毕业论文_基于单片机的自行车健身系统的设计(编辑修改稿)

毕业论文_基于单片机的自行车健身系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

8位准双向 I/O口线，名称为 ～ 电路设计 （ 1）时钟电路的设计 时钟是单片机的心脏，单片机各功能 部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。 STC89C52 片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟。 常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。 本设计采用 第一种方式。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。 这两个引脚跨接石英晶体振荡器和电容，就构成一个稳定的自激振荡器。 单片机内部时钟方式的振荡电路如图 ： 毕业设计（论文） 12 图 单片机片内振荡电路 电路中的电容 C1 和 C2 常选择为 30pF 左右。 对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 而外接晶体的振荡频率的大小，主要取决于单片机的工作频率范围，每一种单片机都有自己的最大工作频率，外接的晶体振荡频率不大于单片机的最大工作频率即可。 此外，如果单片机有串行通信，则应该选择振荡频率除以串行通信频率可以除尽的晶体。 本设计晶振采用 12MHz，则计数周期为 ： sHzT μ）（ 1121101216  （ 3 1） （ 2） 复位电路的设计 STC89C52 单片机的复位输入引脚 RET 为 STC89C52 提供了初始化的手段。 有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的 0000H 地址单元开始执行程序。 在的时钟电路工作后，只要在 RET 引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。 只要 RET 保持高电平，则循环复位。 只有当 RET 由高电平变成低电平以后，才从 0000H 地址开始执行程序。 本系统的复位电路是采用按键复位的电 路，如图 所示，是常用复位电路之一。 单片机复位通过按动按钮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，只需按动按钮即可。 按下按钮，则直接把 +5V毕业设计（论文） 13 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。 图 按键复位电路 工作原理：上电瞬 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 [6]。 （ 3）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 LCD 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 毕业设计（论文） 14 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。 本设计采用 的显示器是 LCD1602，它的相关介绍如下： 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 、 单纯矩 阵驱动和主动矩阵驱动三种。 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 就会 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 [7]。 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 毕业设计（论文） 15 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 5……右边为 6…… 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节 …… 直到 32B 显示完 LCD就可以得到一个完整 的 汉字。 所示： 表 LCD1602 主要技术参数 显示容量 16 2个字符 芯片工作电压 ～ 工作电流 （ ） 模块最佳电压 字符尺寸 （ WXH） mm 所示 ： 表 LCD1602 引脚接口 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 第 1脚： VSS 为地电源 第 2脚： VDD 接 5V 电源 毕业设计（论文） 16 第 3脚： VL为液晶显示器对 比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4脚： RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为寄存器选择，高电平时进行读写操作，低电平时进行写操作。 当RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读信号，当 RS 为高电平 R/W为低电平时可以写入数据。 第 6脚： E端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。 LCD1602 分为带背光和不带背光两种，基 本 控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图 所示： 图 LCD1602 带背光与不带背光的外形尺寸差别 寄存器的选择如表 所示： 毕业设计（论文） 17 表 LCD 寄存器的选择 E R/W RS 功能说明 1 0 0 写入命令寄存器 1 0 1 写入数据寄存 器 1 1 0 读取忙碌标志及 RAM 地址 1 1 1 读取 RAM数据 0 X 不动作 的指令说明及时序 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令， 控制指令 如表 所示： 表 1602 控制指令 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清 除 显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输 入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说明： 1为高电平、 0为低电平） 指令 1：清 除 显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 毕业设计（论文） 18 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8： DDRAM 地址设置。 指令 9：读 忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 本设计中 LCD1602 的数据总线接 STC89C52 单片机的 P0口，控制引脚 RS接 口， R/W 接 口， E接 口。 VL 是对比控制引脚，电压在 0～ 5V 之间， BLA 和 BLK是背光电源的正负极，使用时需要连接限流电阻，电流大小可以控制背光亮度。 液晶显示电路如图 所示： 毕业设计（论文） 19 E A /V P P31X119X218R E S E T9R D /P 3717W R / P 3616P 32/ IN T 012P 33/ IN T 113P 34/ T 014P 35/ T 115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P。