4.2 部分程序見(jiàn)附錄1第五章 總結(jié)本文對(duì)自行車速度里信息儀程表作了細(xì)致、全面、規(guī)范的分析；對(duì)總體相應(yīng)的軟、硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、及調(diào)試，并

32、貫穿至設(shè)計(jì)的全過(guò)程。對(duì)文中所提到的各種算法都進(jìn)行了處理，并得出結(jié)論。所做工作如下：（1）對(duì)設(shè)計(jì)中所需要的元件分析其原理和性能，及其應(yīng)用和發(fā)展。（2）詳細(xì)介紹本自行車?yán)锍瘫碛布O(shè)計(jì)的方案，電路圖，并附上說(shuō)明。（3）詳細(xì)介紹軟件設(shè)計(jì)方法，并給出程序清單。（4）最后對(duì)本設(shè)計(jì)軟硬件進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程在本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了作為便攜裝置其電源的提供、功率的損耗、體積的大小、價(jià)位的高低、使用及攜帶的方便性等因素。本產(chǎn)品不受人群、時(shí)間、地點(diǎn)等的影響，對(duì)任何人都適用。而且還能快速、準(zhǔn)確地測(cè)量。本產(chǎn)品成本低、技術(shù)含量高、其穩(wěn)定性可靠性已經(jīng)過(guò)實(shí)踐的考驗(yàn)。本裝置是將我們的學(xué)習(xí)知識(shí)和社會(huì)的需求結(jié)合創(chuàng)作出來(lái)的參考文

33、獻(xiàn)1 鄭堤等. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，20012 孫桓等.機(jī)械原理. 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)出版社，20013 張友德 趙志英等編. 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)(第五版) . 復(fù)旦大學(xué)出版社，20064 吳有林. 全數(shù)字汽車?yán)锍膛c速度數(shù)顯的研究與實(shí)現(xiàn).云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 27 (5A): pp5405415 盧文科, 郝兆明. 霍爾效應(yīng)式速度和里程測(cè)試儀的研究. 計(jì)量技術(shù), 1998(2): pp24266 張 葵 葵 ，陽(yáng) 小 良. 車用轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀. 汽車電器，2005（11）：pp467 盧文科, 郝兆明. 霍爾效應(yīng)式速度和里程測(cè)試儀的研究. 計(jì)量技

34、術(shù), 1998(2): pp24268 劉清波,蔡淑珍等. 基于單片機(jī)的汽車?yán)锍瘫碓O(shè)計(jì). 河北大學(xué)學(xué)報(bào), 2002(3): pp2262289 劉 景 旺. 單片機(jī)控制汽車?yán)锍瘫盹@示. 華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2002(3): pp3536、5110李火明.PT2262/2272編解碼器及其干擾的處理. 電子世界, 2002(8): pp353611 李 冰，汪濱琦等. 利用編、譯碼器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)量的無(wú)線傳送. 應(yīng)用科技, 2006(1): pp495112 吳海龍,劉增剛. 機(jī)電一體化的定義及趨勢(shì)發(fā)展.黑龍江科技信息, 2009: pp4313 張葵葵,陽(yáng)小良. 車用轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀. 汽車

35、電器，2005（11）：pp4614 盧文科.霍爾效應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速測(cè)量的探討.儀表技術(shù), 1994: pp212315 盧文科.霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速測(cè)試儀的設(shè)計(jì). 儀器與未來(lái), 1993: pp101116 吳有林.全數(shù)字汽車?yán)锍膛c速度數(shù)顯的研究與實(shí)現(xiàn).云南大學(xué)學(xué)報(bào), 2005,27(5A): PP54054117 苗清民.磁感應(yīng)式車速里程表的結(jié)構(gòu)與原理.實(shí)用汽車技術(shù),2006(1):pp242518 張擁軍. 動(dòng)磁式車速里程表的研制及其應(yīng)用.采礦技術(shù),2004(1):pp495019 劉 偉,王翥等. 基于ST72F561的全數(shù)字式汽車組合儀表的設(shè)計(jì).儀器儀表學(xué)報(bào), 2007(9):

36、 pp1635164020王世舉. 單片機(jī)控制汽車?yán)锍瘫? 微小型計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,1998:pp363921聶詩(shī)良,李磊民.采用單片機(jī)發(fā)送并接收紅外遙控信號(hào)的方法. 信息技術(shù),2004(2):pp2123,9622郝兆明. 315M遙控電路設(shè)計(jì). /0/0/211.html,2005:pp1223陌 塵. 編碼解碼芯片PT2262PT2272工作原理.電子制作, 2004(8): pp44致 謝一轉(zhuǎn)眼，轉(zhuǎn)眼四年的學(xué)習(xí)生活就將結(jié)束了。本論文是在胡利永老師的悉心指導(dǎo)下完成的，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)，孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神令我敬佩至深，受益非淺。胡老師

