基于單片機(jī)的汽車(chē)速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)報(bào)告題 目 基于單片機(jī)的汽車(chē)速度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 通信0902 學(xué) 生 彭元 學(xué) 號(hào) 20091221 指導(dǎo)教師 李 二一二 年一月 三日目 錄1 前言.22 總體設(shè)計(jì).32.1 設(shè)計(jì)方案.32.2 主要內(nèi)容.33 單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng).43.1 單片機(jī)速度測(cè)量原理.43.2 單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖.44 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).54.1 傳感器的選用.5 霍爾傳感器的基本工作原理.5 CS3020霍爾傳感器.6 霍爾傳感器的硬件連接.7 4.2 MCU 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).8 CPU的選用.8 4.2.2 AT89S51 主要特性和引腳說(shuō)明.8

2、4.2.3 MCU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).104.3 LED 數(shù)碼管顯示器.114.4 單片機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總原理圖.115 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).125.1 程序流程圖.125.2 程序功能.14結(jié)語(yǔ).15參考文獻(xiàn).16附錄.16 1 前言 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在測(cè)量系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。速度是一個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常需要測(cè)量、控制和保持的量。速度的測(cè)量方法有許多種，但在不同的應(yīng)用環(huán)境下，相應(yīng)的測(cè)量方法有它自己的特點(diǎn)和誤差。因此對(duì)單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng)的研究有著重要的目的和意義。 本設(shè)計(jì)采用 AT89S51 單片機(jī)作為主要控制核心，應(yīng)用霍爾傳感感器采集信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)并運(yùn)用一個(gè)算法測(cè)量出汽車(chē)行駛速度，最終用4

3、位位的在以上建的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上LED數(shù)碼管顯示其測(cè)量結(jié)果,具有較高的實(shí)用價(jià)值。2 總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案 現(xiàn)在測(cè)量速度的方法有很多，可以采用不同的器件做出多種測(cè)速器。在這里用磁電式脈沖發(fā)生器的方案。 磁電式脈沖發(fā)生器。 將導(dǎo)磁材料的齒輪固定在轉(zhuǎn)軸上，對(duì)著齒輪端面固定一塊磁鋼，霍爾元件貼 在磁鋼的一個(gè)端面上，隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，元件的輸出呈周期性變化，經(jīng)整形和放大 后輸出方波脈沖?；魻杺鞲衅鬏敵鲱l率與轉(zhuǎn)速成正比，此信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后， 即可得出車(chē)輛的速度。 本設(shè)計(jì)測(cè)量要求穩(wěn)定性好，靈敏度高和精度高，而且對(duì)汽車(chē)速度的測(cè)量要求傳感器能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境。所以這里選擇該方案。其原因還有三點(diǎn)：其一 是霍爾傳

4、感器輸出信號(hào)電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響；其二是頻率響應(yīng)高，其響應(yīng)頻 率高達(dá) 20kHz，相當(dāng)于車(chē)速為 1000km/h 時(shí)所檢測(cè)的信號(hào)頻率；其三是抗電磁波 干擾能力強(qiáng)。 根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有 M 法(測(cè)頻法)、T 法(測(cè)周期法) 和 M/T 法(頻率周期法)。測(cè)頻法一般用于高速測(cè)量，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，測(cè)量誤差較 大； 而測(cè)周期法一般用于低速測(cè)量， 速度越低測(cè)量精度越高， 但在測(cè)量高轉(zhuǎn)速時(shí)， 誤差較大；頻率周期法結(jié)合了上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，但是此種方法要求單片機(jī)有 3 個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器?？紤]上面三種因素，該系統(tǒng)選擇測(cè)頻法。2.2 主要內(nèi)容 根據(jù)上面選擇的方案，設(shè)計(jì)主要內(nèi)容由以下三大部分組成

5、： 一、信號(hào)的采集。這部分主要是用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采集車(chē)輪轉(zhuǎn)速的信號(hào)，并將采集的信號(hào)傳給單片機(jī)。 二、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理。這部分主要是使用51系列單片機(jī)采用適當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)編程快速準(zhǔn)確地對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算并得出結(jié)果。 三、LED 數(shù)字顯示。這部分主要是對(duì)測(cè)得的結(jié)果通過(guò) 4 位 LED 數(shù)碼管顯示給用戶(hù)用單片機(jī) AT89S51 作為控制核心， 通過(guò)霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)汽車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)速度的測(cè)量，最后用 4 位 LED 數(shù)碼管直觀的將速度顯示給用戶(hù)，保留 一位小數(shù)位。 該測(cè)量方法是數(shù)字式測(cè)量方法， 代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式或模擬式結(jié)構(gòu)， 測(cè)量精度有了很大的提高，具有很大的實(shí)用價(jià)值。3 單片機(jī)速度測(cè)量

