基于52单片机来控制24C02保存数据，实现实时速度以及总里程
简易数字里程表作为测量的一大辅助工具也随着这个需求而面世，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示。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驶的里程及速度。 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1602液晶显示里程和速度。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、电路原理和元件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。 具体的硬件电路包括STC89C52单片机的外围电路以及液晶显示电路等。 软件设计包括：芯片的初始化程序、定时中断子程序、显示子程序等，软件采用C语言编写。本文档主要阐述一种基于霍尔元件的自行车速度里程表的设计。以 STC89C52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，采用1602LCD显示自行车的里程数及速度。硬件部分利用霍尔元件将自行车每转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C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。
二、方案论证 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/计数器测出单位时间的脉冲数，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED显示器显示出来。 本系统总体思路如下：假定轮圈的半径为R，在轮圈上安装a个永久磁铁，经综合分析，本设计中取a=16。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到16个脉冲信号，并从引脚P3.4定时计数器1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。通过定时器0的定时中断，将每秒采集到的脉冲数 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,并且将里程数存入24c02c中。 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。           图1 系统框图 三、方案设计 1.时钟电路 STC89C51系列是1T的8051单片机，STC89C51系统时钟兼容传统8051。系列单片机有两个时钟源：内部R/C振荡时钟和外部晶体时钟。 在单片机内有一个高增益反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL，输出端为XTAL2,由该放大器、晶振和两个33PF的电容构成的振荡电路做单片机的时钟电路，如图2所示。 
图2 时钟电路 2.复位电路 复位电路原理是单片机RST引脚接收到2us以上电平信号,只要保证电容的充放电时间大于2us，即可复位，所以电路中的电容是可改变的,按键按下，电容处于一个短路电路中，电容释放所有的电能，电阻两端电压升高系统复位。且 振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周 期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，如图3所示。 图3 复位电路 3.24c02c 24c02c是一个2K位串行EEPROM，内部含有256个8位字节。2C02c持2I2总线传输协议。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。主器件和从器件都可以作为发送器和接收器，由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式。元器件图如图4所示。 
图4 24c02c元器件图 我们对引脚的功能做一个简单的解释： VCC,GND:电源、地引脚 A2A1A0:地址引脚 SCLK、SDA:通信地址 WP：写保护地址 4.显示模块 显示模块主要由LCD1602，上拉电阻组成，其电路图如图5所示。  图5 液晶显示模块图
1602引脚说明表格如下：
液晶引脚与单片机连接： 第1脚：VSS接地。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VO接3K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择。 第5脚：R/W为读写信号线。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线接单片机P0口。 第15脚：背光源正极接电源。 第16脚：背光源负极接地。 4. 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。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件。因为它具有结构简单、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，如图6所示。 
图6 霍尔传感器 1.主程序 通过定时器0中断定时1s来计算1s内定时计数器1的计数次数，通过对计数值的计算，得到瞬时速度，以及通过速度来刷新里程数，并通过1602显示出来，其主程序框图如图7所示。
图7 主程序流程图 2.显示流程图 该子程序用LCD动态扫描显示方式。先将单片机的P2.2口连接使能端口E。接着将单片机的P2.0口连接数据/命令选择端RS，P0口连接数据端D0~D7，然后将要显示的数字的值发送给P0口。然后调用延时，接着将P2.2口置0，P2.0口置1，写指令，将P2.2口置1，P2.0口置1，写数据，直到要显示的数字全部显示在液晶上。显示流程图如图8所示。 
 
 
 
 
图8 显示流程图
3.速度及里程处理流程图 速度及里程数的确定，由定时器0产生1S定时在定时期间，定时计数器1读取中断次数并计数，定时器0中断发生，读取定时计数器的计数值进行计算，对于产生的计数值进行显示前的计算及处理,其程序框图如图9所示。
   
 
图9 速度和里程处理框图 4 仿真结果
图10 仿真结果Ⅰ
图11 仿真结果Ⅱ 测试速度结果与理论值（单位：km/h） 表1 测试结果与理论值 误差分析：定时误差，定时器0定时并不是准确的定时一秒，而是少于一秒，导致采集的脉冲数少于准确的脉冲数，其次计算误差也是存在。 基本满足设计项目要求，在速度小于200km/h的时候，测量误差相对较小。 五、设计体会 通过本次设计，使我对单片机知识和理解更一步加深了，掌握了简易数字里程表的设计，组装和调试方法。并且使我更加熟练的应用仿真软件，让我学到了如何运用软件测试电路的可行性，并且对电路的调试改进都有一个很大的提高。 这个过程中我遇到了很多困难，比如如何运用仿真软件画图，如何组织一些比较专业的语言，以及上网查阅资料。虽说费劲，但是乐趣也不少。通过这次设计，我们了解到平时知识的积累真的很重要，在遇到困难时一定要向认真思考，查阅相关资料，不可盲目退缩，努力后就一定会有收获。 这次设计收获颇丰，不仅是对自己个人能力的提高，也让我认识到了自己的局限，通过这次的设计为以后的学习奠定了一个更好的基础。 参考文献 - 李朝青. 单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社, 1994
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附录Ⅰ 总电路图 
附录Ⅱ 元器件清单
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