基于单片机的自行车速度里程表的设计

基于单片机的自行车速度里程表的设计内容摘要：

里程表硬件电路设计 7 DABCEVC C( 1 )( 2 )G N DO U T( 3 )( a )0 5 1 01 5 2 03691 2VO/ VB / m T释 放 点( O F F )工 作 点( O N )( V )( b ) 图 集成开关型霍尔传感器 图 集成霍尔开关接线图 单片机的原理及应用 单片机原理简介 单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括 CPU(Central Processing Unit)、随机存储器 RAM(Random Access Memory)、只读存储器 ROM(Readonly Memory)、基本输入 /输出 (Input/Output)接口电路。 定时器 /计数器等部件都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机从而实现微型计算机的基本功能。 单片机内部结构示意图如图 所示。 8 图 单片机内部结构示意图 （ CPU） 中央处理器是单片机最核心的部分，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 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 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含8K Bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ EPROM）和 256 字节的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 定时 /计数器 中断系统 CPU 存储器 并行I/O口 串口I/O口 TXD TXD RXD T INT P0P3 3 自行车的速度里程表硬件电路设计 9 MCS51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash存储单元，功能强大， AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制场合应用。 图 AT89C52 引脚图 AT89C52 提供以下标准功能： 8K 字节 Flash 闪速存储器， 256 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线， 3 个 16 位定时 /计数器， 5 个中断源， 一个全双工串行通信口，片内具有振荡器及时钟电路。 AT89C52 管脚图如图 所示。 AT89C52 的主要管脚功能如下： ～ ： P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也是地址 /数据总线复用口。 ～ ： P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 ～ ： P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 ～ ： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 ALE：地址锁存控制信号。 在系统扩展时， ALE 用于控制把 P0 口输出的低 8 位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的 分时传送。 此外，由于 ALE 是以晶振 1／ 6的固定频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 PSEN：外部程序存储器读选通信号。 在读外部 ROM 时， PSEN有效 (低电平 )，以实现外部 ROM 单元的读操作。 EA ：访问程序存储控制信号。 当 EA 信号为低电平时， 对 ROM 的读操作限定在外部程序存储器；当 EA 信号为高电平时，对 ROM 的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。 RST：复位信号。 当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。 XTALl 和 XTAL2：外接晶体引线端。 当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 10 VSS：地线。 VCC： +5V 电源。 如果把前述的信号定义为引脚第一 功能的话，则根据需要再定义的信号就是它的第二功能。 P3 的 8 条口线都定义有第二功能，如表 所示 对于有内部 EPROM 的单片机芯片 (例如 87C51)，为写入程序须提供专门的编程脉冲和编程电源。 它们也由引脚以第二功能的形式提供的，即： 编程脉冲： 30 脚 ( /ALE PROG) 编程电压 (25V)： 31 脚 ( /EAVPP ) 表 P3 口引脚与第二功能 引脚 第二功能 信号名称 RXD 串行数据接收 TXD 串 行数据接收 0INT 外部中断 0 申请 1INT 外部中断 1 申请 T0 定时 /计数器 0 的外部输入 T1 定时 /计数器 1 的外部输入 WR 外部 RAM 写选通 RD 外部 RAM 读选通 单片机中断系统介绍 中断是 指 当计算机执行正常程序时，系统中出现某些急需处理的事件， CPU 暂时中止 当前的程序，转去执行服务程序，以对发生的更紧迫的事件进行处理，待处理结束后， CPU 自动返回原来的程序执行 AT89C52 系列单片机的系统有 5 个中断源， 2个优先级，可实现二级中断服务嵌套。 