基于单片机的自行车里程速度表.doc

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基于单片机的自行车里程速度表 摘 要: 本设计采用简单、可靠的霍尔元件传感器和AT89C2051单片机系统实现了自行车里程、速度、时间的实时测量,测得的数据由LED数码管显示,切换显示时采用蜂鸣器提示,本设计外围电路简单,元件少,体积小,超速时采用光、语音报警1.实现速度的测量;具有测量行程的功能速度过快的警告功能; LCD显示 要达到课题要求其难点在于: 1.用霍尔元件数据采集采用 管和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。采用 红外光电传感器,进行非接触式检测。当有物体挡在红外光电发光二极管和高灵敏度的光电晶体管之间时,传感器将会输出一个低电平,而当没有物体挡在中间时则输出为高电平,从而形成一个脉冲。霍尔效应如图所示,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,图中的VH,这种现象就是霍尔效应,是由科学家爱德文·霍尔在1879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。2 信号预处理电路 如图3所示,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组成的零偏置放大器,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,此时输出电压随着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降低了对待测信号的幅度要求,因此,系统能对任意大于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电平相兼容的方波信号(如图4所示),同时将输出信号加到单片机的P3.4口上。 图3 信号预处理电路图 图4 施密特触发器对脉冲的整形 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用,可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于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输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时,波形的上升沿将明显变坏;当传输线较长,而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时,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情况,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。+ 5 V 电压,电路如图5 所示。整个电源由2 部分组成。 图5 电源电路 这种充电器具有自动控制充电电流的功能,蓄电池充足后即自动关闭,无需看管。 磨电机与车胎摩擦产生电压为6 V、电流为0. 5 A 的交流电,经整流桥D1~D4 整流后得到7. 2 V 直流电压,经限流电阻R1 、可控硅SCR 到被充蓄电池。SCR 导通时,充电电流IC 可由下式估算 IC ≈ ( UDC - UB) RC 式中,UDC为整流桥输出直流电压; UB 为蓄电池电压。 触发器的电路如图6所示。该触发器用一只单结晶体管BT33C ,它的发射极E 从R2 (15 K、1/ 4 W) 、R3(15 kΩ、1/ 4 W) 组成的分压器上取得一个整定电压UE。由于W 点上的电压由稳压管DZ(2CW7F) 稳住,因此UE 不随蓄电池的电压波动,而BT33 的B1 极和B2 极则是分别经脉冲变压器TB、R5 (110 ( 、1/ 4W) 接到蓄电池的两端,所以VBB将随蓄电池的电压变化而变化。当UE 0. 6 +ηVBB时才会触发。当蓄电池充足时,若VBB升高,不再满足触发条件,使触发停止;当蓄电池电压降低时,VBB下降,满足上述不等式,则触发器触发,SCR 导通,蓄电池再行充电,从而达到自动充电的目的。 图6 触发器电路图 方案二:采用9V直流电源供电,经稳压电路得到+5V直流电压如图7所示 图7 +5V电源电路 方案二电路简单,性能稳定,较容易实现,故本设计选择方案二 3.5按键开关切换控制 图8 按键开关及复位切换电路 3.6 LED显示及驱动 方案一、数码管LED显示信息。利用4个数码管动态显示数字信息,并用3个发光二极管分别指示显示量的内容和单位。例如数码管显示0007,并且里程指示灯亮,

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