单片机测速 毕业设计

摘要伴随科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动老式控制检测技术不停更新。目前的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示愈加直观。电子式车速表采用接触车速传感器替代软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，深入有效地克服了机械式车速表中的诸多局限性。本次设计给出了以AT89C2051为关键，运用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案，以及串口数据存储电路和系统软件。该方案由于使用了数码管显示模块和E2PROM，以及高效迅速算法，因而可在节省系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。其中信号预处理电路包括信号放大、波形变换和波形整形：信号预处理电路中的放大器用于看待测信号进行放大,以减少看待测信号的幅度规定；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号。通过单片机的设置可使INT0引脚可以对内部定期器T0的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT0引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的期)。速度显示部分采用数码显示,所得的数据采用I2C总线,并通过E2PROM来存储,因而节省了所需单片机的口线和外围器件,同步也简化了显示部分的软件编程。本方案实现了电动车速度即时显示，并可通过控制两个按键显示速度或里程，同步加入了超速语音报警功能，使之愈加人性化。关键词：单片机；霍尔传感器；数码显示；语音报警；DC/DC变换器AbstractWiththerapiddevelopmentoftechnology,moreandmorewidespreadapplicationofmicrocomputer,andpromotethetraditionalcontroldetectiontechnologyconstantlyupdated.Mostofthecurrentelectronicspeedometer,andwiththeLEDdigitaltubeorLCDdisplayreal-time,displaymoreintuitive.Electronicspeedometerflexibleshaftusingthecontactspeedsensorinsteadofdriving,speedtablescanbeinstalledwithoutdistancelimitations,andfurthertoeffectivelyovercomethemechanicaldisadvantagesofspeedinthetable.TheAT89C2051isdesignedtogivethecoreofcomputingandtheuseofmicrocomputercontrol,andadoptingasystematicLEDdisplaymoduleshowsthemeasuredreal-timespeeddesign,andtheserialdatastoragecircuitsandsystemsoftware.TheprogramduetotheuseofthedigitaldisplaymoduleandE2PROM,andefficientfastalgorithm,thussavingresourcesandsimplifyingprogrammingsystembasedonthesystemtoensureaccuracyandreal-time.Signalpre-processingcircuitwhichincludessignalamplification,waveconversionandwaveformshaping:signalpre-processingcircuitintheamplifierfortheamplifiedsignalcouldbetoreducetherequirementsonsignalamplitude;wavetransformationandwave-shapingcircuitryisusedtoenlargethesignalconvertedintoTTLsignalswiththemicrocontrollerinterface.SetbyMCUenablesINT0pintotheworkoftheinternaltimerT0control,sotoaccuratelymeasuretheINT0pinisaddedtothepulsewidth(iemeasuredpulsesignalperiod).Speeddisplaypartofadigitaldisplay,thedatacollectedusingI2Cbus,andthroughE2PROMtostore,thussavingtheneedmicrocontrollerportlinesandperipheraldevices,butalsosimplifiesthedisplaypartofthesoftwareprogramming.Theprogramachievedthespeedofreal-timeelectricvehiclerevealedtwobuttonscanbedisplayedbycontrollingthespeedormileage,whileaddingaspeedvoicealarmfunction,makeitmorehumane.Keywords:microcomputer；Hallsensor；digitaldisplay；voicealarm；DC/DCconverter目录TOC\o"1-1"\t"标题2,2,标题3,3"摘要 IAbstract II1引言 11.1选题背景 11.2研究意义 11.3研究内容 22总体设计方案 33系统单元模块概述 53.1传感器选择 53.2单片机选型 73.3显示模块选型 83.4报警电路选择 93.5速度算法概述 94系统硬件设计 154.1单片机主控电路 154.1.1单片机概述 154.1.2复位电路 174.1.3晶振电路 184.2变换电路设计 194.3传感器电路设计 204.4信号处理电路设计 234.5存储器电路设计 244.5.1I2C总线概述 244.5.2存储器电路 254.6报警电路设计 274.6.1语音芯片概述 274.6.2语音报警电路 284.7显示电路设计 314.8掉电保护电路设计 334.9数据处理过程 355系统仿真与分析 375.1仿真成果 375.2仿真分析 386系统软件设计 396.1系统软件总流程图 396.2速度处理子程序 406.3显示子程序 417总结与展望 43致谢 44参照文献 45附录A程序清单 46附录B电路图 571引言1.1选题背景在全球倡导绿色环境保护的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等长处，是一种绿色环境保护的交通工具。伴随我国都市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善，长期依托脚踏自行车的人们将会把目的转向电动自行车，对电动自行车需求也会越来越大。人们对环境的关注以及有关技术的更新，有力地增进了电动自行车的发展。我国电动车的研究相比欧美国家起步较晚。直到上个世纪90年代中期，我国才掀起开发研究的高潮，但重要集中在上海、北京、广东等地，到90年代后期基本覆盖全国重要经济发达地区如江苏、浙江、山东等省。虽然我国电动车研究起步晚，但从技术角度来看，我们并不落后于世界。我国电动自行车产业基本保持与世界同步发展水平。1.2研究意义老式的机械式车速表是由旋转磁场作用于转动盘，使转动盘连同车速表指针发生同向的偏转。当电磁转矩与弹簧产生的阻力矩平衡时，指针偏转停留在某一角度上。指针偏转角与车速成正比，因而可用其表达车速。机械式车速表的缺陷是明显的。由于表盘指针偏转程度正比于软轴的转动时产生的磁力，当转速较低的时候，磁力较小，随转速变化波动较大。因此，低速时车速表指针摆动剧烈、测量及显示精度不高。对于发动机后置的车辆，要将车速表指针的偏转动力由变速箱经软轴等传至驾驶室，软轴必然布置的较长，怎样将这种长长的转动软轴从构造上布置妥当，肯定是一件十分困难的事情。目前的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD显示，使速度显示愈加直观。采用接触车速传感器替代软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制,有效地克服了机械式车速表中的诸多局限性。电子式车速表愈加智能，车速表的功能也愈加人性化，如加上了里程合计、超速提醒等功能。1.3研究内容

