电动自行车速度里程计设计

AndthispaperwillelaboratethebasicprincipleofthesystemMoreover,thispaperwillelaborateonthestructureandprinciplesof24C1Thiswillgivethenecessaryproceduresforthesystemdesig初始化系统中的一些数据：先将程序中T1设为外部控制定时器方式；外中断0及外中断1设为边沿触发器方式；将部分内存单元清零；设置轮子周长值；开中断及定时器；将EEPROM中的数据调入内存等。在P1.2、P1.3、P1.4、P1.6、P1.12端口的开关用于设定轮子的周长，当没有设定定时，能从P3.1口输出一个周期为0.5S的方波信号，用作发光管闪烁及信响器提醒。外中断0服务程序用于对12脚输入的圈脉冲进行计数，为十六进制计数器。60H为低位，62H为高位。每计数一次后，对里程数据进行一次存储操作。外中断1服务程序用于处理轮子的转动一圈后的几时数据。当标志位为1时，说明计数器溢出，放入最的时间值；当标志为0时，将计数单位的值放入68H~6BH单位。当显示里程时，先要将圈数计时器中的数据进行运算，求出总里程当要显示速度时，要将轮子的周长和转一圈的时间数相除，然后换算长km/h单位。最后放入120H~123H，进行数据的显示。2系统总体概述2.1工作原理2.1.系统主要由霍尔传感器、单片机AT89C51、存储器24C01、TC4024、七段LED显示器组成，如图2.1所示。图2.1原理框图轮子每转一圈,霍尔传感器输出一个低电平脉冲并经AT89C51的12脚输入,霍尔传感器输出轮子圈数的计数脉冲经TC24024的二分频形成控制信号经AT89C51的13脚输入,AT89C51将部分信号数据存放在储存器24C01，LED显示器是通过AT89C51的P0口和P2口扩展2.1.2图2.2原理图3硬件介绍3.1霍尔元件3.1.1霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。

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、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

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（可达μm级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。3.1.2在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在18129年发现的。VH称为霍尔电压。这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。3.1.整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行[3]。

此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。器件容量（kb）内部块数页面字节引脚控制字（位）A2A1A0A2A1A024C01118均为片选位与引脚匹配4.软件设计4.1系统内存的规划由于本系统处理功能较多，因而一部分内单元用于特定的用处。起主要内存单元及用处如下：50H：EEPROM器件寻址字节存放单元；5lH：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寻址字节写；0A1H：EEPROM寻址字节读：62H：DPTK计数扩展高8位；6CH：定时器T1计数扩展高8位；6DH：定时器T1计数器扩展高8~16位；60H、G1H、62H：里程计数单元；68H、69H、6AH．6HH：存放自行车每圈时间数；120H、12lH、12211，123H：显示BCD码数据存放用；11H~15H：存放被除数；16H~19H：存放除数。4.2程序介绍软件主要包括：主程序、初始化程序、里程计数子程序、轮圈设置出错处理程序、计数器中断服务程序、E2PROM存取程序、显示子程序。1、主程序根据P0口的开关状态切换显示状态，即选择里程显示和速度显示。2、初始化程序初始化程序主要功能是将T1设为外部控制定时器方式，外中断INT0及INT1设为边沿触发方式，将部分内存单元清零，设置车轮周长值，开中断及定时器，将AT24C01中的数据调入内存中。3、里程计数子程序外中断INT0服务程序用于对12脚输入的车轮圈数脉冲进行计数，为十六进制计数器，用片内RAM的60H单元存储计数值的低位，62H存储高位，计数一次后，对里程数据进行一次存储。4、轮圈设置出错处理程序P1.2、P1.3、P1.6、P1.12端口的开关用于设定轮子的周长，当没有设定时，能从P3.1口输出一个周长为0.5s的方波信号，用作发光管闪烁及信响器提醒。5、计数器中断服务程序外中断1服务程序用于处理轮子转动一圈后的计时数据，当标志位为1时，说明计数器溢出，放入最大时间值；当标志为0时，将计数单元的值放入68H~6BH单元。6、E2PROM存取程序将外部信息写入AT24C01存储器，存入从50H起的单元中；把外部信息从AT24C01存储器中读出，送CPU进行处理[9]。7、显示子程序当显示里程时，先要将计数器中的数据进行运算，求出总里程，并送入里程显示缓冲区；当要显示速度时，要将轮子的周长和转一圈的时间相除，然后换算成km/h（千米/小时），存入120H～123H单元，进行数据显示。4.3主程序流程图主流程图如图4.1所示。