基于AT89C52里程表设计毕业设计论文

1、毕业设计论文基于 AT89C52 里程表设计摘要随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而 是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需 求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。本论文主要阐述一种基于霍尔 元件的自行车的速度里程表的设计。以 AT89C52 单片机为核心， A44E 霍尔传感器 测转数，实现对自行车里程 / 速度的测量统计，采用 24C02 实现在系统掉电的时候保 存里程信息，并能将自行车的里程数及速度用 LED 实时显示。文章详细介绍了自行 车的速度里程表的硬件电路和软件设计。 硬件部分利用霍尔元件将自行车每转

2、一圈的 脉冲数传入单片机系统， 然后单片机系统将信号经过处理送显示。软件部分用汇编语 言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全 符合设计要求。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词： 里程 /速度；霍尔元件；单片机； LED 显示II6 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。6 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。6 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。6 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。7 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。8 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。8 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。9 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 11 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 12 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 13 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。15 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。16 尧侧閆繭

3、絳闕绚勵蜆贅。17 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。18 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。目录目录1 绪 言 1聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.1 课题背景 1 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.2 课题的主要任务及内容 1 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 自行车的速度里程表总体方案设计 2 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2.1 任务分析与实现 2 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.2 自行车的速度里程表硬件方案设计 2 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.3 自行车的速度里程表软件方案设计 4

4、茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3 自行车的速度里程表硬件电路设计 3.1 概述 3.2 传感器及其测量系统 3.2.1 霍尔传感器的测量原理 3.2.2 集成开关型霍尔传感器 3.3 单片机的原理及应用 3.3.1 单片机原理简介 3.3.2 单片机的引脚功能介绍 3.3.3 单片机中断系统介绍 3.3.4 单片机定时 / 计数功能介绍 3.4 其他器件的介绍 3.4.1 存储器的介绍 13 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.4.2 74LS74 芯片的介绍 14 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.4.3 74LS244 芯片的介绍 15 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.5 单片机外围电路的设计 15 構氽頑黉碩饨荠龈话骛

5、。3.5.1 时钟电路的设计3.5.2 复位电路的设计3.5.3 显示电路的设计3.5.4 报警电路的设计4 自行车的速度里程表软件程序设计 .4.1 概述 4.2 自行车的速度里程表总体程序设计III4.3 中断子程序的设计 4.4 数据处理子程序的设计 . 错误！未定义书签。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。4.5 显示子程序的设计 错误！未定义书签。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。5 系统调试与分析 错误！未定义书签。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。5.1 系统仿真调试 错误！未定义书签。谚辞調担鈧谄动禪泻類。5.2 调试故障及原因分析 错误！未定义书签。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。6 结论与展望 错误！未定义书签。熒绐譏钲

6、鏌觶鷹緇機库。6.1 结论 错误！未定义书签。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。6.2 展望 错误！未定义书签。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。致 谢 错误！未定义书签。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。参考文献 错误！未定义书签。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。附 录 错误！未定义书签。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。IV1 绪言1 绪言1.1 课题背景自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史， 这两百年间人类在不断的尝试 与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发展 的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具

7、，而 是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人 们带来更多的方便。 自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要 求而迅速发展的，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示，甚至有的 还具有测量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能。本设计采用了 MCS-51 系列 单片机设计一种体积小、 操作简单的便携式自行车的速度里程表，它能自动地显示当 前自行车行走的距离及运行的速度。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。1.2 课题的主要任务及内容本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用 LED 数码管实时 显示里程和速度的自行车的速度里程表。 本文

8、主要介绍了自行车的速度里程表的设计 思想、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件 部分设计。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计； 继而具体介绍了自行车的速度里程表的硬件设计， 包括传感器的选择、 单片机的选择、 显示电路的设计；然后阐述了该自行车的速度里程表的软件设计，包括数据处理子程 序的设计、显示子程序的设计； 最后针对仿真过程遇到的问题进行了具体说明与分析， 对本次设计进行了系统的总结。 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。具体的硬件电路包括 AT89C52单片机的外围电路以及 LED 显示电路等。 软件设计包括：