6、系統(tǒng)3.1 單片機(jī)速度測(cè)量原理 根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在車(chē)輪轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤(pán)邊沿（如果要 提高測(cè)量精度，可以在轉(zhuǎn)盤(pán)邊沿多固定 2 到 3 個(gè)磁鋼），轉(zhuǎn)盤(pán)隨著軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼 也將跟著同步旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤(pán)附近安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤(pán)隨軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，受磁 鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)霍爾器件 就輸出多少個(gè)脈沖信號(hào)，將輸出的脈沖信號(hào)送到單片機(jī)的計(jì)數(shù)口，利用單片機(jī)的 定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)，測(cè)出脈沖的周期或頻率即可計(jì)算出車(chē)輪轉(zhuǎn)速。通 過(guò)單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)，把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成線(xiàn)速度。轉(zhuǎn)速即是角速度，線(xiàn)速度=角速度* 周長(zhǎng)。3.2 單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)霍爾轉(zhuǎn)速測(cè)量原

7、理，可以畫(huà)出單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 圖1 單片機(jī)速度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 由霍爾傳感器采集車(chē)輪轉(zhuǎn)速的信號(hào)，并將采集的信號(hào)傳給單片機(jī)，利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器功能和編寫(xiě)的程序?qū)⒉杉男盘?hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)， 通過(guò)數(shù)碼管將數(shù)據(jù) 顯示出來(lái)。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 傳感器的選用 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的 器件或裝置。在電子技術(shù)領(lǐng)域，常把能感受信號(hào)的電子元件稱(chēng)為敏感元件，如熱 敏元件、磁敏元件、光敏元件等。 通常，傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，如圖所示。其中敏感元件是 指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分； 轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性?件感受或

8、響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適合于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。 由于傳感器輸出 信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等，此外 信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及傳感器的工作必須有輔助的電源， 因此信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及所需的電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分。 隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳 感器中的應(yīng)用，傳感器的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路與敏感元件一起集成在同一芯片上， 安裝在傳感器的殼體里。 圖2 傳感器組成方框圖4.1.1 霍爾傳感器的基本工作原理 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理，通過(guò)磁場(chǎng)、電流對(duì)被測(cè)量的控制，使包含有被測(cè)量變化信息的霍爾電壓發(fā)生變化，在利用后繼的信號(hào)檢索和信號(hào)放大電 路，就可以得到被測(cè)量的信

9、息。正因?yàn)榛魻杺鞲衅鞯幕驹砘魻栃?yīng)只包含了 磁場(chǎng)、電流、電壓三個(gè)常用物理量，使得采用霍爾傳感器對(duì)被測(cè)量的測(cè)量簡(jiǎn)單易 行，而磁場(chǎng)強(qiáng)度、電流、電壓是磁場(chǎng)、電場(chǎng)的基本物理量，所以霍爾傳感器可以 進(jìn)行精確的非接觸測(cè)量。 1 霍爾效應(yīng) 在一塊半導(dǎo)體薄片上，當(dāng)它被置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，如果在它相對(duì)的兩邊通以控制電流 I，且磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩邊將產(chǎn) 生一個(gè)大小與控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 乘積成正比的電勢(shì) UH，即 UH=KhIB，其 中 Kh 為霍爾元件的靈敏度，Kh 值越大，靈敏度就越高，該電勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)。 在片子上作四個(gè)電極，其中 C1、C2 間通以工作電流 I，C1

10、、C2 稱(chēng)為電流電極， C3、C4 間取出霍爾電壓 UH，C3、C4 稱(chēng)為敏感電極。將各個(gè)電極焊上引線(xiàn)，并將 片子用塑料封裝起來(lái)，就形成了一個(gè)完整的霍爾元件。2工作原理 霍爾開(kāi)關(guān)集成電路由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出 級(jí)組成。在外磁場(chǎng)的作用下，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)導(dǎo)通閾值 BOP 時(shí)，霍爾電路輸出 管導(dǎo)通，輸出低電平。之后，磁感應(yīng)強(qiáng)度再增加，仍保持導(dǎo)通態(tài)。若外加磁場(chǎng)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度值降低到 BRP 時(shí)，輸出管截止，輸出高電平。通常稱(chēng) BOP 為工作點(diǎn)， BRP 為釋放點(diǎn)，BOPBRP=BH 稱(chēng)為回差?；夭畹拇嬖谑归_(kāi)關(guān)電路的抗干擾能力增 強(qiáng)。 集成電路中的信號(hào)放大器將霍爾元件產(chǎn)生的

