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河南大学本科毕业生学士学位论文
4.3 传感器的检测原理和检测电路
本设计的检测原理如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。并从引脚P3.2中断0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。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n轮圈的周长为L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出即时速度V=L*n/t。检测的信号处理框图如图4-4所示，而传感器的工作原理如图4-5所示。
信号 放大波形变换 波形整形 单片机
图4-4 信号处理框图
图4-5 A44E传感器检测工作原理
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第5章 整体硬件电路设计
自行车的里程速度计的硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获、放大、整形，单片机的计算处理，LCD的实时显示和单片机外围基本电路的设计，两大主要器件就是传感器和单片机。外围电路包括：键盘电路、电源电路、复位电路、时钟晶振电路、外部存储电路和LCD显示电路、声光报警电路。
传感器是获取自然或生产领域中信息的关键器件，是现代信息系统和各种设备不可缺少的信息采集工具。磁传感器是一种将磁学量信号转变为电信号的器件或装置。随着信息产业、工业自动化、医疗仪器等的飞速发展和计算机应用的普及，需要大量的传感器将被测或被控的非电信号转换成可与计算机兼容的电信号。作为输入信号，这就给磁传感器的快速发展提供了机遇，形成了磁传感器的产业。其中最具代表的磁传感器就是霍尔传感器，在自动检测系统中，利用霍尔传感器测转数是一种最基本的测量工作。 单片机是本次设计的核心部件，它是信号从采集到输出的桥梁，而且包括计算、定时、信息处理等功能。
5.1 单片机最小系统设计
以单片机为主，复位电路和晶振电路为辅组成的系统称为单片机系统。 5.1.1复位电路的设计
AT89C51单片机的复位输入引脚RET为AT89C51提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的0000H地址单元开始执行程序。在89C51的时钟电路工作后，只要在RET引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。只要RET保持高电平，则AT89C51循环复位。只有当RET由高电平变成低电平以后，AT89C51才从0000H地址开始执行程序。
本系统的复位电路是采用按键复位的电路，如图5-1所示，是常用复位电路之一。单片机复位通过按动按钮S4产生高电平复位称手动复位。上电时，刚接通电源，电容C1相当于瞬间短路，+5V立即加到RET端，该高电平使AT89C51全机自动复位，这就是上电复位；若运行过程中需要程序从头执行，只需按动按钮S4即可。按下按钮S4，则直接把+5V加到了RET端从而复位称为手动复位。复位后，P0到P3并行I/O口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器状态不确定。
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图5-1 复位电路
此电路的工作原理：通电瞬间，RC电路充电，RST引脚出现高电平，只要RST端保持10ms以上高电平，就能使单片机有效地复位。 5.1.2 时钟晶振电路的设计
时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。AT89C51片内由一个反相放大器构成振荡器，可以由它产生时钟。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式。
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和电容，就构成一个稳定的自激振荡器。单片机内部时钟方式的振荡电路如图5-2所示。
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图5-2 时钟晶振电路
电路中的电容C1和C2的推荐电容值为30±10pf,如是陶瓷谐振器，电容应为40±10pf。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。而外接晶体的振荡频率的大小，主要取决于单片机的工作频率范围，每一种单片机都有自己的最大工作频率，外接的晶体振荡频率不大于单片机的最大工作频率即可。此外，如果单片机有串行通信，则应该选择振荡频率除以串行通信频率可以除尽的晶体。本设计晶振采用12MHz，则计数周期为
1T??1μS （12?106）Hz?112
由最少外围电路组成、可使单片机工作的系统，称为单片机最小系统。本设计的单片机最小系统图如图5-3所示。
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