由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器 IE控制 CPU 是否响应中断请求； 由 中断优先级寄存器 IP 安排各优中断源的优先级；同一优先级内各终端同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。 采用的外部中断方式包括外部中断 0 和外部中断 1，它们的中断请求信号分别由单片机引脚 0INT / 和 1INT / 输入。 外部中断请求有两种信号方式：电平触发方式和脉冲触发方式。 电平触发方式的中断请求是低电平有效。 只要在 0INT 和 1INT 引脚上出现有效低电平时，就激活外部中断方式。 脉冲触发方式的中断请求则是脉冲的负跳变有效。 在这种方式下，在两个相3 自行车的速度里程表硬件电路设计 11 邻机器周期内， 0INT 和 1INT 引脚 电平发生变化，即在第一个机器周期内为高电平，第二个机器周期内为低电平，就激活外部中断。 由此可见，在脉冲方式下，中断请求信号的高电平和低电平状态都应至少维持一个机器周期，以使 CPU 采样到电平状态的变化，本次设计所采用的触发方式为脉冲触发方式。 CPU 对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器 IE控制的。 IE 的状态可通过程序由软件设定，某位设定为 1，相应的中断源中断允许；某位设定为 0，相应的中断源中断屏蔽。 CPU 复位时， IE 各位为 0，禁止所有中断。 IE 寄存器各位的定义如下。 EX0（ ）外部 0INT 中断允许位； ET0（ ）定时 /计数器 T0 中断允许位； EX1（ ）外部 1INT 中断允许位； ET1（ ）定时 /计数器 T1 中断允许位； ES（ ）串行口中断允许位； EA（ ） CPU 中断允许位。 AT89C52 单片机有两个中断优先级，即可实现二级中断服务嵌套。 每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄存器 IP 中的相应的状态来规定的。 IP 的状态由软件设定，某位 设定为 1，则相应的中断源为高优先级中断；某位设定为 源为低优先级中断。 单片机复位时， IP 各位清 0，各中断源同为低优先级中断。 IP 寄存器各位的定义如下。 PX0（ ）外部中断 0INT 优先级设定位； PT0（ ）定时 /计数器 T0 中断优先级设定位； PX1（ ）外部中断 1INT 中断优先级设定位； PT1（ ）定时 /计数器 T1 中断优先级设定位； PS（ ）串行口中断优先级设定位。 单片机定 时 /计数功能介绍 AT89C52 单片机定时 /计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。 TMOD 用于设置其工作方式； TCON 用于控制其启动和中断请求。 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于设置定时 /计数器的工作方式。 GATE：门控位。 GATE=0 时，只要用软件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 为 1，就可以启动定时 /计数器工作； GATE=1 时，要用软件 TR0 或 TR1 为 1，同时外部中断引脚 0INT 或 1INT 也为高电平时，才能启动定时 /计数器工作。 /CT：定时 /计数模式选择位。 /CT=0 为定时模式； /CT =1 为计数模式。 M1M2：工作方式设置位。 定时 /计数器有 4 种工作方式，由 M1M2 进行设置。 12 本次设计 TMOD 为 90H，即选通定时 /计数器 定时功能、工作方式 1。 工作方式 16 位定时 /计数器。 TCON TF1（ ）定时 /计数器 T1 溢出中断请求标志位。 定时 /计数器 T1 计数溢出时由硬件自动置 TF1 为 1。 CPU 响应中断后 TF1 由硬件自动清零。 T1 工作时， CPU可随时查询 TF 的状态。 所以， TF1 可用作查询测试的标志。 TF1 也可以用软件置 1或清零，同硬件置 1 或清零的效果一样。 TR1（ ）定时 /计数器 T1 运行控制位。 TR1 置 1 时时，定时 / 计数器 T1开始工作； TR1 置 0 时，定时 /计数器 T1 停止工作。 TR1 由软件置 1 或清 0。 TF0（ ）：定时 /计数器 T0 溢出中断请求标志位。 TR0（ ）：定时 /计数器 T0 运行控制位。 其他器件的介绍 存储器的介绍 AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOSE2PROM。 内部含有 256 个 8 位字节， ATMEL公司的先进 CMOS 技术实质上减少了器件的功耗。 AT24C02 有一个 16 字节页写缓冲器，该器件通过 I2C 总线接口进行操作有一个专门的写保护功能。 AT24C02 支持 I2C总线数据传送协议。 数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主。