1、自行车里程/速度计的设计1设计题目 自行车里程速度计 学生姓名 马志龙 学 号 02030801001 专业班级 机电一体化（1）班 指导老师 时明 机电工程系自行车里程/速度计的设计2自行车里程/速度计的设计摘要：本文介绍了用 89C52 单片机设计自行车里程/速度计，运用单片机的运算和控制功能，并采用数码管实时显示所测速度和里程的速度里程计设计方案，用分频器 TC4024 实现二分频，用来探讨 24C01 传感器的用途，通过实用电路的设计来掌握速度及里程传感器的使用方法及一些性能参数。本系统含了电子电路技术，以及常用的 AT89C52 单片机工作原理，通过本系统的设计，把它们俩者有机结合。
2、关键词：AT89C52 数码管 TC4024 24C01 传感器 自行车里程/速度计的设计3目 录1 绪 论 .32 AT89C52 单片机 .42.1 AT89C52 单片机简介 .42.2 AT89C52 的管脚及其含义 .43 TC4024 .64 24C01 芯片 .64.1 24C01 简介 .64.2 24C01 的特性： .75 硬件电路的设计 .85.1 系统硬件电路 .85.2 系统的工作原理 .86 软件设计 .96.1 系统内存的规划 .96.2 系统的主要程序设计 .97 系统调试 .117.1 硬件调试 .117.2 软件调试 .128 结 论 .14致谢 .15附录
3、: 系统完整源程序 .17自行车里程/速度计的设计41 绪 论传感器，英文名字为 Sensor 或 Transducer，亦称换能器、变换器。在科技迅速发展的今天，传感器越来倍受重视。在日常生活、航天、航空，常规武器、交通运输，机械制造、化工、生物医学工程、自动化检测工程及计量等各项领域都被广泛应用 6。目前，传感器已向新材料开发，集成化、智能化、数字化、新工艺，高精度化及高稳定、高可靠化等技术发展。特别是霍尔传感器，鉴于它的价廉、易于使用，使它广泛运用于里程计、速度计等 6。单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，特别适用于控制领域。通常单片机由单块集成电路构成，内部包含有计算机的基本部件：
4、CPU（中央处理器） ，存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要与适当的软件及外部设备相结合，便可以成为一个单片机控制系统 4。目前，场上销售的单片机有 4 位、8、16 位、32 位，并且单片机朝着高性能多种方向发展，尤其是 8 位单片机以经成为当前单片机的主流，主要体现在 CPU功能增强、内部资源增多、引脚的功能化、低电压和低功好耗化上 4。单片机因为其体积小、功能强，可靠性高，灵活方便等优点，所以可以用于各个领域，对各行各业的技术改造和产品更新换代起到重要的推动作用。本人经过学习，用 AT89C52 设计了一个自行车里程/速度计。本设计可轮流显示自行车行使的里程和速度, 采用 T
5、C4024 芯片作为计数器以及 2C401 存储数据，3 个单级共阴数码管作为显示系统。本系统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。自行车里程/速度计的设计52 AT89C52 单片机2.1 AT89C52 单片机简介本设计选用 AT89C52 单片机，AT89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，可与工业 AT89C51产品指令和引脚完全兼容。2.2 AT89C52 的管脚及其含义 5AT89C52 的管脚及各管脚含义如下：图 2.2 89C52 管脚图各引脚功能说明：V
6、CC电源电压；GND接地； P0 口P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/ 数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用； 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻； 在 FLASH 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验自行车里程/速度计的设计6时，要求外接上拉电阻； P1 口P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL
7、 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流； 与 AT89C51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时 /计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX） ； FLASH 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址； P1.0 和 P1.1 的第二功能 ：P1.0 T2（定时/计数器 2 外部计数脉冲输入），时钟输出 ；P1.1 T2EX（定时/计数 2 捕获/重装载触发和方向控制）； P2 口P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向
8、I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流； 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容； FLASH 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号； P3 口P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P 3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路
9、。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流； P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能：P3.0 RXD(串行输入口 ) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断 0) 自行车里程/速度计的设计7P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5 T1(定时/计数器 1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号； RST复位输入。当振荡器工
10、作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位； ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲； 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG ）； EA 端为高电平（接 Vcc 端），CPU 则执行内部程序存储器的指令。3 TC4024 本程序采用 TC4024 芯片，它是一个 7 位的计数器，计数器具有分频的作用，它包含有 14 个
11、管脚，其 7 脚接地，14 脚接+5V， 1 脚接 AT89C52 的 INT0，即12 脚,在系统中此芯片起到了二分频的作用。4 24C01 芯片4.1 24C01 简介24C01 是一个 1K 位串行 CMOS EEPROM，内部含有 128 个 8 位字节，CATALYST 的先进 CMOS 技术实际上减少了器件的功耗，24C01 是一个 8 位字节页写缓冲器，该器件通过 I2C 总线接口进行操作，即此芯片采用 I2C 协议进行读写数据。有一个专门的写保护功能。24C01 是 I2C 接口的，但标准 51 是不带 I2C 接口的，串口方式 0 是不行的，自行车里程/速度计的设计8需要用
12、IO 模拟，所以随便接两个 IO 都可以，而且都要接上拉电阻，大概几 K就行了，因为不是总线方式，所以不能用 MOV 指令，也不能用 SBUF，要判断是否为满，可以在程序里设个变量。在这里要注意 E2P 芯片的寿命（一般是读写 100 万次，足够了） 。 存储数据的时候，可以对操作数和存储的数据进行比较，不相等则存储，这样可以增加使用寿命，比有些每隔 1 秒钟进行存储的会好多了。以下是 24C01 的管脚图：图 4.1 管脚图表 3.1 24C01 的管脚描述管脚名称 功能A0、A1、A2 器件地址选择SDA 串行数据/地址SCL 串行时钟WP 写保护VCC +1.8V6.0V 工作电压VSS
13、 接地4.2 24C01 的特性：24C01 芯片具有以下特性：1. 与 400KHZ 的 I2C 总线兼容；2. +1.8-6.0V 工作电压范围；3. 低功耗 CMOS 技术；自行车里程/速度计的设计94. 写保护功能：当 WP 为高电平时进入写保护状态；5. 页写缓冲器；6. 自定时擦写周期；7. 1，000，000 编程擦除/周期；8. 可保存数据 100 年；9. 8 脚 DIP、SOIC 、TSSOP 封装；10 温度范围：商业级、工业级和汽车级。5 硬件电路的设计5.1 系统硬件电路自行车里程/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
14、，也可应用于电动自行车、摩托车、汽车等机动车仪表上。其硬件电路原理图如图 5.1。图 5.1 系统原理图自行车里程/速度计的设计105.2 系统的工作原理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 24C01 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，必须通过 BCD 码的转换才能输出给数码管。最后由共阴数码管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霍尔元件，其电器原理图如图 5.1
15、所示。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 P3.7 口控制点亮。P 1.0 和P1.1 口分别用于显示里程状态和速度状态。P 1.2、 P1.3、 P1.6 和 P1.7 口分别用于设置轮圈的大小。P 3.0 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，轮子每转一圈，霍尔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 5.1） ，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。P1.4 和 P1.5 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。6 软件设计6.1 系统内存的规划由于本系统处理功能较多，因而一部分内存单元用于特定的用处。其主要内存单元用处如下：50H:EEPROM 器件寻址字节存放单元；51H:EEPROM 传送字节数存放单元；30H:EEPROM 发送数据缓冲单元；40H:EEPROM 读出数据存放单元；0A0H:EEPROM 寻址字节字节写；
