基于单片机的自行车里程速度计设计(编辑修改稿)

基于单片机的自行车里程速度计设计(编辑修改稿)内容摘要：

总体设计 自行车里程 /速度计能自动显示自行车行驶的总里程数及行车速度，具有超速信响提醒功能 ，里程数据自动记忆，也可应用于电动自行车、摩托车、汽车等机动车仪表上。 图 本设计能实时地将所测的速度与累计里程数显示出来 ,主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号，将频率实时地测量出来，然后通过单片机计算出速度和里程 ,再将所得的数据存储到 TC4024 芯片中，通过 AT89C52 单片机计算出来的速度和里程的数据，最后由LCD1602 显示所测速度与里程。 自行车里程 /速度计采用 AT89C52 单片机作控制，速度及里程传感器采用干簧管元件。 P0口和 P2口 用于七段 LED 显示器的段码及扫描输出，在显示里程时，第三位小数点用 17脚。 、 、 和 口分别用于设置轮圈的大小。 口的开关用于确定显示的方式，当开关闭合时，显示速度；打开时显示里程。 第 12 脚外中断 0 用于对轮子圈数的计数输入，轮子每转一18B20 输入 按键输入 干簧管输入 STC89C52 LCD1602显示 灯光输出报警 宋丹： 基于单片机的自行车里程 速度计设计 12 圈，传感器输出一个地电平脉冲。 第 13脚外中断 1 用于控制定时器 T1 的启停，当输入为0时关闭定时器。 此控制信号是将轮子圈数的计数脉冲经二分频后形成（见图 ），这样，每次定 时器 T1 的开启时间刚好为转一圈的时间。 根据轮子的周长就可以计算出自行车的速度。 和 口用于 EEPROM 存储器 24C01 的存取控制。 11 脚输出用于速度超速时的报警 各单元设计 控制单元设计 1．单片机概述 单片微型计算机（ Singlechip Microcmputer)简称单片机，它是把中央处理单元 CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、定时器 /计数器以及 I/O 接口电路等主要的几个计算机部件集中在一块集成电路芯片上的微型计算机。 所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机 中除了上述部份外，还集成了其它部份如 A/D， D/A 等。 它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机是靠程序的，并且可以修改。 通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。 单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机 的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 在本设计中采用了 89C52单片机作为中心处理系统进行研究。 AT89C52是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储 器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，华科学院本科毕业设计（论文） 13 使得 AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89C52具有以下标准功能： 8k字节 Flash， 256字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 其芯片引脚图如图。 图 89C52芯片引脚结构图 89C52芯片的主要性能有： （ 1）与 MCS51单片机产品兼容 （ 2） 8K字节在系统可编程 Flash存储器 （ 3） 1000次擦写周期 （ 4）全静态操作： 0Hz～ 33Hz （ 5）三级加密程序存储器 宋丹： 基于单片机的自行车里程 速度计设计 14 （ 6） 32个可编程 I/O口线 （ 7）个 16位定时器 /计数器 （ 8）八个中断源 （ 9）全双工 UART串行通道 （ 10）低功耗空闲和掉电模式 （ 11）电后中断可唤醒 （ 12）看门狗定时器 （ 13）双数据指针 （ 14）掉电标识符 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。 华科学院本科毕业设计（论文） 15 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 ～ （ 1）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 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 图 时钟电路 (2)复位电路 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 宋丹： 基于单片机的自行车里程 速度计设计 16 图 复位电路 系统按键输入模块电路图如图 所示 图 按键电路图 里程计数模拟脉冲按键 通常里程器有一个传感器输入信号 , 传感器接在自行车的软轴上 , 信号以脉冲方式输出。 当车轮每转动一周 , 便发出一个脉冲给传感器 , 传感器输出信号接在单片机的 TCAP端 (输入捕捉端 ),输入捕捉寄存器 (ICR)记录 TCAP 端的脉冲次数 , 再通过程序折合成行车里程及速度。 由于传感器采用机械接触方式控制电路的通断以及光电耦合器件 , 因而可避免干扰信号的影响。 复位电路 华科学院本科毕业设计（论文） 17 检测单元设计 干簧管是一种磁敏的特殊开关。 它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。 只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。 因此可以作为传感器用，用于计数，限位等等。 有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。 装在门上，可作为开门时的报警、问候等。 在“断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。 显示单元设计 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 ： （ 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 该计价系统的显示电路采用 LCD1602液晶显示 ,分别显示时间、里程、速度和温度。 用单片机一组 I/O口作为数据口向 LCD1602发送数据信息。 系统显示硬件电路设计如图 示。 宋丹： 基于单片机的自行车里程 速度计设计 18 图 显示硬件电路图 LCD1602 的介绍 (1)液晶显 示原理 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。 (2)液晶显示器的分类 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 (3)液晶显示器各种图形的显示原理 : ①线段的显示 点阵图形式液晶由 M N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 16 8=128 个点组成，屏上 64 16 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。 LCDDISPLAY 华科学院本科毕业设计（论文） 19 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 6 8 或 8 8 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。