9、芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子程序等，软件 采用汇编语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐一 设计。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。2 自行车的速度里程表总体方案设计2.1 任务分析与实现本设计的任务是：以通用 MCS-51 单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转 换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过 MCS-51 的定时 / 计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过 LED 显示器显示出来。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。本系统总体思路如下： 假定轮圈的周长为 L，在轮圈上安装 m个永久磁铁， 则测 得的里程值最

10、大误差为 L/m。经综合分析，本设计中取 m=1。当轮子每转一圈，通过 开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚 P3.2中断 0 端输入，传感器 每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。 每次中断代表车轮转动一圈，中断 数 n 轮圈的周长为 L 的乘积为里程值。 计数器 T1 计算每转一圈所用的时间 t ，就可以 计算出即时速度 v。当里程键按下时，里程指示灯亮， LED 切换显示当前里程，与当 速度键按下时，速度指示灯亮， LED 切换显示当前速度，若自行车超速，系统发出报 警信号，指示灯闪烁。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。要求达到的各项指标及实现方法如下：1. 利用霍尔传感器产生里

11、程数的脉冲信号。2. 对脉冲信号进行计数。实现：利用单片机自带的计数器 T1 对霍尔传感器脉冲信号进行计数。3. 对数据进行处理，要求用 LED 显示里程总数和即时速度。 实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。 最终实现目标：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片 机作控制，显示电路可显示里程及速度。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。2.2 自行车的速度里程表硬件方案设计测速，首先要解决是采样的问题。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计 数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入单片机中进行 计算，即可获得转速的信息。常用的测速元件有霍尔传感器、光电

12、传感器和光电编码 器。里程测量传感器的选择也有以下几种方案：使用光敏电阻对里程进行测量、利用 编码器对车轮的圈数进行测量、 利用霍尔传感器对里程进行测量、利用干簧管型传感 器测量里程。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。光敏电阻对光特别敏感， 当白天行驶时， 外界光源将导致光敏电阻发出错误信号； 光敏电阻对环境的要求相当高， 如果光敏或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电2 自行车的速度里程表总体方案设计阻就不能再进行准确测量；而编码器必须安装在车轴上，安装较为复杂；霍尔元件或 干簧管不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘覆盖也不会有影响，而且安装方便。 所以本设计采用霍尔元件对里程与速度进行测量，既简单易

13、行，又经济适用。 栉缏歐锄 棗鈕种鵑瑶锬。使用霍尔传感器获得脉冲信号， 其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的 齿轮盘上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在前叉上，当车子转动时霍尔元件靠近磁钢， 就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在齿轮盘上粘上多 粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对 磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个 方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于信号采集的有 A44E ，该传感器是 个 3 端器件，外形与三

14、极管相似，只要接上电源、地，即可工作，工作电压范围宽， 使用非常方便。 A44E 的外形如图 2.1 所示。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。A44E231-Vcc 2-GND 3-OUT 图 2.1 A44E 外形图单片机由于将 CPU、内存和一些必要的接口集成到一个芯片上， 并且面向控制功 能将结构作了一定的优化，所以它有一般芯片不具有的特点： 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。1. 体积小、重量轻；2. 电源单一、功耗低；3. 功能强、价格低；4. 全部集成在一块芯片上，布线短、合理；5. 数据大部分在单片机内传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高。 目前，单片机被广泛的应用于测控系统、工业自动化、智能仪表

15、、集成智能传感 器、机电一体化产品、家用电器领域、办公自动化领域、汽车电子与航空航天器电子 系统以及单片机的多机系统等领域。 在设计中选用的是 AT89C52 单片机。 则鯤愜韋瘓賈晖 园栋泷。单片C52报警部分图 2.2 系统的原理框图2.3 自行车的速度里程表软件方案设计通过软件控制单片机的功能是单片机的主要特点和优点， 程序的设计要考虑合理 性和可读性，遵循模块化设计的原则，采用自顶向下的设计方法。模块化设计使程序 的可读性好、修改及完善方便。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。软件设计包括主程序、行车过程中里程和速度计算子程序、延时子程序、中断服 务子程序、显示子程序等等。中断子程序是将传感器产生