11、幅值隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的霍爾電壓 UH 放大后再經(jīng)過(guò)斯密特觸發(fā)器進(jìn)行整形、放大后輸出脈沖方波信號(hào)。霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖3 霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖4.1.2 CS3020 霍爾傳感器 霍爾傳感器是對(duì)磁敏感的傳感元件，常用于開(kāi)關(guān)信號(hào)采集的有CS3020、 CS3040等，這種傳感器是一個(gè)3端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地， 即可工作，輸出通常是集電極CS3020霍爾傳感器， 該系列霍爾開(kāi)關(guān)電路傳感器廣泛用于汽車(chē)工業(yè)和軍事開(kāi)路門(mén)輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便?？紤]到用于汽車(chē)速度測(cè)量這種特殊環(huán)境下，在本設(shè)計(jì)中選擇了工程中。如圖所示是 CS3020的外形圖。將有字面對(duì)準(zhǔn)自己，三根

12、引腳從左向右分別是V c c，地，輸出。 圖4 CS3020的外形圖 CS3020是由電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大器，史密特觸發(fā)器和集 電極開(kāi)路的輸出級(jí)組成的磁敏傳感電路，它是一種單磁極工作的磁敏電路，適合于矩形或者柱形磁體下工作。 當(dāng)磁鋼隨車(chē)輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)， 霍爾傳感器受磁場(chǎng)的影響， 霍爾器件輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。感受到磁場(chǎng)的時(shí)候輸出一個(gè)低電平，沒(méi)感受到磁場(chǎng)的時(shí)候輸出高電平。 工作特點(diǎn)如下： a. 電源電壓范圍寬 b. 開(kāi)關(guān)速度快，無(wú)瞬間抖動(dòng) c. 工作頻率寬 d. 壽命長(zhǎng)、體積小、安裝方便 e. 能直接和晶體管及 TTL、MOS 等邏輯電路接口 4.1.3 霍爾傳感器的硬件連接 霍爾傳感器

13、的標(biāo)志面對(duì)著自己，從左至有右分別是接 5V 電壓，接地，脈沖 輸出。如圖所示是霍爾傳感器的硬件連接圖。圖中 R1 是限流電阻，C1、R2 起濾高頻的作用。 當(dāng)霍爾元件感受到磁場(chǎng)的時(shí)候引腳 3 輸出低電平， 三極管導(dǎo)通， 單片機(jī) P3 .5 口接收到高電平脈沖；當(dāng)霍爾元件沒(méi)有感受到磁場(chǎng)的時(shí)候引腳 3 輸出高電平，三極管截止，單片機(jī) P3 .5 口接收到低電平脈沖。 圖5 霍爾傳感器的硬件連接圖4.2 MCU 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.1 CPU 的選用 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes 的 可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件

14、采用 ATMEL 公司的高密 度、 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造， 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)， 芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方 案。 AT89S51 具有如下特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O） 口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè) 全雙工串行通信口，看門(mén)狗電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT

15、89S51 設(shè)計(jì)和 配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU 暫 停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式 凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件 復(fù)位。4.2.2 AT89S51 主要特性和引腳說(shuō)明 AT89S51 有 PDIP、PLCC、TQFP 三種封裝方式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。其 中最常見(jiàn)的就是采用 40Pin 封裝的雙列直接 PDIP 封裝，其引腳排列見(jiàn)如圖所示。 圖6 AT89S51 芯片引腳排列圖1主要特性： l 與 MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 l 4K 字節(jié)可編程 FLASH

16、 存儲(chǔ)器 l 1000 次擦寫(xiě)周期 l 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz l 128*8 位內(nèi)部 RAM l 32 個(gè)可編程 I/O 口線(xiàn) l 兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l 6個(gè)中斷源 l 可編程串行通道 l 低功耗的閑置和掉電模式 l 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 4.2.3 MCU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)就是能使單片機(jī)工作的最少的器件構(gòu)成的系統(tǒng)， 是大多數(shù)控 制系統(tǒng)所必不可少的部分。AT89S51 內(nèi)部已經(jīng)包含了一定數(shù)量的程序存儲(chǔ)器，在 外部只要增加時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。 1.時(shí)鐘電路 所有單片機(jī)都需要時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路的作用是控制單片機(jī)的工作節(jié)奏。利 用芯片內(nèi)部的振蕩器

