基于单片机与光电传感器的电动自行车速度与里程表的设计

文章摘要： 图5 AT24C02与单片机的接口电路图 显示部分 本设计的显示模块包括MC14511BCP、CD4076、74LS138和6个LED显示管等器件。 MC14511是将锁存、译码、驱动三种功能集于一身的“三合一”器件。锁存器的作用是避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录。用译码器将BCD码转换成7段码，再经过大电流反相器，驱动共阴极LED数码管。译码器属于非时序电路，其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的BCD码。 74LS138的作用相当于位选的功能，当C，B，A的输入分别为“000、00

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    图5 AT24C02与单片机的接口电路图
    
    显示部分
    
    本设计的显示模块包括MC14511BCP、CD4076、74LS138和6个LED显示管等器件。
    
    MC14511是将锁存、译码、驱动三种功能集于一身的“三合一”器件。锁存器的作用是避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录。用译码器将BCD码转换成7段码，再经过大电流反相器，驱动共阴极LED数码管。译码器属于非时序电路，其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的BCD码。
    
    74LS138的作用相当于位选的功能，当C，B，A的输入分别为“000、001、010、011、100、101”时分别选择不同的MC14511，从而在不同位上显示不同的数字和小数点。CD4076是CMOS 4位三态输出D寄存器,通过74LS138的Y6，Y7来控制其CP的工作，从而使CD4076来控制小数点显示。图6是显示模块框图。
    
    
    
    图6 显示模块框图
    
    图7为系统显示部分的电路。系统中用74LS138的Y0～Y5选择MC14511以驱动LED显示，Y6、Y7来控制CD40756的CP，从而达到以CD4076的Q1～Q4控制小数点的显示，另一个CD4076只用到其Q1和Q2，图中字符相对应的地方表示其引脚相连。
    
    
    
    图7 系统显示部分的电路
    
    系统的软件设计
    
    系统软件框图
    
    如图8所示，本系统软件采用模块化设计方法。整个系统由初始化模块、频率测量模块、速度，里程计算模块、数据转ＢＣＤ码模块、速度显示模块、里程显示模块、数据存储，读取模块、定时器中断服务模块以及其他功能模块组成
    
    
    
    图8 系统软件框图
    
    数据处理
    
    待测信号经预处理电路后加至单片机的P3.4（T0）引脚可为单片机测量信号频率提供有效的输入信号。单片机通过检测P3.4引脚电平来决定是否启动测量频率程序。当该引脚为高电平时，系统处于等待状态，要一直到该引脚出现低电平时才开始测频率。
    
    我们可从硬件的铝盘上知道两个过孔之间在圆周上的距离。而这个距离M正好为计算速度和距离起到了基本的数据储备作用。同时可以从TL0寄存器知道在两秒内单片机检测到的N个脉冲。而M×N所得到的正是这两秒内铝盘在圆周上所走得距离S。（此时假设在这个两秒内车子是匀速前进的），距离S除以2s的时间，就可以大概的算出这2s内铝盘的线速度。再根据铝盘与自行车的轮子保持着一样的角速度，得到铝盘的线速度与轮子线速度的关系，从而算出自行车在这2s的平均速度。

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