本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科理科 指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)**隨著居民生活水平的不斷提高，自行車(chē)不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。自行車(chē)的速度里程表能夠滿足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當(dāng)前的速度、里程等物理量。本論文主要闡述一種基于霍爾元件的自行車(chē)的速度里程表的設(shè)計(jì)。以AT89C52單片機(jī)為核心，A44E霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車(chē)?yán)锍?速度的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，采用24C02實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保的速度里程表的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分利用霍爾元件將自行車(chē)每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)傳入單片機(jī)系統(tǒng)，然后單片機(jī)系統(tǒng)將信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送顯示。軟件部分用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，采用模塊化設(shè)計(jì)思想。該系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，子程序具有通用性，完全符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：里程/速度；霍爾元件；單片機(jī)；LEDople’slife,thebicycleisnotonlytheuniversalftransportationandsubstituteforwalexercising.Thebicyclemileage/speedcanfulfillthebasicneedofpeople’slife,sothattheycanlearnthespeedandthemileageofthebicycleelementtomeasurerevolution,themeasureandstatisticareachieved.Therangeinfoissavedby24C02whenthepowerisoff,thebicyarticle,thehardwarecircuitandsoftwaredintroducedindetail.Aboutthehardware,thepulsenumberistransmittedofonecycleoftheMicrocomputersystemissenttodtheprogramisdesignedinthemodeofmodules.Thesystemhassimplehardware,comsub-program,andmeetsthedemandofdesign.KEYWORDS:Mileage/speed;Hallelement;Singlec 1 1 1 2 2 2 4 6 6 6 7 7 8 8 9 10 10 10 11 12 13 13 14 14 15 16 16 19 20 21 23 23 23 25 25 25 26 27自行車(chē)被發(fā)明及使用到現(xiàn)在已有兩百多年的歷史，這兩百年間人類(lèi)在不斷的嘗試與研發(fā)過(guò)程中，將玩具式的木馬車(chē)轉(zhuǎn)換到今日各式新穎休閑運(yùn)動(dòng)自行車(chē)，自行車(chē)發(fā)展的目的也從最早的交通代步的工具轉(zhuǎn)換成休閑娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)的用途。隨著居民生活水平的不斷提高，自行車(chē)不再僅僅是普通的運(yùn)輸、代步的工具，而是成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選。因此，人們希望自行車(chē)的功用更強(qiáng)大，能給人們帶來(lái)更多的方便。自行車(chē)?yán)锍趟俣缺碜鳛樽孕熊?chē)的一大輔助工具也正是隨著這個(gè)要求而迅速發(fā)展的，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(chē)人的心跳、顯示騎車(chē)人熱量消耗等功能。本設(shè)計(jì)采用了MCS-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種體積小、操作簡(jiǎn)單的便攜式自行車(chē)的速度里程表，它能自動(dòng)地顯示當(dāng)前自行車(chē)行走的距離及運(yùn)行的速度。示里程和速度的自行車(chē)的速度里程表。本文主要介紹了自行車(chē)的速度里程表的設(shè)計(jì)思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內(nèi)容，整體上分為硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)。本文首先扼要對(duì)該課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，包括硬件方案和軟件方案的設(shè)計(jì)；顯示電路的設(shè)計(jì)；然后闡述了該自行車(chē)的速度里程表的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理子程對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。具體的硬件電路包括AT89C52單片機(jī)的外圍電路以及LED顯軟件設(shè)計(jì)包括：芯片的初始化程序、定時(shí)中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件設(shè)計(jì)的思想主要是自頂向下，模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)子模塊逐一設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是：以通用MCS-51單片機(jī)為處理核心，用傳感器將車(chē)輪的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，進(jìn)行處理后送入單片機(jī)。里程及速度的測(cè)量，是經(jīng)過(guò)MCS-51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器測(cè)出總的脈沖數(shù)和每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，再經(jīng)過(guò)單片顯示器顯示出來(lái)。出即時(shí)速度v。當(dāng)里程鍵按下時(shí)，里程指示燈亮，LED切換顯示當(dāng)前里程，與當(dāng)速度鍵按下時(shí)，速度指示燈亮，LED切換顯示當(dāng)前速度，若自行車(chē)超速，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指示燈閃爍。要求達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)方法如下：1.利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖2.對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)：利用單片機(jī)自帶的計(jì)數(shù)器T1對(duì)霍爾傳感器脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。3.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要求用LED顯示里程總數(shù)和即時(shí)速度。