本设计以AT89C2051为关键，通过霍尔传感器来检测自行车的运转状况进而实现电动自行车的速度，最终用2位的LED能直观的将速度与里程显示给顾客，并且在速度高于一定的值时可自动向顾客报警，从而到达智能化。重要研究内容:1.传感器电路模块设计2.电源电路设计3.存储器电路模块设计4.报警电路设计5.显示电路设计6.掉电保护电路设计2总体设计方案本速度里程表由信号预处理电路、AT89C2051单片机、数码管显示电路、串口数据存储电路和系统软件构成。其中信号预处理电路包括信号放大、波形变换和波形整形。信号预处理电路中的放大器用于看待测信号进行放大,以减少看待测信号的幅度规定；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号；通过单片机的设置可使INT0引脚可以对内部定期器T0的工作进行控制,这样能精确地测出加到INT0引脚的正脉冲宽度(即测出脉冲信号的周期)；速度显示部分采用数码显示模块,所得的数据采用I2C总线,并通过E2PROM来存储,因而节省了所需单片机的口线和外围器件,同步也简化了显示部分的软件编程。系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据/命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD码模块、显示数据消多出零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。该设计能实时地将所测的速度显示出来,同步也可以合计显示总里程数。该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度(传感器将车速转变成对应宽度的脉冲信号)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串口数据存储器,并由动态数码显示模块实时显示出所测速度。本设计用两个按键来控制显示速度或里程。考虑到信号的衰减、干扰等影响,在信号送入单片机前应对其进行放大整形,然后再输入到单片机进行测速。单片机运用定期器T0的控制功能测出输入信号的周期后,再运用单片机的算术运算功能将周期转换成速度,同步每秒钟进行一次里程合计,从而计算出总里程。最终将得出的速度、里程值存储在E2PROM中,并根据两个按键的选择状况来显示速度或里程。为了以便计算要显示数据值的段码,可再将其转换成压缩的BCD码,然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD码转换成8段码送到显示缓冲区,最终经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程。设计时,应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度,因而具有较高的测速精度。为了保证系统的实时性,系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用迅速算法。此外,还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用2位显示。系统方框图如图2-1所示。图2-1系统方框图3系统单元模块概述3.1传感器选择方案一、光电传感器。光电传感器是应用非常广泛的一种器件，多种各样的形式，如透射式、反射式等，基本原理就是当发射管光照射到接受管时，接受管导通，反之关断。以透射式为例，如图3-1所示，当不透光的物体挡住发射与接受之间的间隙时，开关管关断，否则打开。为此可以制作一种遮光叶片如图3-2所示，安装在转轴上，当扇叶通过时，产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多种脉冲信号。图3-1光电传感器的原理图图3-2遮光叶片将光敏电阻安装在自行车前又的一侧，在同等高度的另一侧安上一种高亮度的发光二极管。在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔通过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量里程。方案二、光电编码器

光电编码器的工作原理与光电传感器同样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一种整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目的测定等需要检测角度的装置和设备中。如图3-3所示，是某光电编码器的外形。图3-3

成品光电编码器将旋转编码器安装在车轴上，这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一种脉冲。运用脉冲数对里程进行测量。方案三、霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040、A04E等，这种传感器是一种3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出一般是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常以便。图3-4霍尔元件和磁钢实际图使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械构造也可以做得较为简朴，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不停地产生脉冲信号输出。假如在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多种脉冲输出,单片机根据脉冲数来计算里程。霍尔元件和磁钢如图3-4所示。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动靠近一下传感器，假如没有信号输出，可以换一种方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。光敏电阻对光尤其敏感，当白天行驶时，外界光敏电阻对光尤其敏感，当白天行驶时，外界光源导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的规定相称高，假如光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给顾客带来诸多不便。霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装以便，性能可靠，不受光线、泥水等原因影响，价格廉价的长处。因此本设计采用方案三霍尔传感器。3.2单片机选型速度里程测量电路选用AT89C2051作为频率计的信号处理关键。AT89C2051包括2kB闪存、128B的RAM、15根I/O口线、2个16位定期计数器、5个向量二级中断构造和1个全双工串行口,同步还具有加密阵列的二级程序存储器加锁功能。设计中用到了AT89C2051的T0、T1定期器和INT0引脚,以及P1端口的6个口线。由于该单片机与89C51相兼容,因此在硬件电路设计和软件编程方面愈加以便。考虑到AT89C2051自身固有的特点,设计时需注意如下几点:首先,它的程序存储器空间为2kB,因此所有的跳转和分支转移指令都要限制在这个范围内。另一方面,它没有MOVX指令,也就是说,它不支持外部存储器操作,这一点设计时定要考虑到。此外,AT89C2051自身尚有某些其他特点,譬如可以使用命令使其工作在低功耗模式等。单片机运用T0定期器和INT0引脚来测量输入方波信号周期,而使用外部中断来控制定期器T0与否开始定期。当定期器T0的运行控制位复位时,不管P3.2引脚是何值,定期器都不工作。只有当定期器T0的运行控制位置位后,才能根据P3.2引脚状态来决定定期器与否工作。当P3.2引脚出现高电平时,定期器T0开始定期;而在其出现低电平时,定期器T0停止工作,并将测量信号的周期保留在定期器的16位寄存器中。系统初始化时,可通过设置使T0和T1定期器工作在模式1方式。T1定期器重要用于形成1秒钟定期信号,用认为测量里程提供时间条件。3.3显示模块选型单片机系统中常用的显示屏有：发光二极管LED显示屏、液晶LCD显示屏等。在这里由于单片机测速系统比较简朴，因此只考虑LED静态、动态显示屏和LCD显示屏。LED显示屏工作方式有两种静态显示方式和动态显示方式。方案一LED静态显示屏。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一种8位数据线来保持显示字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种措施的长处是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺陷是硬件电路比较复杂，成本较高。方案二、LED动态显示屏。动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。这样一来，就没有必要每一位数码管配一种锁存器，从而大大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮番向各位数码管送出字形码和对应的位选，运用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉仿佛各位数码管同步都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差某些，因此在选择限流电阻时应略不不小于静态显示电路中的。方案三、用液晶显示屏LCD显示信息。LCD显示屏工作原理就是运用液晶的物理特性；通电时排列变得有序，使光线轻易通过；不通电时排列混乱，制止光线通过，说简朴点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。LCD的好处有：与CRT显示屏相比，LCD的长处重要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等。LED背光源技术可以大幅度提高电视画面的对比度和色彩体现力，同步具有节能环境保护等诸多长处，势必成为未来电子显示技术的发展趋势。LED技术具有非常明显的三大优势。第一，它显示的色彩愈加丰富，色彩数量可超过目前老式CCFL冷阴极荧光管背光灯的1倍以上；第二，LED背光源亮度可以伴随画面亮度进行积极调整，可节能30%以上；第三，LED背光源不含铅和汞等有毒有害物质，是真正的绿色环境保护光源。LED技术的优势还在于，LED比LCD更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能体现。静态LED