17、然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶 振） ，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外接晶 振時(shí)，C1 和 C2 的值通常選擇為 30pF 左右，C1、C2 對(duì)頻率有微調(diào)作用，為了減 小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝 得與單片機(jī)引腳 XTAL1 和 XTAL2 靠近。 2.復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，所有單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，因 而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須 配合相應(yīng)的外部

18、復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)第 40 引腳正極接上 5V 電源，負(fù)極（地）接 20 引腳。單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器時(shí)，接 18、19 腳，再接上電容。EA 引腳接到正 電源端就可以了。4.3 LED 數(shù)碼管顯示器 由于LED數(shù)碼管具有亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，所以在工業(yè)測(cè)控 系統(tǒng)中常用LED數(shù)碼管作為顯示輸出。本系統(tǒng)也采用LED數(shù)碼管作顯示輸出。 LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用8 段LED數(shù)碼顯示器， LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的， 稱(chēng)為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的

19、，稱(chēng)為共陰 極LED顯示器。 本設(shè)計(jì)采用LED動(dòng)態(tài)掃描顯示，這樣能分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得 數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，在選通相應(yīng)LED后，即在顯示字段上得到字形碼。究竟是哪個(gè) 數(shù)碼管亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，所以就可以自行決定何時(shí) 顯示哪一位了。這種方式不但能提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，而且由于各個(gè)數(shù)碼管的 字段線(xiàn)是并聯(lián)使用的，從而大大簡(jiǎn)化了硬件線(xiàn)路。 在動(dòng)態(tài)方式中，逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只有一 位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺(jué)殘留效應(yīng)，看起來(lái)與全部顯示器持續(xù)點(diǎn) 亮效果完全一樣。 在單片機(jī)P0的8個(gè)輸出口分別連接上一個(gè)150的電阻是為了保證數(shù)碼管顯示的

20、時(shí)候每段亮度都一樣。采用共陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)，當(dāng)位選口P2.0 P2.3輸出一個(gè)低電 平的時(shí)候三極管導(dǎo)通，這就決定了哪一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮。三極管前面的1K電阻 起限流的作用， 防止電流過(guò)大燒壞三極管。 這樣P2.0 P2.3分別控制百位， 十位， 個(gè)位和小數(shù)位。4.4 單片機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總原理圖 圖7 單片機(jī)測(cè)速系統(tǒng)總原理圖 從系統(tǒng)原來(lái)圖中可以看到本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和線(xiàn)路布局相對(duì)比較簡(jiǎn)單， 也具有較強(qiáng)的實(shí)用性。將永久磁鋼固定在轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)隨軸旋轉(zhuǎn)一周，磁鋼也旋轉(zhuǎn)一周，霍 爾傳感器感受到一次磁場(chǎng)。當(dāng)霍爾傳感器感受永久磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，傳感器的 引腳3輸出低電平，此時(shí)三極管導(dǎo)通，單片機(jī)P3 .5口接收到高電平脈沖；當(dāng)傳感

21、 器沒(méi)有感受到磁場(chǎng)的時(shí)候引腳3輸出高電平，此時(shí)三極管截止，單片機(jī)P3 .5口接 收到低電平脈沖。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)單片機(jī)就接收到多少個(gè)脈沖，利用單片機(jī)的定 時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)，測(cè)出脈沖的周期或頻率即可計(jì)算出車(chē)輪轉(zhuǎn)速。通過(guò) 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)， 把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成線(xiàn)速度。 轉(zhuǎn)速即是角速度， 線(xiàn)速度=角速度*周長(zhǎng)。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 程序流程圖 主程序流程圖和中斷服務(wù)程序流程圖分別見(jiàn)圖 8和圖 9。 圖8 主程序流程圖系統(tǒng)要開(kāi)始工作就要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，系統(tǒng)初始化部分程序如下： #include<reg52.h> #include<stdio.h> #define SYSCL

22、K 11.059200 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long #define R 4#define PI 314 接下來(lái)是定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化，設(shè)置工作方式控制寄存器TMOD。 TMOD=0x51 TL1=0x00; TH1=0x00; TL0=0x00; TH0=0x4c; 單片機(jī)跳中斷處理，處理后返回主程序，最后用數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，1 秒鐘更 新一次，結(jié)束程序。 圖9 中斷服務(wù)程序流程圖 當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行中斷程序的時(shí)候要重新設(shè)置定時(shí)計(jì)數(shù)器的初值， 每次從傳感器 傳來(lái)一個(gè)脈沖