图4.1主程序流程图4.4主程序;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;SPEED/MILEFORBIKEPROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;60H，61H，62H作里程计数单元，6CH，6DH作T1计数扩充单元，;68H，69H，6AH，6BH存放自行车每圈时间数，120H，121H，122H，123H;作显示BCD码存放数用，11H--15H存放被除数，16H-19H存放除数;;;定义SLAEQU50H;EEPROM器件寻址字节存放单元NUMBYTEQU51H;EEPROM传送字节数存放单元MTDEQU30H;EEPROM发送数据缓冲单元MRDEQU40H;EEPROM读出数据存放单元SLAWEQU0A0H;EEPROM寻址字节写SLAREQU0A1H;EEPROM寻址字节读DPHHEQU62H;DPTR计数扩展高8位TH1HEQU6CH;定时器T1扩展高8位TH1HHEQU6DH;定时器T1扩展高8-16位;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;PROGRAMINPUT;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;ORG0000H ;程序执行开始地址LJMPSTART ;跳至STARTORG0003H ;外中断0中断程序入口LJMPINTEX0 ;跳至INTEX0中断服务程序ORG000BH ;定时器T0中断程序入口RETI ;中断返回ORG0013H ;外中断1中断入口LJMPINTEX1 ;跳至INTEX1中断服务程序ORG001BH ;定时器T1中断程序入口LJMPINTT1 ;跳至INTT1中断服务程序ORG0023H ;串口中断入口地址RETI ;中断返回ORG002BH ;定时器T2中断入口地址RETI ;中断返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;PROGRAMCLEAR;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;上电初始化程序CLEARMEN:MOVTMOD,#90H;T1为16位外部控制定时器MOVSP,#125H;堆栈在125H开始SETBPX0;外中断0优先级为1SETBIT0;外中断0用边沿触发SETBIT1;外中断1用边沿触发CLRA;清AMOV20H,A;清内存中特定单元MOV6CH,A;MOV6DH,A;MOV120H,A;MOV121H,A;MOV122H,A;MOV123H,A;MOV60H,A;MOV61H,A;MOV62H,A;MOV63H,A;清内存中特定单元DECA ;A为#0FFHMOV68H,A;内存置数据#0FFHMOV69H,A;内存置数据#0FFHMOV6AH,A;内存置数据#0FFHMOV6BH,A;内存置数据#0FFHMOVP1,A ;P1口置1CLEAR1:JBP1.2,KEY1;根据P1.2,P1.3,P1.6,P1.12设置状态， ;在21H地址单元赋自行车周长值MOV21H,#0FH;22寸自行车周长值LJMPCLEAR2;转CLEAR2KEY1:JBP1.3,KEY2;MOV21H,#12H;24寸自行车周长值LJMPCLEAR2;转CLEAR2KEY2:JBP1.6,KEY3;MOV21H,#14H;26寸自行车周长值LJMPCLEAR2;转CLEAR2KEY3:JBP1.12,ERR;四个开关都没合上，转出错处理MOV21H,#19H;28寸自行车周长值CLEAR2:SETBTR1;开定时器T1SETBEA;开中断允许SETBEX0;开外中断0SETBET1;开定时中断T1SETBP3.1;关报警器LCALLVIICREAD;将EEPROM中原里程数据调入内存RET ;子程序返回ERR:CPLP3.1;轮周长设置出错，LED灯闪烁堤醒LCALLDL5S;延时LJMPCLEAR1;重新初始化，等待轮周长设置开关合上;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;PROGRAMSTART;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;START:LCALLCLEARMEN;上电初始化START1:JBP3.0,DISPLAYS;P3.0=1，显示里程LCALLDISPLAYV;显示速度START2:SJMPSTART1;转START1循环;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;INTEX0PROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;里程计数程序，用外中断0实现，计数用60H-62H内存单元。INTEX0:PUSHACC;累加器堆栈保护PUSHPSW ;状态字堆栈保护INC60H ;圈加1CLRA ;清ACJNEA,60H,INTEX0OUT;计数没溢出转INTEX0OUTINC61H;溢出进位（61H加1）CJNEA,61H,INTEX0OUT;计数没溢出转INTEX0OUTINC62H ;溢出进位（62H加1）INTEX0OUT:LCALLVIICWRITE;里程数据存入EEPROMSETBEX1 ;开外中断1POPPSW ;状态字恢复POPACC;累加器恢复RETI ;中断返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;INTEX1PROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;每转1圈时间计数处理程序，每圈时间放在68H-6BH单元中。