硬件电路比较复杂，成本较高，此外电动车速度是不停变化的，明显用静态LED不合适。因此我们在这个系统中采用动态LED。3.4报警电路选择为了让电动车的超速报警系统愈加人性化，该报警系统使用语音报警，报警电路的关键是WTV040语音芯片。之因此选择WTV040语音芯片作为电动车超速报警器电路的关键，是由于WTV040语音芯片不仅仅能满足电动车超速报警器性能的多种规定，并且芯片价格廉价，外围电路简朴，轻易制作，最重要的是语音内容可以由自己决定选用。3.5速度算法概述速度测量是工控系统中最基本的需求之一，最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速，再根据机械比、直径换算成线速度。脉冲测速最经典的措施有测频率(M法)和测周期(T法)。M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，也许会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，因此M法宜测量高速。如要减少测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽量多。T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，也许会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，因此T法宜测量低速。如要增长速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽量大。本系统采用多倍周期法。M法、T法各且优劣和适应范围，编码器线数不能无限增长、测量时间也不能太长(得考虑实时性)、计时单位也不能无限小，因此往往候M法、T法都无法胜任全速度范围内的测量。因此产生了M法、T法结合的多倍周期法：低速时测周期、高速时测频率。当车轮转动时，霍尔元件输出持续脉冲信号，此时的车速计算就是将脉冲频率转换为车轮的转速。目前，常用的转速计算措施有如下几种：频率法、周期法和多倍周期法。在总结多倍周期法的计算原理，分析计算误差的基础上，提出了一种新的转速计算措施转速计算的精度自适应措施。这种措施在保证各频带转速计算精度的同步，也能满足本系统检测的实时性的规定，很好地克服了老式转速计算措施的局限性。轮速V计算公式见式（3-1）：V=(2/z)f（3-1）式中r——滚筒半径；z——磁片数量；f——转速脉冲频率。对于确定的系统，2／z为常数，因此车速计算的误差分析转换成转速输出脉冲频率的误差分析。对于转速低频测量，周期法有较高的精度，而对于转速高频测量，频率法有较高精度。因此假如把周期法与频率法结合起来，采用转速脉冲周期倍乘的措施，可以展宽转速测量范围，提高测量精度。这就是多倍周期法。转速脉冲信号按固定分频数进行分频，使得被测周期得到倍乘，计算转速脉冲频率f：（3-2）式中—周期倍乘数；—实际转速输出脉冲信号的周期；T—分频脉冲周期。在实际的软件实现过程中，分频脉冲周期T总是换算成N个时标信号周期进行计算，这时可认为，代入式(2-2)有：（3-3）由于采用转速周期倍乘措施，这样所测得的.为个转速脉冲周期的平均值。由于每个转速脉冲周期都存在着的误差，如磁片在滚筒端面的圆周围缘分布不均匀等，有正有负，因此取个转速周期的平均值的误差必然不不小于单个周期的误差，从而提高了转速测量的精度。转速计算多倍周期法对于不一样转速频率范围都能到达很高的测量精度。不过，由于这种措施对低频转速脉冲信号进行了倍乘，因此，多倍周期法在提高高额转速计算精度的同步，拉大了低频转速计算的时间间隔，从而减少了低速检测时的实时性。详细测量原理如图3-5所示。图3-5多倍周期法测量原理图此措施是以多倍周期法为基础，并结合转速的计算精度和检测的实时性的规定设计完毕的。这种措施和多倍周期法的区别在于多倍周期法的转速脉冲倍乘数为固定值，导致了低速计算实时性差的歃点，而精度自适应措施则克服了这一缺陷，在保证高速、低速计算精度的同步，很好地保证了低速检测的实时性。此措施关键是式(3-2)中值的选用，须根据精度的规定和时间限制等条件来确定。首先，为保证检测的实时性，设定最大的测试周期为，由时问限制条件可以确定的上限值为：（3-4）然后，根据精度规定的限制条件，可求出的下限值。由式(3-3)可得：（3-5）由式(3-5)可知，测量误差来自两部分：一部分是时标信号脉冲计数误差/N，这种误差即±1字误差，此时dN=士1；另一部分为时标精度误差,这是一种常值误差，一般单片机用晶体振荡器定期，精度相称高，保证在如下，因此此项误差一般可以忽视。根据以上分析，误差重要来自时标信号脉冲计数误差，即：（3-6）若精度规定为a%，即：（3-7）(3-8)综合式(3-4)和式(3-8)，即可确定值:(3-9)在实际计算过程中，以每个测试周期中的第一种转速周期作为求解值的试算脉冲。得到的下限值，再由测试周期计算出的上限值，从中取一种合适的整数值，作为目前测试周期内的转速脉冲分颓值由于固定转速计算精度，因此转速越高，值越大，转速越低，值越小。这样，既保证了转速计算精度，又提高了低速检测的实时性。精度自适应措施的软件设计关键在于计算出每个测试周期内的的值。由于在详细的检测系统中是已知的，由式(3-4)可知，求的上限值只须求出此测试周期内的值。运用AT89C2051单片机中的定期器／计数器T。的门控位GATE测量INTO(P3.2)引脚上出现的转速脉冲宽度．的值即为转速脉冲宽度的2倍。同理，运用的值可求出的下限值。然后再用插值法从下限值和上限值得到一种整数值．即为目前测试周期内的分频值。求出值后，再按多倍周期法的转速计算公式，运用89C2051单片机的定期器／计数器在时间内，对时标脉冲进行计数，其值为N，这样即可求出车速。4系统硬件设计4.1单片机主控电路4.1.1单片机概述AT89C2051是美国ATMEL企业生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL企业的高密度、非易失性存储技术生产，兼容原则MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大at89c2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场所,它具有如下重要特性：.和MCS-51产品的兼容.2K字节可重编程闪速存储器.耐久性：1,000写／擦除周期.2.7V～6V的操作范围.全静态操作：0Hz～24MHz.两级加密程序存储器.128×8位内部RAM.15根可编程I/O引线.两个16位定期器/计数器.六个中断源.可编程串行UART通道.直接LED驱动输出.片内模拟比较器.低功耗空载和掉电方式AT89C2051是一种有20个引脚的芯片,引脚如图10.1所示,与8051内部构造进行对比可发现,AT89C2051减少了两个对外端口（即P0、P2口）,使它最大也许地减少了对外引脚,因而芯片尺寸有所减少。AT89C2051引脚图4-1所示。图4-1AT89C2051引脚图AT89C2051芯片的20个引脚功能为：1.Vcc：电源电压。2.P1口：P1口是一8位双向I/O口。P1.0和P1.1规定外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入（AIN1)。P1口输出缓冲器可吸取20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。当引脚P1.2～P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(IIL)。P1口还在闪速编程和程序校验期间接受代码数据。3.P3口：P3口的P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸取20mA电流。用作输入时,被外部拉低P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。P3口还用于实现AT89C2051的多种功能,如下表4-1所示。P3口还接受某些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。4.RST：复位输入。RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完毕复位。每一种机器周期需12个振荡器或时钟周期。

