自行车里程速度计的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

自行车里程速度计的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

部分，主要完成运算和控制功能。 内部存储器包括内部数据存储器（内部 RAM）和内部程序存储器。 存储器是由大量的寄存器所组成，其中每一个寄存器就称为一个存储单元。 /计数器 定时 /计数器 中断系统 CPU 存储器 并行I/O口 串口I/O口 TXD RXD T INT P0P3 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 8 页 共 57 页 单片机的定时器和计数器是同一结构，只是计数器记录的是单片机外部发生的事件，由单片机的外部电路提供计数信号；而定时器是由单片机内部提供一个非常稳定的计数信号。 中断系统在计算机中起着十分重要的作用，是现代计算机系统中广泛采用的一种实时控制技术， 能对突发事件进行及时处理，从而大大提高系统的实时性能。 I/O 接口 串行 I/O 口的数据各位按顺序传输，其特点是需要一对传输线，成本低；但速度慢，效率低，适合静态显示。 I/O 接口 并行 I/O 接口的数据所有位同时传送。 其特点是传输速度快，效率高；但传送多少位就需要多少根传输线，因此传送成本高，适合动态显示。 单片机的引脚功能介绍 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 引脚如图 22所示： 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 9 页 共 57 页 图 22 STC89C52 引脚图 STC89C52 具体介绍如下： ① 主电源引脚（ 2根） VCC(Pin40)：电 源输入，接＋ 5V 电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin18)：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通。 接低电平，从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ④可编程输入 /输出引脚（ 32 根） STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别为 P0、 P P P3 口，每个口有8位（ 8 根引脚），共 32 根。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 10 页 共 57 页 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位双向 I/O 口线，名称为 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位准双向 I/O 口线，名称为 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位准双向 I/O 口线，名称为 ～ 单片机外围电路的设计 时 钟电路 STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。 本文所用的是 内部方式的时钟电路 ， 如图 23所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 晶体振荡频率可以在 ～ 12MHz 之间选择，电容值在 5～ 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 Y11 2 M H zC22 2 p FC32 2 p FX T A L 1X T A L 2 图 23 时钟电路 复位电路的设计 本系统的复位电 路是采用按键复位的电路，如图 24 所示，是常用复位电路之一。 单片机复位通过按 键 产生高电平复位称手动复位。 上电时，刚接通电源，电容 C相当于瞬间短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，该高电平使 89C52全机自动复位，这就是上电复位；若运行过程中需要程序从头执行，只需按 下 按 键 即可。 按下按 键 ， 可 直接把 +5V 加到了 RET/VPD 端从而复位称为手动复位。 复位后， P0到 P3 并行 I/O 口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器状态不确定。 工作原理：通电瞬间， RC 电路充电， RST 引脚出现高电平，只要 RST 端保持 10ms以上高电平，就能使单片机有效地复位。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 11 页 共 57 页 C14 . 7 u FR11 0 kV C CR S T复位电路11223344R4微动开关 4 图 24 按键复位电路 报警电路的设计 本次报警电路采用蜂鸣器报警， 当自行车行驶的速度超过本设计所设定的速度时， 口输出低电平，使三极管导通，蜂鸣器发出报警信号。 报警电路如 25所示： b1BE LLQ1PNPVCCR61. 5KBELL 图 25 报警电路 传感器 霍尔传感器是一种磁传感器。 用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。 霍尔传感器以霍尔效应为工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。 霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用 [12]。 霍尔传感器 由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器 . 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 12 页 共 57 页 A 4 4 E1 2 3 图 26 霍尔传感器 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图 26 所示，是其中一种型号的外形图。 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （ 1） 线性型 霍尔传感器 由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 （ 2）开关型霍尔传 感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组 成，它输出数字量。 特性 （ 1）线性型霍尔传感器的特性如图 27所示： 图 27 线性霍尔传感器的特性 输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如图 27所示，可见，在 B1～ B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。 （ 2）开关型霍尔传感器的特性 如图 28 所示，其中 BOP为工作点“开”的磁感应强度， BRP为释放点“关”的磁感应强度。 图 28 开关型霍尔传感器特性 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 13 页 共 57 页 当外加的磁感应 强度超过动作点 Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点 Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点 BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。 Bop与 BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。 另外还有一种“锁键型”（或称“锁存型”）开关型霍尔传感器，其特性如图 29 所示： 图 29 锁键型开关型霍尔传感器 当磁感应强度超过动作点 Bop时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场撤消后，其输出状态保持不变（即锁存状态），必须施加反向磁感应强度达到 BRP时，才能使电平产生变化。 感器的应用 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。 前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，这个磁场是被检测的信息的载体，通过它 ,将许多非电、非磁性物理量，例如速度、加速度、角度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电学量来进行检测和控制 [11]。 （ 1）线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。 ① 电流传感器 ② 位移测量 （ 2）开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制 电路等。 如图 210 所示，在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速 [10]。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 14 页 共 57 页 图 210 模拟测速 如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。 根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。 本设计采用的开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽，工作可靠，价格便宜，因此获得极为广泛的应用。 电路如图 211 所 示： 图 211 开关型霍尔传感器 传感器的工作原理如图 212 所示： 信 号放 大 波 形 变 化波 形 整 形 单 片 机 图 212 传感器工作原理 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 15 页 共 57 页 显示电路的设计 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通 用 器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软件都比较简单，但硬件电路复杂。 在单片机系统中应用 液晶 显示器作为输出器件有以下几个优点： （ 1） 显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（ CRT）那样需要不断刷新新亮点。 因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 （ 2） 数字式接口 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 （ 3） 体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 （ 4） 功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其 内部的电极和驱动 IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 显示器 LCD1602 的介绍 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。 液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域。 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。 除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示 等。 如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（ Static）、单纯矩阵驱动（ Simple Matrix）和主动矩阵驱动（ Active Matrix）三种。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 16 页 共 57 页 : ① 线段的显示 点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 64行，每行有 128 列，每 8 列对应 1字节的 8 位，即每行 有 16 字节，共 168=128 个点组成，屏上 6416 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM区的 000H—— 00FH的 16字节的内容决定，当（ 000H）=FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8个点；当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， „„ （ 00EH）=00H，（ 00FH） =00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8段亮线和 8条暗线组成的虚线。 这就是 LCD 显示的基本原理。 ② 字符的显示 用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位 为“ 1” ，其它的为 “0” ，为 “1” 的点亮，为 “0” 的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 ③ 汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为。