INTEX1:PUSHACC;堆栈保护PUSHPSW;CLREX1;关外中断1JNB00H,INTEX11;溢出标志为0转INTEX11MOVTL1,#0FFH;溢出时计时单元赋#0FFH（显示速度为零）MOVTH1,#0FFH;MOV6CH,#0FFH;MOV6DH,#0FFH;INTEX11:MOV68H,TL1;将时间计数值移入暂存单元68H-6BHMOV69H,TH1;MOV6AH,6CH;MOV6BH,6DH;CLRA;清AMOVTL1,A;计时单元置0MOVTH1,A;MOV6CH,A;MOV6DH,A;CLR00H;清溢出标志POPPSW ;堆栈恢复POPACC;RETI;中断返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;INTT1PROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;T1计数器中断服务程序。（计数器T1由外中断1输入控制，当为高电平时计时开始）INTT1:PUSHACC ;堆栈保护PUSHPSW ;INC6CH ;6CH计时单元加1MOVA,6CH ;移入AJNZINTT11;不等于0转INTT11INC6DH ;进位，6DH单元加1MOVA,6DH ;移入AJNZINTT11;不等于0转INTT11SETB00H ;计时器溢出，置溢出标志INTT11:POPPSW ;恢复堆栈POPACC ;RETI ;中断返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DISPLAYS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;里程显示控制程序DISPLAYS:SETBP1.0;点亮LED1（显示里程状态）CLRP1.1 ;关闭速度指示灯SETBP3.12;显示小数点（最小显示为0.1公里）LCALLSSS;将圈数转为公里数LCALLDISPLAY;显示公里数据LJMPSTART1;跳回START1;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DISPLAYV;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;速度显示控制程序DISPLAYV:CLRP1.0;关闭LED1（里程）灯SETBP1.1;点亮LED2(显示时速状态)CLRP3.12;关小数点显示LCALLVVV;每圈时间换算为公里/小时程序MOVA,121H;将十位数（BCD码）值移入ASUBBA,#04H;与预定报警值比较JNCWARING;时速超过40时报警SETBP3.1;关报警灯V1:LCALLDISPLAY;显亮一次（为了改善闪烁）RET ;子程序返回WARING:CLRP3.1;报警灯LED3点亮（并呜叫）AJMPV1 ;转V1退出;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;VIICWRITE;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;归一化EEPROM存入程序（12M时钟），存入数在50H起单元VIICWRITE:ACALLWMOV9MOVSLA,#SLAWMOVNUMBYT,#09HLCALLWRNBYTRETWMOV9:MOV5FH,#50HMOVR0,#MTDMOVR1,#5FHMOVR2,#09HWMOV:MOVA,@R1MOV@R0,AINCR0INCR1DJNZR2,WMOVRET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;VIICREAD;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;归一化EEPROM读出程序（12M时钟），读出数放入60H-612H单元VIICREAD:MOVMTD,#50H;MOVSLA,#SLAWMOVNUMBYT,#01HLCALLWRNBYTMOVSLA,#SLARMOVNUMBYT,#08HLCALLRDNBYTACALLRMOV8RETRMOV8:MOVR0,#MRDMOVR1,#60HMOVR2,#08HRMOV:MOVA,@R0MOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR2,RMOVRET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;VIICPROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;I2C串行归一化存储子程序STA:SETBVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPCLRVSDANOPCLRVSDANOPNOPNOPNOPCLRVSCLRETSTOP:CLRVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPSETBVSDANOPNOPNOPNOPCLRVSDACLRVSCLRETMACK:CLRVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPCLRVSCLSETBVSDARETMNACK:SETBVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPCLRVSCLCLRVSDARETCACK:SETBVSDASETBVSCLCLRF0MOVC,VSDAJNCCENDSETBF0CEND:CLRVSCLRETWRBYT:MOVR0,#08HWLP:RLCAJCWR1AJMPWR0WLP1:DJNZR0,WLPRETWR1:SETBVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPCLRVSCLCLRVSDAAJMPWLP1WR0:CLRVSDASETBVSCLNOPNOPNOPNOPCLRVSCLAJMPWLP1RDBYT:MOVR0,#08HRLP:SETBVSDASETBVSCLMOVC,VSDAMOVA,R2RLCAMOVR2,ACLRVSCLDJNZR0,RLPRETWRNBYT:MOVR3,NUMBYTLCALLSTAMOVA,SLALCALLWRBYTLCALLCACKJBF0,WRNBYTMOVR1,#MTDWRDA:MOVA,@R1LCALLWRBYTLCALLCACKJBF0,WRNBYTINCR1DJNZR3,WRDALCALLSTOPRETRDNBYT:MOVR3,NUMBYTLCALLSTAMOVA,SLALCALLWRBYTLCALLCACKJBF0,RDNBYTRDN:MOVR1,#MRDRDN1:LCALLRDBYTMOV@R1,ADJNZR3,ACKLCALLMNACKLCALLSTOPRETACK:LCALLMACKINCR1SJMPRDN1;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DISPLAYPROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;显示程序。显示BCD码在120H-123H单元内，采用共阴LED数码管DISPLAY:MOVR1,#120H ;显示单元首址MOVR2,#0FEH ;扫描字PLAY:MOVA,R2 ;扫描字入AMOVP2,A ;放到端口MOVA,@R1 ;取显示数据ANLA,#0FH ;去掉高四位（为0）MOVDPTR,#TAB ;取段码表首址MOVCA,@A+DPTR ;查显示数据对应段码MOVP0,A ;段码输出LCALLDL1MS ;点亮1毫秒INCR1 ;指向下一显示数据地址MOVA,R2 ;取扫描字JNBACC.3,ENDOUT ;已扫描到第四位，转ENDOUT退出RLA ;循环左移MOVR2,A ;放回R2AJMPPLAY ;转PLAY循环ENDOUT:SETBP2.0 ;关扫描SETBP2.1 ;关扫描SETBP2.2 ;关扫描SETBP2.3 ;关扫描RET ;扫描结束;共阴段码表（可显示0-F）TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,12DH,012HDB12FH,6FH,1212H,12CH,39H,5EH,129H,121HDB00H;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;SSSPROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;里程处理程序，将自行车圈数据换算成公里数SSS:MOV19H,#64H ;除数最高位赋值MOV18H,#00H ;除数赋值MOV112H,#00H ;除数赋值MOV16H,#00H ;除数赋值MOV11H,#00H ;被除数赋值MOV12H,#00H ;被除数赋值MOV13H,62H ;被除数赋值MOV14H,61H ;被除数赋值MOV15H,60H ;被除数赋值LCALLDIVST;调除法程序LCALLBCDST;调二进制转BCD码程序MOV A,25H ;结果处理，将25H数移入AANL A,#0FH ;将高四位置为0MOV 120H,A ;放入120H单元MOV A,25H ;25H数移入ASWAP A ;高低四位交换ANL A,#0FH ;将高四位置为0MOV 121H,A ;放入121H单元MOV A,24H ;24H数移入AANL A,#0FH ;将高四位置为0MOV 122H,A ;放入122H单元MOV A,24H ;24H数移入ASWAP A ;高低四位交换ANL A,#0FH ;将高四位置为0MOV 123H,A ;放入123H单元RET ;子程序返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;VVVPROGRAM;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;时速处理程序，最大显示速度为99公里/小时（用作自行车）VVV:MOV18H,68H ;除数赋值MOV112H,69H ;除数赋值MOV16H,6AH ;除数赋值MOV11H,#00H ;被除数赋值MOV12H,#00H ;被除数赋值MOV13H,#36H ;被除数赋值MOV14H,#0EEH ;被除数赋值MOV15H,#80H ;被除数赋值LCALL DIVST;调除法程序MOV14H,#00H ;舍去一位LCALLBCDST;二进制转BCD码程序MOV A,25H ;以下将速度值放入显示单元ANL A,#0FH ;高四位为0MOV 120H,A ;放入120H内MOV A,25H ;再取数SWAP A ;高低四交换ANL A,#0FH ;高四位为0MOV 121H,A ;放入121H内MOV 122H,#00H ;122H为0（高二位LED显示0）MOV 123H,#00H ;123H为0RET ;子程序返回;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DL1MS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;1毫秒延时程序，LED点亮用DL1MS:MOVR6,#14HDL1:MOVR12,#19HDL2:DJNZR12,DL2DJNZR6,DL1RET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DL0.5S;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;出错闪烁用延时（255毫秒）DL5S:MOVR5,#0FFHDL3:LCALLDL1MSDJNZR5,DL3