16、的信号接入外部中断 0，将经过 74LS74 分频后的信 号接入外部中断 1，利用中断和定时器对分别对里程进行累加、每转一周的时间进行 测量。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。数据处理子程序是将进入单片机的脉冲信号与实际要显示值之间有一定的对应 关系，经过软件编程显示所需要的值。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。显示子程序是将数据处理的结果送显示器显示。系统软件总体流程图如图 2.3 所示。2 自行车的速度里程表总体方案设计初始化计算里程计算速度显示里程显示速度图 2.3 软件总体流程图3 自行车的速度里程表硬件电路设计3.1 概述自行车的速度里程表的硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获、放大、整 形，单片机

17、的计算处理，数码管的实时显示和单片机外围基本电路的设计，两大主要 器件就是传感器和单片机。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。传感器是获取自然或生产领域中信息的关键器件， 是现代信息系统和各种设备不 可缺少的信息采集工具。磁传感器是一种将磁学量信号转变为电信号的器件或装置。 随着信息产业、工业自动化、医疗仪器等的飞速发展和计算机应用的普及，需要大量 的传感器将被测或被控的非电信号转换成可与计算机兼容的电信号。作为输入信号， 这就给磁传感器的快速发展提供了机遇， 形成了磁传感器的产业。其中最具代表的磁 传感器就是霍尔传感器， 在自动检测系统中， 利用霍尔传感器测转数是一种最基本的 测量工作。 沩氣嘮戇苌鑿鑿

18、槠谔應。单片机是本次设计的核心部件，它是信号从采集到输出的桥梁，而且包括计算、 定时、信息处理等功能。3.2 传感器及其测量系统本次设计信号的捕获采用的是霍尔传感器。 霍尔器件具有许多优点， 它们的结构 牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz ）、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度 好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度 高。取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达 55 150。按 照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件，前者输出模拟量， 后者输出数字量

19、。 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。 前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性， 后者是检测受检对象上人为设置 的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体。通过它，将许多非电、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、转数、转速以及工作状 态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。3.2.1 霍尔传感器的测量原理霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁敏传感器。 在置于磁场中的导体或半导 体通入电流 I ，若电流垂直磁场 B ，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电 势差 Uh，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效

20、应制成的元件称为霍尔元件。因为它3 自行车的速度里程表硬件电路设计具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、 抗干扰能力强以及体积小、 使用寿命长等一系列特点，因此被广泛应用于测量、自动控制及信息处理等领域。霍 尔效应原理图如图 3.1 所示。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。图 3.1 霍尔效应原理图3.2.2 集成开关型霍尔传感器A44E集成霍尔开关由稳压器 A、霍尔电势发生器 (即硅霍尔片 )B、差分放大器 C、 施密特触发器 D 和 OC 门输出 E 五个基本部分组成，如图 3.2(a)所示。 (1)、(2)、 (3)代表集成霍尔开关的三个引出端点。 在电源端加电压 Vcc，经稳压器稳

21、压后加在霍 尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的 方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差 VH 输出，该 VH 信 号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到 OC 门输出。当施加 的磁场达到工作点时，触发器输出高电压 (相对于地电位 )，使三极管导通，此时 OC 门输出端输出低电压，通常称这种状态为开 。当施加的磁场达到释放点时，触发器 输出低电压，三极管截止，使 OC 门输出高电压，这种状态为关 。这样两次电压变 换，使霍尔开关完成了一次开关动作。 工作点与释放点的差值一定， 此差值称为磁滞， 在此差值内， V0 保持不