5.XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。6.XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。表4-1P3口的功能P3口引脚功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5RXD(串行输入端口)TXD(串行输出端口)INT0(外中断0)INT1(外中断1)TO(定期器0外部输入)T1(定期器1外部输入)4.1.2复位电路80C2051的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一种斯密特触发器用来克制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。图4-280C2051复位电路复位电路一般采用上电自动复位和按钮复位两种方式。按键手动复位电路见图4-2。最简朴的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用6MHZ时C取22uF,R取1KΩ。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。时钟频率选用6MHZ时，C取22uF,Rs取200Ω，RK取1KΩ。4.1.3晶振电路晶振电路由晶振和两个负载电容构成。晶振电路部分电路连接如图4-3所示。图4-3晶振电路连接图晶振是给单片机提供工作信号脉冲的，这个脉冲就是单片机的工作速度。例如此系统所用的12MHz晶振，单片机工作速度就是每秒12M。在调试时要注意将PC串口波特率设为1200。至于两个电容的大小，它是根据晶振厂家提供的晶振规定选值的，换句话说，晶振的频率就是在它提供负载电容下测得，能最大程度的保证频率值误差。两个电容取值都是相似的，大部分在二十、三十pF，没有相似电容的状况下，可以用两个相差不大电容替代，但不能相差太大，轻易导致谐振不平衡，轻易导致停振或者干脆不起振[5]。晶振电路在本系统中是并联方式，最终连接在AT89c2051的4、5引脚。4.2变换电路设计由于电动车电瓶的电源电压大多是24V，36V，48V等，因此把电瓶电源24V转换为单片机所需要的电压5V，本系统采用的是MC34063制作的降压变换电源。MC34063引脚图及原理框图如图4-4所示：图4-4MC34063引脚图及原理框图MC34063是一单片双极型线性集成电路,专用于直流-直流变换器控制部分.片内包具有温度赔偿带隙基准源、一种占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,能输出1.5A的开关电流.它能使用至少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。特点:能在3.0-40V的输入电压下工作；短路电流限制；低静态电流；输出开关电流可达1.5A(无外接三极管)；输出电压可调工作振荡频率从100HZ到100KHZ。MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。它的内部具有具有温度赔偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。图4-5降压变换电源用MC34063制作的降压变换电源，其特点是VI=24V,Io=500mA时，线性调整率为12mV±0.12％；负载调整率为3mV±0.03％；纹波电压为120mV。假如加一级滤波器（如图4-5中所示）输出纹波降为40mV；变换效率为82％；短路限制电流为1.1A。4.3传感器电路设计在信号脉冲发生源上，本系统采用的是开关型霍尔传感器。以磁场作为媒介，运用霍尔传感器可以检测多种物理量，如位移、振动、转速、加速度、流量、电流、电功率等。它不仅可以实现非接触测量，并且采用永久磁铁产生磁场，不需附加能源。此外霍尔传感器尺寸小、价格廉价、应用电路简朴、性能可靠，因而获得极为广泛的应用。除了直接运用霍尔传感器外，还运用它开发出多种派生的传感器。金属或半导体薄片的两个端面通以控制电流Ic，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势Uh，称为霍尔电势或霍尔电压(如图l所示)。霍尔电势Uh=KhIcB(其中Kh为霍尔元件敏捷度，它与所用的材料及几何尺寸有关)。这种现象称为霍尔效应，而用这种效应制成的元件称为霍尔元件。由于霍尔元件输出的电压信号较小，并且有一定温度误差，目前已较少直接使用霍尔元件作传感器。霍尔传感器原理图如图4-6所示。图4-6霍尔传感器磁场效应本系统采用开关型霍尔传感器A04E。开关型霍尔传感器是一种集成传感器，它内部具有霍尔元件、放大器、稳压电源、带一定滞后特性的比较器及集电极开路输出部分等，如图4-7所示。图4-7开关型霍尔传感器内部构造图开关型霍尔传感器的工作特性如图4-8所示。图4-8开关型霍尔传感器工作特性当外加的磁感应强度超过动作点Bop时，传感器输出低电平，但磁感应强度降到动作点Bop如下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRE时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop与Bre之间的滞后(或称为回差)使开关动作更为可靠。图4-9霍尔传感器检测转速示意图霍尔传感器检测转速示意图4-9如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈霍尔传感器便输出一种脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率，就可以得出圆盘的转速。同样道理，根据圆盘(车轮)的转速，再结合圆盘的周长就是计算出物体的位移。假如要增长测量位移精度，可以在圆盘(车轮)上多增长几种磁钢。由于传感器内部为集电极开路输出，因此需外接一种上拉电阻，其阻值与电源电压大小有关，一般取1～2k，如图4-10所示。图4-10传感器输出电路4.4信号处理电路设计系统的信号预处理电路由二级电路构成，第一级是由开关三极管构成的零偏置放大器，采用开关三极管可以保证放大器具有良好的高频响应。当输入信号为零或负电压时，三极管截止，电路输出高电平；而当输入信号为正电压时，三极管导通，此时输出电压伴随输入电压的上升而下降，这使得速度里程表既可以测量任意方波信号的频率，也可以测量正弦波信号的频率。