37、很忙，但還是抽出時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我們，修改我們的論文，且從來(lái)都是不厭其煩地為我們解答各種問(wèn)題，特別是在我論文完成的這段時(shí)間。在這里我要特別謝謝胡老師。 其次感謝我的同學(xué)和朋友，他們給予了我無(wú)私的幫助和無(wú)窮的精神動(dòng)力。在我遇到知識(shí)上的或技術(shù)上的難點(diǎn)時(shí)，他們總是能給我及時(shí)的援助。感謝我同宿舍的其他同學(xué)，謝謝她們?cè)谶@大學(xué)四年里給我的幫助和關(guān)心。 最后，特別感謝父母和親人在我求學(xué)過(guò)程中自始至終的支持附錄1ORG 00H ；程序開(kāi)始LJMP CSH ；初始化程序入口ORG 03H ；ONT0程序入口LJMP INT0 ORG 0BH ；T0程序入口LJMP T0ORG 30HCSH:MOV SP,#60H ；

38、棧指針初始化 CLR RS0 ；工作寄存器選擇0區(qū) CLR RS1 MOV WDTRST,#01H ；啟動(dòng)看門狗 MOV WDTRST,#0E1H MOV WDTRST,#01H ；看門狗復(fù)位 MOV WDTRST,#0E1H MOV R0,#0FFH ；中斷及其他初始化 MOV P1,RO CLR P1.0 LCALL DL20 SETB P1.0 MOV IE,#83H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H MOV TMOD,#1 MOV IP,#1 SETB IT0 SETB TR0 CLR P2.0 MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV

39、 39H,#0SD: JNB P1.3,LC ；判斷里程按鍵是否按下CLR P1.1 ；速度顯示 SETB P1.2 ；清零P1.1 置位P1.2 LCALL WDT ；調(diào)用喂狗子程序 MOV R1,3AH ；6位顯示程序 MOV R2,#01H LCALL XS ；調(diào)用單個(gè)顯示子程序 MOV R1,3BH MOV R2,#02H LCALL XS MOV R1,3CH MOV R2,#04H LCALL XS LCALL WDT MOV DPTR ,#8003H MOV A,#80H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB MOV A,3DH MOVC A,A+DPTR ORL

40、A,#80H MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#8001H MOV A,#08H MOVX DPTR,A LCALL DL20 LCALL XS MOV R1,3EH MOV R2,#10H LCALL XS MOV R1,3FH MOV R2,#20H LCALL XS LCALL TTL ；調(diào)用超速判斷子程序 LJMP SD ；返回速度顯示LC: JNB P1.4,SD ；里程顯示 LCALL TTL ；判斷速度按鍵是否按下 CLR P1.2 ；調(diào)用超速判斷子程序并清零P1.2 SETB P1.1 置位P1.1 LCALL WDT MOV R1,3

41、3H MOV R2,#01H LCALL XS MOV R1,34H MOV R2,#02H LCALL XS MOV DPTR ,#8003H MOV A,#80H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB MOV A,35H MOVC A,A+DPTR ORL A,#80H MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#8001H MOV A,#04H MOVX DPTR,A LCALL DL20 LCALL XS LCALL WDT MOV R1,36H MOV R2,#08H LCALL XS MOV R1,37H MOV R2,#10H LCA

42、LL XS MOV R1,38H MOV R2,#20H LCALL XS LJMP LC ；返回里程顯示TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ；查表 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH DB 77H,7CH,39H,5EH,79H,71HXS: MOV DPTR,#8003H ；單個(gè)顯示子程序 MOV A,#80H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#TAB MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#8001H MOV A,R2 MOVX DPTR,A LCALL DL20 ；調(diào)

43、用延時(shí)子程序 RETTTL:MOV A,3EH ；超速判斷子程序 CJNE A,#06H,$+3 JC ZC0 CALL BJ ；調(diào)用聲光報(bào)警子程序 SJMP TCZC0:MOV A,3FH CJNE A,#01H,$+3 JC ZC1 CALL BJ SJMP TCZC1:CLR P2.2 CLR P2.6TC: RETBJ: SETB P2.2 ；聲光報(bào)警子程序 SETB P2.7 RETDL20:MOV R3,#20 ；延時(shí)子程序DL1: MOV R4,#20DL2: DJNZ R4,DL2 DJNZ R3,DL1 RETWDT: MOV WDTRST,#01H ；看門狗子程序 MOV

44、WDTRST,#0E1H RETINT0:PUSH ACC ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)ACC進(jìn)棧 MOV 40H,TH0 ；把TH040H MOV 41H,TL0 TL041H MOV TH0,#0 ；中斷初始化 MOV TL0,#0 LCALL WDT SETB RS0 ；中斷工作寄存器選擇1區(qū)工作 MOV A,30H ；里程計(jì)數(shù) CJNE A,#0FFH,L2 MOV 30H,#0 MOV A,31H CJNE A,#0FFH,L1 MOV 31H,#0 INC 32H SJMP LCZDL1: INC 31H SJMP LCZDL2: INC 30H SJMP LCZDLCZD:MOV R2,32H ；里程數(shù)據(jù)處理 MOV R3,31H MOV R4,30H MOV R7,#0D1HNMUL1:MOV A,R4 ；乘法程序 R2R3R4R7 MOV B,R7 R2R3R4R MUL AB MOV R5,A MOV A,B XCH A,R3 MOV B,R7 MUL AB ADD A,R3 MOV R4,A CLR A ADDC A,B XCH A,R2 MOV B,R7 MUL AB ADD A,R2 MOV R3,A CLR A ADDC A,B MOV R2,A CLR OV MOV R6,#03H MOV R7,#0E8H LCALL WDTNDIV1:MOV A,R3