22、变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传 感器优良特性之一。 传感器主要特性是它的输出特性， 即输入磁感应强度 B 与输出电 压 V0 之间的关系。 A44E 集成霍尔开关是单稳态型，由测量数据作出的输出特性曲 线如图 3.2(b)所示。测量时，在 1、2两端加 5V 直流电压,在输出端 3与 1之间接一 个 2k 的负载电阻，如图 3.3 所示。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。V O/V1296 (V)305图 3.2 集成开关型霍尔传感器释放点(OFF)10 15(b)工作点(ON)B/mT20图 3.3 集成霍尔开关接线图3.3 单片机的原理及应用3.3.1 单片机原理简介单片机是指

23、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(Read-only 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 3.4 所示。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡 赚。3 自行车的速度里程表硬件电路设计TINT图 3.4 单片机内部结构示意图1. 中央处理器（ CPU） 中央处理器是

24、单片机最核心的部分，主要完成运算和控制功能。2. 内部存储器 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。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。3. 定时/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。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。4. 中断系统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。 納畴鳗吶 鄖禎銣腻

25、鰲锬。5. 串行 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。6. 并行 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。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。3.3.2 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

26、失性存储技术生产，与标准MCS-51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 。 灭嗳骇諗鋅 猎輛觏馊藹。图 3.5 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 3.5 所示。AT89C52的主要管脚功能如 下：铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。8 位双向 I/O 口。

27、8 位双向 I/O 口。8 位双向 I/O 口。ALE 用于控制把 P0口输出的低 8 位P0.0P0.7：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。P1.0P1.7：P1 是一个带内部上拉电阻的P2.0P2.7：P2 是一个带内部上拉电阻的P3.0P3.7：P3 是一个带内部上拉电阻的ALE ：地址锁存控制信号。在系统扩展时，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 16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。 攙閿频嵘陣澇諗 谴隴泸。PSEN：外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM 时， PSEN有效

28、 （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。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。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。 夹覡闾辁駁档驀迁锬減。103 自行车的速度里程表硬件电路设计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。 视絀镘鸸

29、鲚鐘 脑钧欖粝。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 3.1所示偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。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： 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。编程脉冲： 30脚( ALE / PROG) 编程电压 (25V) ：31脚( EA / VPP ) 表 3.1 P3 口引脚与第二功能引脚第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据接收P3.2

30、INT0外部中断 0 申请P3.3INT1外部中断 1 申请P3.4T0定时/计数器 0 的外部输入P3.5T1定时/计数器 1 的外部输入P3.6WR外部 RAM 写选通P3.7RD外部 RAM 读选通3.3.3 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；

31、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。 騅憑钶銘 侥张礫阵轸蔼。11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 INT 0 /P3.2和INT1/P3.3 输入 。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 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 INT0和 INT1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 邻机器周期内， INT0 和 INT1引脚

32、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。 镞锊过润启婭澗骆讕瀘。1.中断允许控制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。 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。EX0（

33、IE.0）外部 INT0 中断允许位； ET0（IE.1）定时/计数器 T0 中断允许位；EX1（IE.2）外部 INT1 中断允许位； ET1（IE.3）定时/计数器 T1 中断允许位； ES（IE.4）串行口中断允许位； EA （IE.7） CPU 中断允许位。2.中断优先级控制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 0.则相应的中断 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

34、低优先级中断。 IP 寄 存器各位的定义如下。 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。PX0（IP.0）外部中断 INT0 优先级设定位；PT0（ IP.1）定时/计数器 T0 中断优先级设定位； PX1（IP.2）外部中断 INT1 中断优先级设定位； PT1（ IP.3）定时/计数器 T1 中断优先级设定位； PS（IP.4）串行口中断优先级设定位。3.3.4 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。 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。1.工作方式寄存器 TMOD工作方式寄存器 TMOD 用于

35、设置定时 /计数器的工作方式。123 自行车的速度里程表硬件电路设计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 INT0 或 INT1也为高电平时，才能启动定时 /计数器工作。 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。C /T ：定时/计数模式选择位。 C/T=0 为定时模式； C/T =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。 本次设计 TMOD 为 90H，即选通定时 /计数器 1、定时功能、工作