由于放大器的放大功能减少了看待测信号的幅度规定，因此，系统能对任意不小于0.5V的正弦波和脉冲信号进行测量。预处理电路的第二级采用带施密特触发器的反相器DM74LS14来把放大器生成的单相脉冲转换成与COMS电平相兼容方波信号，同步将输出信号加到单片机的P3.4口上。运用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边缘变化缓慢的周期性信号变换为边缘很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度不小于VT+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。从传感器得到的矩形脉冲经传播后往往发生波形畸变。当传播线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传播线较长，并且接受端的阻抗与传播线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种状况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的VT+和VT-设置得合适，均能受到满意的整形效果。信号预处理电路如图4-11所示。图4-11信号预处理电路图4.5存储器电路设计4.5.1I2C总线概述I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线)两根线在连到总线上器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件，不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。采用I2C总线原则单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，并且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简朴又灵活的扩展与控制。老式的单片机串行接口发送和接受一般都各用一条线，如MCS51系列的TXD和RXD，而I2C总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送或接受方式。当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器(也叫主器件)，而当其从总线上接受信息时，又成为接受器(也叫从器件)。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。I2C总线的控制完全由挂接在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一种字节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(R/W)。方向位为“0”表达发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表达主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，假如与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接受信息还是发送信息则由第8位(R/W)确定。在I2C总线上每次传送的数据字节数不限，但每一种字节必须为8位，并且每个传送字节背面必须跟一种承认位（第9位），也叫应答位（ACK）。数据的传送过程如图3所示。每次都是先传最高位，一般从器件在接受到每个字节后都会作出响应，即释放SCL线返回高电平，准备接受下一种数据字节，主器件可继续传送。假如从器件正在处理一种实时事件而不能接受数据时，（例如正在处理一种内部中断，在这个中断处理完之前就不能接受I2C总线上的数据字节）可以使时钟SCL线保持低电平，从器件必须使SDA保持高电平，此时主器件产生1个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处在等待状态。当从器件处理完毕时将释放SCL线，主器件继续传送。4.5.2存储器电路AT24C02是美国ATMEL企业的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（不小于10000次）、写入速度快（不不小于10ms）等特点。AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。在AT89C2051试验开发板上它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，在AT89C2051试验开发板上和单片机的P3.5连接。第6脚SCL为串行时钟输入线，在AT89C2051试验开发板上和单片机的P3.6连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一种5.1K的电阻上拉。第7脚需要接地。AT24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一种数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一种存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为减少总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。AT24C02是CMOS2048位串行E2PROM，在内部的组织成256×8位。AT24C02的特点是具有容许在简朴的二线总线上工作的串行接口和软件协议。在本设计中用芯片AT24C02的SDA端与单片机的P3.7口相连，SCL端与单片机的P3.5口相连。由于在这个I2C总线上只有一种器件，因此把AT24C02的地址设为000，即把A0、A2、A3都接地。单片机计算出来的里程数据通过SDA、SCL向AT24C02输送数据。单片机首先向AT24C02发送写信号，当确认后从单片机内部的数据储存单元提取数据然后向AT24C02的内部地址传送数据。当显示里程时，单片机首先向AT24C02发送读信号，然后确认后，单片机从AT24C02内部的地址向单片机的读出单元字节读出数据，供显示所用。与单片机的接口如图4-12所示。图4-12AT24CO2与单片机的接口电路