實(shí)現(xiàn)：利用軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到需要的數(shù)值。最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：自行車(chē)的速度里程表具有里程、速度測(cè)試與顯示功能，采用單片機(jī)作控制，顯示電路可顯示里程及速度。測(cè)速，首先要解決是采樣的問(wèn)題。使用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)速，可以使用簡(jiǎn)單的脈沖計(jì)數(shù)法。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個(gè)或固定的多個(gè)脈沖，將脈沖送入單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。常用的測(cè)速元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。里程測(cè)量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用編碼器對(duì)車(chē)輪的圈數(shù)進(jìn)行測(cè)量、利用霍爾傳感器對(duì)里程進(jìn)行測(cè)量、利用干簧管型傳感器測(cè)量里程。光敏電阻對(duì)環(huán)境的要求相當(dāng)高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量；而編碼器必須安裝在車(chē)軸上，安裝較為復(fù)雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會(huì)有影響，而且安裝方便。所以本設(shè)計(jì)采用霍爾元件對(duì)里程與速度進(jìn)行測(cè)量，既簡(jiǎn)單易行，又經(jīng)濟(jì)適用。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的齒輪盤(pán)上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當(dāng)車(chē)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾元件靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。如果在齒輪盤(pán)上粘上多粒磁鋼，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個(gè)脈沖輸出。在粘磁鋼時(shí)要注意，霍爾傳感器對(duì)磁場(chǎng)方向敏感，粘之前可以先手動(dòng)接近一下傳感器，如果沒(méi)有信號(hào)輸出，可以換一個(gè)方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛?；魻杺鞲衅魇菍?duì)磁敏感的傳感元件，常用于信號(hào)采集的有A44E，該傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，工作電壓范圍寬，使用非常方便。A44E的外形如圖2.1所示。能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化，所以它有一般芯片不具有的特點(diǎn)：3.功能強(qiáng)、價(jià)格低；4.全部集成在一塊芯片上，布線短、合理；5.數(shù)據(jù)大部分在單片機(jī)內(nèi)傳送，運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。外部存儲(chǔ)外部存儲(chǔ)通過(guò)軟件控制單片機(jī)的功能是單片機(jī)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，程序的設(shè)計(jì)要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計(jì)的原則，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。模塊化設(shè)計(jì)使程序的可讀性好、修改及完善方便。軟件設(shè)計(jì)包括主程序、行車(chē)過(guò)程中里程和速度計(jì)算子程序、延時(shí)子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。數(shù)據(jù)處理子程序是將進(jìn)入單片機(jī)的脈沖信號(hào)與實(shí)際要顯示值之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過(guò)軟件編程顯示所需要的值。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖2.3所示NN自行車(chē)的速度里程表的硬件電路設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)部分，它包括信號(hào)的捕獲、放大、整形，單片機(jī)的計(jì)算處理，數(shù)碼管的實(shí)時(shí)顯示和單片機(jī)外圍基本電路的設(shè)計(jì)，兩大主要器件就是傳感器和單片機(jī)。傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設(shè)備不可缺少的信息采集工具。磁傳感器是一種將磁學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件或裝置。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，需要大量的傳感器將被測(cè)或被控的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與計(jì)算機(jī)兼容的電信號(hào)。作為輸入信號(hào)，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機(jī)遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)是一種最基本的測(cè)量工作。單片機(jī)是本次設(shè)計(jì)的核心部件，它是信號(hào)從采集到輸出的橋梁，而且包括計(jì)算、定時(shí)、信息處理等功能。本次設(shè)計(jì)信號(hào)的捕獲采用的是霍爾傳感器。霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高。取用各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達(dá)－55□~150□。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)制成的一種磁敏傳感器。在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量線性范圍大、抗干擾能力強(qiáng)以及體積小、使用壽命長(zhǎng)等一系列特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于測(cè)量、自動(dòng)控制及信息處理等領(lǐng)域?；魻栃?yīng)原理圖如圖3.1所示。ZYIBXd·L·dbUh代表集成霍爾開(kāi)關(guān)的三個(gè)引出端點(diǎn)。在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，該VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門(mén)輸出。當(dāng)施加的VCCVCC爾開(kāi)關(guān)完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定，此差值稱(chēng)為磁滯，在此差電阻，如圖3.3所示。ABBDECDEC(a)9-9-(ON) (OFF)B/mT (OFF)B/mT單片機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功路。