36、方式 1。工作方 式 16 位定时 / 计数器。2.控制寄存器 TCONTF1（ TCON.7）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。 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。TR1（TCON.6）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

37、件置 1或清 0。臠龍讹驄桠 业變墊罗蘄。TF0（ TCON.5）：定时/计数器 T0 溢出中断请求标志位。TR0（TCON.4）：定时/计数器 T0 运行控制位。3.4 其他器件的介绍3.4.1 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器件控制 的。主器件和从器件都

38、可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或 接收）的模式，通过器件地址输入端 A0、A1 和 A2 可以实现将最多 8 个 24C02 器件 连接到总线上。管脚图如 3.6 所示。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。图 3.6 24C02 管脚图SCL 串行时钟：AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的 时钟。13SDA 串行数据/地址： CAT24WC02 双向串行数据 /地址管脚用于器件所有数据的 发送或接收，是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或 （wire-OR）。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。WP 写保护：如果 WP 管脚连接到 Vcc 所有的内容都被

39、写保护，只能读。当 WP 管脚连接到 Vss 或悬空，允许器件进行正常的读 /写操作。 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。本次设计采用的 24C02是为了防止掉电时里程数据的丢失，由于 24C02 的数据 线和地址线是复用的，采用串口的方式传输数据，所以只用两根线 SCL和SDA 与单 片机传输数据。在软件编程时采用 E2 PROM程序包来控制 24C02 发送或接受数据。 浹 繢腻叢着駕骠構砀湊。3.4.2 74LS74 芯片的介绍74LS74是D触发器的一种 ,它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件， 是构 成多种时序电路的最基本逻辑单元。触发器具有两个稳定状态，即 “0和”“1，”在一定 的外界信

40、号作用下， 可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。由于其状态的更新 发生在 CP脉冲的边沿故又称之为上升沿触发的边沿触发器， D 触发器的状态只取决 于时针到来前 D 端的状态。引脚图如图 3.7 所示。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。图 3.7 74LS74 引脚图在本题目中 74LS74 芯片起分频的作用。当车轮每转一圈，霍尔传感器输出一个 低电平脉冲，通过 74LS74 进行二分频后，定时器 T1 的开启时间为车轮转 1 圈的时 间，这样就可以算出自行车的速度。分频前后对比图如图 3.8 所示。 惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。140v0图 3.8 分频前后对比图霍尔输出圈脉 冲二分频后的波形3 自行车的

41、速度里程表硬件电路设计由图可见，二分频后的波形的高或地电平的时间正好是霍尔传感器开关的一个周 期，霍尔传感器输出脉冲到 INT0 ，即 P3.2 口接收到对圈数计数的脉冲。经 74LS74 二分频后的信号输入到 INT1，内部定时计数器测得每转一圈所用的时间，通过计算即 可得里程值和即时速度。 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。3.4.3 74LS244 芯片的介绍本次设计中的采用驱动数码管的芯片为 74LS244，74LS244 为三态输出的八位缓 冲器和线驱动器，若单片机输出口直接接显示部分电路，则电流太小，会导致显示部 分不能正常工作。所以在单片机输出口先接入驱动芯片 74LS244，增大电流， 使

42、 LED 能够正常工作。其逻辑图如图 3.9所示，可以看出 74LS244由 2组组成、每组由四路 输入、输出构成。每组有一个控制端高或低电平决定该组数据被接通还是断开。 嚌鲭级 厨胀鑲铟礦毁蕲。3.5 单片机外围电路的设计3.5.1 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。 AT89C52 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。本设计采用前者。 薊镔竖牍熒浹醬

43、籬铃騫。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 3.10 所示。 齡践砚语蜗铸转絹攤濼。15图 3.10 单片机片内振荡电路电路中的电容 C1 和 C2 常选择为 30P 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 绅薮疮颧訝标販繯轅赛。1S1612 106)Hz 1123.5.2 复位电路的设计AT89C52 单片机的复位输入引脚 RET 为 AT89C52 提供了初始化的手段。 有了