4.6报警电路设计电动车行使超过预设速度时提供语音报警的电路应用讲述，语音报警电路的关键是WTV040语音芯片。之因此选择WTV040语音芯片作为电动车超速报警器电路的关键，是由于WTV040语音芯片不仅仅能满足电动车超速报警器性能多种规定，并且芯片价格廉价，外围电路简朴轻易制作，最重要是语音内容可以由自己决定选用。我们先来认识一下WTV040语音芯片，根据语音芯片的各项功能，规划一下电动车超速报警器的工作框图，然后设计出整套电动车超速报警器。4.6.1语音芯片概述WTV040语音芯片是一款功能强大的一次性编程语音芯片，工作电压范围为DC2.5～3.5V，所加载的语音为6K采样率时，播放时间可到达40秒，音频输出为DAC和PWM模式，PWM输出时能直接推进0.5W/8Ω扬声器，声音清晰洪亮。芯片特点：可编程一次性烧录(OTP)语音芯片。6KHZ频率时，语音长度可分别到达40秒、80秒、170秒、340秒。内置16bitsDAC数字/仿真转换器(DAC)，内置PSG语音合成器和音质优化算法，音质高。PWM和DAC两种语音输出方式。可任意插入静音，且不占用语音的空间。相似语音可反复调用，且不占用语音空间。多种工作模式：按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、串口控制模式等。播放语音时，BUSY脚可根据需要，设定输出高电平或低电平。内置0.5W喇叭直推线路(Direct-Drive),不需要外加器件,音质与音量比老式"Cout+三极管"更佳,且耗电量更少。工作电压范围：2.5V至3.5V。省电模式时耗电2uA，在省电模式下，芯片上电后1秒钟或者语音停止播放后1秒自动休眠。DIP16、SOP16、SSOP20、QFP44等多种封装形式可供选择。强大的可编程能力，可以根据需要定制多种繁杂的功能。可选择语音控制方式有按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、串口控制模式。按键模式下又有脉冲可反复触发、脉冲不可反复触发、电平保持可循环触发、电平保持不循环触发等十几种触发方式。控制模式、触发方式和报警语音可以由上位机软件随意进行更改、设定，WTV040语音芯片可根据自身的设计规定，应用在多种场所中。在诸多需要高音质、功能灵活多变等规定的产品中，WTV系列语音芯片是最具性价比的方案之一，也是在某些场所替代ISD系列语音芯片的最佳选择！WTV040语音芯片的语音段数如表4-2所示：表4-2WTV040语音芯片语音段数封装形式语音长度工作模式所对应的最多语音段数按键模式按键组合并口模式串口模式DIP16SSOP2040秒40秒4段8段7段128段8段128段208段208段4.6.2语音报警电路当电动车的行使速度到达或超过测速器预设速度时，测速器单片机往外发出一种低电平，直接拉低I/O口P01的电平，使WTV040语音芯片被触发，点亮报警指示进行提醒并触发语音进行报警。由于测速器送出的电压是恒定的，只要超速，就一直有电压输出，并且规定持续提供语音报警，直到电动车速度低于预设速度为止。这是一种电平保持供应的信号，我们在上位机软件上将WTV040芯片的控制方式设置为按键模式，触发方式为电平保持可循环触发。按键控制模式指所定义的管脚可以直接触发芯片放音，即每一种管脚可控制播放一段语音。每个开关的触发方式可单独设置按键控制模式的防抖动时间为：10ms，端口的分派如表4-3所示。表4-3按键控制模式端口分派封装形式管脚T07T06T05T04T03T02T01T00DIP16SOP16K8K7K6K5K4K4K4K3K3K3K2K2K2K1K1K1SSOP20该芯片采用的触发方式为电平保持可循环触发。可循环触发为负脉冲触发，时序图如图4-13所示。当I/O口检测到有下降沿时（该I/O口对地短路一下），触发播放语音。在语音播放期间，再检测到下降沿，芯片会打断正在播放的语音，重新播放。只要有下降沿信号，就重新播放。图4-13可循环触发时序图电平保持触发方式如图4-14所示。当I/O口为低电平时，保持播放，高电平则停止。当第一遍结束后，还保持低电平，则继续重新播放，直到转变为高电平才停止。只要是低电平，则有声音；高电平，没声音。图4-14电平保持触发时序图在这里，我们先做一种简朴又能满足大部分车重规定的电动车超速报警器，也就是说只在语音芯片里面录制一段报警语音，DIP16封装的WTV040语音芯片可支持4段语音的播放，因此选用DIP16封装的WTV040语音芯片就可以满足这些规定了。假如需要特殊制作豪华型的多段语音报警的汽车超速报警器，可以选用SSOP20封装的WTV040语音芯片，在SSOP20封装模式下，最多可提供128段语音的播放。其工作框图如图4-15所示。图4-15超速报警器工作框图电路中I/O口P01被定义为语音触发脚，因目前只用到一种I/O口触发语音播放，因此其他I/O口临时被腾空。R8为下拉电阻，用于在触发时减小WTV040语音芯片的功耗，当汽车的行使速度超过测速器上预设的速度时，测速模块上单片机就会往外传送出一种低电平，直接拉低I/O口P01的电平，使WTV040语音芯片被触发，触发后BUSY脚导通，BUSY指示灯就是超速报警状态指示灯被点亮，然后开始播放报警语音，提醒司机目前速度已经超过了预设的速度，需要减慢速度行使。车速减慢后，测速器输出高电压，根据电瓶保持触发方式，触发状态被停止，WTV040语音芯片关闭超速报警状态指示灯和停止播放报警语音。电路由C5、Q1、R5、R6和D1构成上电复位电路，每次上电前自动给WTV040语音芯片进行复位，以保证WTV040语音芯片能处在最佳的工作状态。WTV040语音芯片震荡模式为RC震荡，震荡频率是48MHz，根据WTV040语音芯片内部特性，选用了外部震荡电阻R1为270KΩ。R2、R3、C2和C3构成WTV040语音芯片的内置功放外部反馈电路，R2、R3阻值的大小直接影响到SPEAKER声音的大小。电路外围元器件少，安装完毕后无需调试，只要测速器在超速时有电压输出，就能正常工作。电路图中的元件参数仅供参照，实际应用时请根据不一样的内容合适调整参数，以到达最佳效果。图中的R1、R2、R3、R4、C1、C2、C3、C4等元件必须尽量靠近IC的对应端口焊接。R1为一种270K的震荡电阻，可以合适变化R1的值可调整语音播放的速度，改动区间：250K~270K，太大或太小都也许会导致芯片工作不正常。调整R3（反馈电阻）的大小可以变化音量，其值越大，音量越大。在主控单片机供电电压和语音芯片供电电压不兼容的状况下，地址线或者数据线，复位线所加的电阻可通过下列公式计算：（Vin-Vout）×700/Vin=Rn,一般假如是5V单片机作为主控的话提议Rn的值为200到510欧之间。电路图如图4-16所示。图4-16超速报警器语音部分电路图4.7显示电路设计本设计显示模块用74HC164驱动数码管显示，74HC164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型器件引脚兼容。74HC164是8位边缘触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。74HC164的引脚如图4-17所示。图4-1774HC164的引脚时钟(CP)每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一种建立时间的长度。主复位(MR)输入端上的一种低电平将使其他所有输入端都无效，同步非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。门控串行数据输入异步中央复位符合JEDEC原则NO.7A静电放电(ESD)保护：多种封装形式额定从-40°C至+85°C和-40°C至+125°C。数码管,驱动电路等构成显示电路，使用共阳数码管。P3.3-P3.4为数码管的动态扫描位驱动。P1.6，P1.7作数码段码输出。显示电路如图4-18所示。