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.4所示。TT指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制場(chǎng)合應(yīng)用。振蕩器及時(shí)鐘電路。AT89C52管腳圖如圖3.5所示。中斷是指當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對(duì)發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)制CPU是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各終端同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢(xún)邏輯確定其響應(yīng)次序。片機(jī)引腳INT0/P3.2和INT1/P3.3外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求是低電平有效。只要在INT0和斷方式。脈沖觸發(fā)方式的中斷請(qǐng)求則是脈沖的負(fù)跳變有效。在這種方式下，在兩個(gè)相二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。由此可見(jiàn)，在脈沖方式下，中斷請(qǐng)求信化，本次設(shè)計(jì)所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗器，該器件通過(guò)I2C總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。AT24C02支總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和總線上。管腳圖如3.6所示。時(shí)鐘。送或接收，是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線或WP寫(xiě)保護(hù)：如果WP管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)，只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳輸數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL和SDA與單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。在軟件編程時(shí)采用E2PROM程序包來(lái)控制24C02發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。74LS74是D觸發(fā)器的一種,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。由于其狀態(tài)的更新發(fā)針到來(lái)前D端的狀態(tài)。引腳圖如圖3.7所示。0tv0t這樣就可以算出自行車(chē)的速度。分頻前后對(duì)比圖如圖3.8所示。0tv0tv由圖可見(jiàn)，二分頻后的波形的高或地電平的時(shí)間正好是霍爾傳感器開(kāi)關(guān)的一個(gè)周分頻后的信號(hào)輸入到INT1，內(nèi)部定時(shí)計(jì)得里程值和即時(shí)速度。本次設(shè)計(jì)中的采用驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的芯片為74LS244，74LS244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線驅(qū)動(dòng)器，若單片機(jī)輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會(huì)導(dǎo)致顯示部能夠正常工作。其邏輯圖如圖3.9所示，可以看出74LS244由2組組成、每組由四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個(gè)控制端高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開(kāi)。時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C52片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用前者。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的但電容的大小會(huì)影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機(jī)的工作頻率范圍，每一種單片機(jī)都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可。此1AT89C52單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳RET為AT89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，即從程序存儲(chǔ)器中的0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在89C52的時(shí)鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RET保持高電平，則89C52循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RET由高電平變成低電平以后，89C52才從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。單片機(jī)復(fù)位通過(guò)按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱(chēng)手動(dòng)復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容C相當(dāng)于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使89C52全機(jī)自動(dòng)復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過(guò)程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕即可。按下按鈕，則全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。本設(shè)計(jì)中采用LED數(shù)碼管顯示。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示器來(lái)顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因字型“8”的各個(gè)筆畫(huà)段，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。LED顯示器有兩種不同的形采用共陰極接法。LED顯示方式有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示接口電輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。一起組成段碼選通的段選信號(hào)，通過(guò)軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲(chǔ)單元，提示應(yīng)該減速。報(bào)警電路圖如圖3.13所示。在硬件設(shè)計(jì)完畢之后，接下來(lái)就是設(shè)計(jì)中最核心和最為主要的軟件部分設(shè)計(jì)。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過(guò)程。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即是根據(jù)要求和硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進(jìn)行程序編寫(xiě)的過(guò)程。