(ROM),其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写)。不像EPROM芯片,EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中,当计算机在使用的时候是可频繁地重编程的,EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM的一种特殊形式是闪存,其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。
电可擦除只读存储器EEPROM的主要优点是能在应用系统中进行在线改写,并能在断电情况下保存数据而不需保护电源。因此,在智能仪表、控制装置、分布式监测系统子站、开发装置中得到广泛应用。
2.6 键盘控制
键盘在单片机应用系统中,实现输入数据、传送命令的功能,是人工干预的主要手段。键盘分两大类:编码键盘和非编码键盘。
编码键盘:由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。每按一次键,键盘自动提供被按键的读数,同时产生一选通脉冲通知微处理器,一般还具有反弹跳和同时按键保护功能。这种键盘易于使用,但硬件比较复杂,对于主机任务繁重之情况,采用8279可编程键盘管理接口芯片构成编码式键盘系统是很实用的方案。
非编码键盘:只简单地提供键盘的行列与矩阵,其他操作如键的识别,决定按键的读数等仅靠软件完成,故硬件较为简单,但占用CPU较多时间。有:独立式按键结构、矩阵式按键结构。
首先,确定键盘编码方案:采用编码键盘或非编码键盘。随后,确定键盘工作方式:采用中断或查询方式输入键操作信息。然后,设计硬件电路。非编码键盘系统中,键闭合和键释放的信息的获取,键抖动的消除,键值查找及一些保护措施的实施等任务,均由软件来完成。
键盘是单片机系统设计中一种主要的信息输入接口,合理的设计,不仅可以节省系统的设计成本,更可使仪器设备的操作变得更为简单、方便,很大程度上提高系统综合性能。
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2.7 RC滤波器
滤波电路是直流电源的重要组成部分,它一般是由电容等储能元件组成,用来滤除单向脉动电压中的谐波分量,从而得到比较平滑的直流电压。图1所示为桥式整流简单RC滤波电路。由图可以看出,滤波电容C并联于整流电路的输出端,即C与RL并联,整流电路的负载为容性。其工作原理为:设t=0时接通电源,当v2由零逐渐上升时,二极管D1
图2.1 桥式整流电容滤波的原理电路 图2.2 工作波形
D3导通,D2、D4截止,电流方向如图中箭头所示。电流一路流过负载RL,一路向电容C充电,充电极性为上正、下负。由于电源内阻及二极管导通电阻均很小,即充电时间常数很小,所以充电进行的很快,C两端的电压随v2很快上升到峰值,即vc?V2m。当v2由峰值开始下降时,充电过程结束。由于电容C两端的电压vc>v2,这时,四只二极管均被反偏截止,电容C向负载RL放电,从而使通过负载RL的电流得以维持。放电时间常数RLC取值愈大,RL两端的电压下降愈缓慢,输出波形愈平滑,直到下一个半周到来,且v2>vc时,D2、D4才正偏道通(D1、D3仍截止),放电过程结束,v2又开始给C充电。如此周而复始的充电、放电,在负载RL上便得到如图2所示的输出电压
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第三章 硬件实现的设计方法与原理
3.1 系统概述
本系统是由数据采集,单片机控制系统,键盘显示,数据存储4部分构成。其中数据的采集是由霍尔传感器来完成的,它的输出是矩形脉冲,经过RC滤波后就向单片机系统提供转速信号。其中关键的处理由单片机系统来完成,单片机将对INT1脚的信号进行计数,当计数的脉冲达到1KM的时候,INT1申请中断,对外输出信号,输出的信号由显示部分送LED进行显示,显示当前的行驶里程情况。在本次行驶过后数据存入EEPROM中,以便下次行驶时在其基础上继续计数送出显示总共的里程数,以达到记忆的目的。键盘的作用是提供人对整个系统的控制,它将实现整个系统开关,显示器的开关,部分单元电路的控制。以上所诉就是整个系统的总体设计思想。
利用霍尔元件对里程进行测量。将霍尔元件安装在车前叉的一侧,在车圈侧面等间隔贴多个磁片。当磁片经过霍尔元件时,霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲,单片机根据脉冲数来计算里程。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,安装方便,性能可靠,不受光线、泥水等因素影响,价格便宜的优点。
该设计能实时地将所测的累计里程数显示出来,主要是将传感器输入到单片机的脉冲信号的频率(传感器将不同车速转变成不同频率的脉冲信号)实时地测量出来,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,然后通过单片机计算出里程,再将所得的数据存储到数据存储器,并由LED显示模块交替显示所测里程。本设计的里程数的算法是一种大概的算法(假设在一定时间内自行车是匀速行进,平均速度与时间的乘积即为里程数)。 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。在计算里程时取了自行车的理想状态。实际中,误差控制在几米之内,相对于整个里程来说不是很大。为了保证系统的实时
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性,系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。另外,还应尽量保证其他子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的里程值采用4位显示。
3.2 系统总框图
图3.1系统总框图
3.3 各部分硬件图
3.3.1 显示部分
本设计的显示模块包括74LS138和4个LED显示管等器件。
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7段译码器,从而在不同位上显示不同的数字。图6是显示模块框图。
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图3.3 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~Y3选择七段译码器以驱动LED显示,图中字符相对应的地方表示其引脚相连。
图3.4 系统显示部分连接图
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