4-18速度显示电路4.8掉电保护电路设计为了顾客以便、节省电能，本设计加入了系统自动启动与关断功能。当电动车由静止开始移动时，系统自动启动。当电动车的速度不不小于0.1KM/H(261.5型)时，系统认为电动假如在l0秒内测量电路没有脉冲输出，则系统自动鉴定自行车已停止移动，此时单片机将POWERC端置高电平，将大部分芯片的电源切断，只给单片机和测量电路继续供电，而后单片机进入掉电状态，此时单片机最小电流可到50uA，这样整个系统的耗电可保持在uA级，用电池供电可正常保持近一年。单片机容许在电压低至2V甚至愈加小某些的电压供电时。仍然可以保证其最基本的运行（对外部输入输出功能将会失效或者停止）。电池在主电源失去时，对单片机的继续运行提供能源，此时的电池能源是非常宝贵的，往往都是以“uA”级进行计算。并且尚有一种不能防止的成果，就是伴随保护时间的延长，电池的电量也会用完的。因此，保护电路有一种最长保护时间的参数，使用中不能超过，否则，保护就会失效。当电池通过保护时间的使用之后，就需要补充电能，以便下一次保护时可以“酒足饭饱”地投入保护工作。因此，又有一种怎样给电池充电的问题。归纳一下：就是电池在主电源正常供电时，需要由主电源对其进行充电；当主电源失去一时，又由电池放电以保持单片机系统的运行。图4-19就是一种原则的掉电保护电路。(VCC=5V)。图4-19掉电保护电路当主电源正常时，单片机由VCC(5V)电源供电，此时VCC(5V)电源通过D1和R1，对保护用电池进行充电，以保证电池电量的充足。合适选择R1的大小，可以保证充电电流和充电时间都比较合理。例如：需要对3V6*60mAH的电池充电，充电时间选择在8小时左右，我们就选择充电电流为8mA，R1＝（6V-0.6）/8（0.6是串连二极管的导通压降）。与电池并联的稳压二极管是防止电池过充电用的。放电途径是：电池通过R1+R2，对单片机供电端口进行供电，供电电流通过R1+R2之后，会有压降，抵达单片机的VCC端口时，电压就会比3V6低，一般会在2V—2.5V左右，不要企图在这个时候提高单片机的供电电压，这样反而会适得其反，令单片机仍然工作于正常供电状态。对各单片机生产企业的多种单片机，这个低供电电压会有某些差异，调整电阻R2，在保证单片机可以保持运行的状况下，耗用电流越小越好。4.9数据处理过程待测信号经预处理电路后加至单片机的P3.2(INT0)引脚可为单片机测量信号周期提供有效的输入信号。单片机通过检测P3.2引脚电平来决定与否启动测量周期程序。当该引脚为高电平时,系统处在等待状态，要一直到该引脚出现低电平时才开始测周期。测量时首先将零赋给THO、TL0两个寄存器以将定期器T0的运行控制位TR0置位，同步也将ET0置位以容许定期器T0中断。然后再判断P3.2引脚与否还为低电平，如为低电平则等待,直到出现高电平再开始判断P3.2引脚与否为低电平，当其不是低电平时再等待。一旦出现低电平，则立即复位TR0终止定期器,以结束测周期程序。测周期过程中也许会发生定期器T0的中断，每发生一次中断则将R0寄存器加一，因此R0实际上是周期值的高字节。测出的周期值存储在R0、TH0、TL0三个寄存器中,然后将其转换成速度。速度是用车轮的周长除以脉冲周期得到的。由于所测周期的单位是μs，因此在相除转换时应将被除数扩大106倍，以保证得出对的的速度。每秒进行一次里程数累加时，可用目前的速度值加上一秒前的里程数得出目前的总里程数，得出速度和总里程值放到E2PROM中。通过s1、s2键可显示速度或里程值，s1键为速度键，s2键为里程键，两个键可以随时设置。要显示的速度或里程放到R1、R2、R3三个寄存器后即可调用转换BCD代码模块，以将数据值转换成压缩的BCD代码并显示处理。考虑到对响应时间的规定，BCD代码模块采用迅速算法。数据转变成对应的压缩BCD代码后，可调用显示消多出零和显示数据存储模块，并将要显示的数据值通过查表转换成对应数据的8段码放到显示缓冲区以备显示。当然,编程时要把十进制数据的对应8段码放在表格中，这样才能进行查表以得到对应数值的段码。此过程的另一种重要目的是消除最高有效位前面的多出零，以使多出零的段码处在不显示状态，从而保证数据以正常的格式显示出来。最终将显示缓冲区的8位8段码经串口送至液晶显示模块进行显示。5系统仿真与分析5.1仿真成果图5-1图5-25.2仿真分析由于信号处理电路已把脉冲信号转化为方波信号输入到单片机中，且信号频率和方波周期是对应关系，因此当变化信号频率时输入方波信号周期也伴随发生变化，显示的速度值也不一样样。图5-1，图5-2分别表达对应脉冲频率值为6.7Hz，10.62Hz时的速度。经验证，若继续变化脉冲信号频率值则显示速度继续发生变化，脉冲信号频率越高，对应的的速度值也越大，这与现实生活中的相符合。因此，本系统设计方案满足了测电动车即时速度的规定，到达了预期目的。6系统软件设计6.1系统软件总流程图图5-1系统主程序流程图总流程图如图5-1所示。系统软件包括单片机初始化模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示等。6.2速度处理子程序当电动车的行使速度到达或超过测速器的预设速度时，测速器往外发出一种12V的恒定直流电压，WTV040语音芯片在检测到这个电压后，点亮报警指示灯进行提醒并触发语音进行报警。由于测速器送出的电压是恒定的，只要超速，就一直有电压输出，并且规定持续的提供语音报警，直到电动车速度低于预设的速度为止。速度处理子程序如图5-2所示。图5-2速度处理子程序速度、里程以及报警模块处理程序如下所示：;******************************************;里程处理;******************************************diss:setbp1.1