這樣的設(shè)計(jì)方法，使得系統(tǒng)的整個(gè)功能和各部分的功能趨于明朗化。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，就可以根據(jù)功能設(shè)置找出問(wèn)題的根源，從而更快地解決問(wèn)題。所以說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)緊密地結(jié)合在一起。基于霍爾傳感器自行車(chē)的速度里程表的軟件設(shè)計(jì)包括上電初始化程序、中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、LED顯示子程序、延時(shí)子程序等幾大部分。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)，下面就其主要部分分別加以分析。中斷向量的設(shè)計(jì)以及開(kāi)中斷、循環(huán)等待等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)程和計(jì)速等不同的操作。別用于設(shè)置輪圈的大小，低電平有效。P3.0是用于里程和速度切換的，低電平為顯示速度，高電平為顯示里程。中斷0用于對(duì)輪子圈數(shù)的計(jì)數(shù)輸入，輪子每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平脈沖。將根據(jù)里程寄存器中的內(nèi)容計(jì)算和判斷出行駛里程數(shù)。中斷1用于控制定時(shí)器T1的啟/停，當(dāng)輸入為0時(shí)關(guān)閉定時(shí)器。此控制信號(hào)是將輪子圈數(shù)的計(jì)數(shù)經(jīng)二分頻后形成。這樣，每次定時(shí)器T1的開(kāi)啟時(shí)間剛好為轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間，根據(jù)輪子的周長(zhǎng)就可以計(jì)算出自行車(chē)的速度。其程序流程如圖4.1所示。初始化P1.P1.P1.P1.P1.P1.<>N<>NYYN<>N<>YYN<>N<>YNYNYY<>Y<>YN以對(duì)其中的計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)，即表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)值已滿，這時(shí)就以計(jì)數(shù)溢出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求，去置位一個(gè)溢出標(biāo)志，作為單片機(jī)接受中斷請(qǐng)求的標(biāo)志。這種中斷請(qǐng)求是在單片機(jī)芯片內(nèi)部發(fā)生的，因此無(wú)須在芯片上設(shè)置引入端。示。器。60H為低位，62H為高位。每次計(jì)數(shù)一次后，對(duì)里程數(shù)據(jù)進(jìn)行一次存儲(chǔ)操作。當(dāng)車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈，通過(guò)霍爾元件將脈沖數(shù)輸入單片機(jī)內(nèi)，通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)出脈沖數(shù)，再用乘法子程序算出里程數(shù)。里程處理子程序流程圖如圖4.3所示。6CH、6DH）的值放入68H～6BH單元。定時(shí)器計(jì)出每轉(zhuǎn)一圈所車(chē)輪的周長(zhǎng)除以時(shí)間就得出自行車(chē)的速度。NNY采用動(dòng)態(tài)掃描顯示接口電路，動(dòng)態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段輸出口送出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。一起組成段碼選通的段選信號(hào)，通過(guò)軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲(chǔ)單元，取段碼表首址取段碼表首址取顯示數(shù)據(jù)修改顯示單元地NYPROTEUS系統(tǒng)仿真平臺(tái)與開(kāi)發(fā)平臺(tái)是由英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的，是目前世界制系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等全部功能。PROTEUS軟件能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有目標(biāo)原形時(shí)就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與驗(yàn)證。在構(gòu)思好電路原理圖和編好程序之后就要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)仿真，原理圖的具體設(shè)計(jì)流程如圖5.1所示。當(dāng)完成原理圖布線后，利用PROTEUSISIS編輯環(huán)境所提供的電器規(guī)則檢查命令對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提供的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖。直到通過(guò)電器規(guī)則檢查為止。編輯和編譯整合到同一設(shè)計(jì)環(huán)境中，這樣使得用戶(hù)可以在設(shè)計(jì)中直接編輯代碼，并且很容易地查看到用戶(hù)對(duì)源程序修改后對(duì)仿真結(jié)果的影響。源代碼通過(guò)編譯無(wú)誤后，就可以進(jìn)行仿真，在仿真過(guò)程中不斷完善電路和程序的功能最后達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的。在軟件仿真過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，具體故障和解決方法如下：本次設(shè)計(jì)的電路數(shù)碼管采用共陰極接法，在仿真時(shí)錯(cuò)用共陽(yáng)極數(shù)碼管，導(dǎo)致數(shù)碼管不顯示。現(xiàn)了高阻態(tài)（灰色經(jīng)翻閱資料查得P0口做I/O口是應(yīng)接上拉電阻。在加上上拉電建立網(wǎng)絡(luò)表建立網(wǎng)絡(luò)表NNY該課題的主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)一個(gè)以MCS-51單片機(jī)為核心的自行車(chē)的速度里程表。本設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡(jiǎn)單性，故盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)。通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能里程與速度分別根據(jù)以下公式求得：根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小磁片滑過(guò)霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出一脈沖，可根據(jù)車(chē)輪周長(zhǎng)計(jì)算里程，選擇不同的車(chē)輪周長(zhǎng)，里程數(shù)的變化有所不同；當(dāng)按下開(kāi)關(guān)，顯示速度時(shí)，LED會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同顯示不同的數(shù)字，當(dāng)速度超過(guò)一定速度時(shí)，將啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)仿真證明本次設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)的要求，能實(shí)現(xiàn)對(duì)