23、的時(shí)候，單片機(jī)計(jì)數(shù)器加“1”。如果每 50ms 中斷一次，那么當(dāng) k=20 的時(shí)候（即定時(shí)器每到 1 秒鐘），程序跳出中斷返回到主程序，執(zhí)行顯示 程序。5.2 程序功能 該程序的功能是利用單片機(jī)將霍爾傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行處理， 將處理后 得到的數(shù)據(jù)通過(guò) P0 口送到 LED 數(shù)碼管顯示出來(lái)。 系統(tǒng)初始化： TMOD=0x51; /初始化，工作方式控制寄存器 TMOD 十六進(jìn)制 51 轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制為 01010001。T1 計(jì)數(shù)工作方式，工作在方式1；T0 定時(shí)工作方式，工作在方式1。 TL1=0x00; TH1=0x00; /T1 計(jì)數(shù)初值為0。 TL0=0x00; TH0=0x4c; /每

24、50ms=50000us 中斷一次。 由公式 (65536-x)*12/11.0592=50000得定時(shí)初值(65536-50000*11.0592/12)/256=76 轉(zhuǎn)換為 16 進(jìn)制，得高位為 4C (65536-50000*11.0592/12)%256=0 得低位。 IE=0x82; /中斷控制 IE，EA=1，CPU 開(kāi)放中斷；ET0=1，允許定時(shí)器中 斷。 TR0=1; /定時(shí)開(kāi)始。 中斷函數(shù)程序如下： void timer0(void) interrupt 1 TR1=0;TR0=0; /啟動(dòng)計(jì)數(shù)/定時(shí)器 TF0=0; /中斷標(biāo)志位 TL0=0x00; TH0=0x4c; k

25、+; if(k>=20) /每50ms 中斷一次，那么當(dāng)K>=20的 時(shí) 候 就 是 1s，每 1s 鐘計(jì)算一 次轉(zhuǎn)速 js。 js=TH1*256+TL1;TH1=0;TL1=0;k=0; js=0;TR0=1; 結(jié) 語(yǔ) 本次專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)是一次和生活息息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在我們平時(shí)的生活中，不管走到哪里都能和汽車(chē)聯(lián)系起來(lái)，但是關(guān)于汽車(chē)速度的測(cè)量卻不了解。而通過(guò)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)詳細(xì)的學(xué)習(xí)，使得對(duì)于上述問(wèn)題有了更加明確的了解，不再是困擾我們的生活的一些常識(shí)性問(wèn)題。在該實(shí)驗(yàn)之中，由于自己專(zhuān)業(yè)能力的限制，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候十分困難，但是時(shí)間是充足的，所以在這段時(shí)間不斷查閱資料和閱讀教科書(shū)的過(guò)程中，進(jìn)一步的

26、加深了自己對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí)，更加的鞏固了自己以往所學(xué)習(xí)的知識(shí)，正所謂“溫故而知新”，在這段學(xué)習(xí)的過(guò)程中也讓自己學(xué)到了更多新的知識(shí)。 參 考 文 獻(xiàn)1 李念強(qiáng)，等 單片機(jī)原理及應(yīng)用M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2 楊振江，等 流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例M，西安：西安電子科技大學(xué)出版，2002. 3 何立民， 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M，北京：北京航天航空大學(xué)出版社，1989.4 陳小忠， 單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序M，北京：人民郵電出版社，2005.5 彭軍等， 數(shù)字電路設(shè)計(jì)與制作M，北京：科學(xué)出版社，2007.6 常建等， 傳感器原理與工程應(yīng)用M，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007

27、.7 蔡萍， 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)M,北京：高等教育出版社，2005.附錄單片機(jī)測(cè)速測(cè)量系統(tǒng)程序如下： #include<reg52.h> #include<stdio.h> #define SYSCLK 11.059200 / 時(shí)鐘脈沖，單位 MHz #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long #define R 5 /半徑 0.5m #define PI 314 /pi=3.14 /段選定義 sbit P0_0 = P00; sbit P0_1 = P01; sbit P0_2 = P02; sbit P0_3 = P03; sbit P0_4 = P04; sbit P0_5 = P05; sbit P0_6 = P06; sbit P0_7 = P07; /位選定義 sbit P2_0 = P20; sbit P2_1 = P21; sbit P2_2 = P22; SbitP2_3=P23;uchar code SEG_TAB=0xc0,0xf9,0xa4,0