clrp1.0

;开里程指示

callquans

callplay

ret

quans:mov45h,#00

mov44h,#00

mov43h,#00

mov42h,#00

mov41h,#00h

mov40h,56h

mov3fh,55h

mov3eh,54h

;被除数赋初值

mov4ah,#00h

mov49h,#00h

mov48h,2fh

mov47h,2eh

;除数赋初值

jmpdivst

ret

;****************************************

;速度处理;****************************************

disv:

setbp1.0

;关里程显示

clr

p1.1

;开速度显示

callkmph

;调速度转换子程序

mova,#0ffh

cjnea,36h,dsp11

;与设置速度比较，超速报警

setbp3.1

;报警指示灯亮

jmpexit

dsp11:

clrp3.1

;关报警指示灯

callplay

;调显示子程序

exit:

ret6.3显示子程序显示程序如下所示：

;**********************

;

显示子程序

play:

movr1,#3ah

movr2,#0fehplay_loop:

mova,r2

movp2,a

mova,@r1

anla,#0fh

movdptr,#tab

movca,@a+dptr

movp0,a

calldelay_1ms

;显示1ms

incr1

mova,r2

jnbp2.2,play_out

rla

movr2,a

jmpplay_loop

play_out:

movp2,#0ffh

;关显示

ret

tab:db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h

db7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h

db00h7总结与展望本设计以AT89C2051为关键，运用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案，以及串口数据存储电路和系统软件。论文重要是在参照多种资料和有关的专业文献的基础上完毕的，所参照的专业文献在论文中已经列单出来，但尚有部分来源资料参差不齐不能在论文中详细列出，在这里也阐明一下。论文的整个制作过程确实不轻易，目前回忆一下那段时日，有艰苦的一面，亦有喜悦的一面，但整个过程总结来说还是蛮充实的，毕竟在整个设计的过程中，自己又对已经学过的专业课知识梳理了一下，并且对于实际的应用和需求也参照了各个方面的资料，因此整个设计过程下来，自己整体的专业知识水平又进行了一次升华。本方案基本实现了电动车速度即时显示，并可通过控制两个按键显示速度或里程，但也存在两个局限性之处：一是LED数码管只有两个，当速度超过99km/h时（当然电动车速度一般不超过该值），不能显示出来；二是没有对小数位进行控制，系统默认对速度里程值取整处理，尽管算法很精确不过由于系统自身设置的原因测量值只能精确到个位。由于时间紧迫和个人水平不高的原因，并没有能在毕业设计中处理这些问题，这也是本次设计的瑕疵，本人对此也感到很遗憾。伴随科技的不停发展，电子式车速表也在不停的完善中，伴随传感器的广泛应用，电子式车速表的功能日益多样化，如加入时钟，电瓶电量显示等。致谢首先，我要感谢我的论文指导老师李辉老师。本论文从题目确实定、写作、修改到最终定稿得到了李老师的悉心指导。尤其是我多次向他问询论文中的某些不明白的问题时，李老师总是耐心的为我讲解，帮我分析。他严厉的教学态度，严谨的治学精神和精益求精的工作作风深深地感染和鼓励着我。在此，谨向此外，还要感谢我的同学，他们在我的论文写作过程中给了我大的协助。我最想对他们说的是：可以顺利完毕论文，是由于一路上有你们的支持，谢谢！再次衷心地感谢李辉老师和所有在我论文写作过程中予以过我协助的人们对于这次毕业设计的制作，我有诸多的感触，不过若要用完整的文字把它体现出来，真的不懂得该怎样写。回首四年的大课时光，有值得回忆的美好往事，也有不堪讲述的琐事，有让我意气风发的成功，也有让我垂头丧气的失败，真的一言难尽。只但愿能平淡的度过最终的这一段时光，拿到毕业证和学位证，满怀但愿的地离开校园踏向工作岗位，并在后来的工作中不停地学习，让自己不停进步。最终，感谢各位评审老师的评阅。由于本人水平有限，论文中难免存在某些局限性和错误，请各位老师批评指正。参照文献[1]余发山主编.单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社..12.21-32[2]董爱华主编.检测与转换技术.中国电力出版社..12[3]康华光主编.电子技术基础数字部分（第五版）..137-153430-460[4]朱经利，蒋玉亮等编著.海尔家用洗衣机原理和维修.人民邮电出版社.1999.63-152[5]孟庆龙,张鸿海等编著.小鸭家用洗衣机原理和维修.人民邮电出版社.1999.31-45[6]谢自美主编.电子线路设计·试验·测试.华中理工大学出版社..7.11-15[7]张友汉主编.电子线路设计应用手册.福建科学技术出版社..7[8]宋家友主编.集成电子线路手册.福建科学技术出版社..5[9]吴金戌等编著.8051单片机实践与应用.清华大学出版社.[10]阎石编著.数字电子技术基础.高等教育出版社.1998[11]张顺兴编著.数字电路与系统.东南大学出版社.[12]赵家贵主编.新编传感器电路设计手册.中国计量出版社..9[13]丁杰元主编.单片机微机原理及应用.机械工业出版社.1998.8[14]沙占友等主编.单片机外围电路设计.电子工业出版社..1附录A程序清单

sdaequp1.4;EEPROM数据线sclequp1.5;EEPROM时钟线quanequ30h;寄存圈数;*********************************org00hjmpmainorg03hjmpint00org0bhretiorg13hjmpint_1org1bhjmpintt1org23hreti;********************************;主程序;*********************************org30hmain:callclearl1:jbp1.2,key1movquan,#22jmpdatainkey1:jbp1.3,key2movquan,#24jmpdatainkey2:jbp1.6,key3movquan,#26jmpdatainkey3:jbp1.7,err1movquan,#28jmpdatainerr1:callerrjmpl1datain:callcmd;车圈长度调入子程序movie,#10001101b;8bhsetbtr1clrp3.1callread;eeprom数据调入l2:jbp3.0,long;里程处理calldisv;速度处理jmpl2long:calldissjmpl2;********************