淮南师范学院机械与电气工程学院 12级自动化（3）班 郭恩赐 单片机系统设计课程论文
的初始状态，从这个状态开始工作。MCS-51单片机有一个复位引脚RST（9引脚）,高电平有效。在时钟电路工作以后，当外围电路使得RST端出现两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平时，系统内部复位。单片机复位电路如图5所示，按下复位按钮，开始给电容充电，并使得RST端维持两周期以上的复位高电平，使得单片机成功复位。
图5复位电路原理图
3.5 时钟电路原理图
时钟芯片采用DS1302，时钟芯片的复位线与单片机的P3.5相连，时钟线与P3.6相连，数据线与P3.7相连，DS1302的X1和X2接32.768KHZ晶体，VCC2接主电源，VCC1接备用电源，使单片机断电时，时钟芯片依然走时，时钟电路如图5所示。
图5 时钟电路原理图
3.6 测距单元
本次设计我们选取了霍尔传感器来进行里程测量。
霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关
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的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔器件分为：霍尔元件和霍尔集成电路两大类，前者是一个简单的霍尔片，使用时常常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者将霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。本次设计选取了霍尔集成电路来测量里程。
里程测量是通过将霍尔传感器的集成电路安装在车轮上方的铁板上，将磁铁安装在车轮上，旋转的车轮将磁铁对准集成电路时，霍尔传感器会输出一个脉冲信号，送到单片机，经过单片机的计算处理，将行驶的里程送到显示单元并显示出来。
其原理示意图如下：
图6 传感器测距示意图
U18是一种利用霍尔效应做成的半导体集成电路器件，它被设计在交变磁场中运行，特别是能在低电源电压和长时间运行温度范围可达到125℃。这种霍尔IC可用作各种类型的传感器（速度传感器、位移传感器、转速传感器等等），接触开关以及相类似的应用场合。其工作电压比较宽（2.5～20V），可运行在较大的温度范围内（-20℃～125℃）, 其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的IO 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。[8]
霍尔传感器的特性如图3-4所示，其中BOP为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点BOP时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点BOP以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放
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点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。BOP与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
U18集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。
在输入端输入电压VCC，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点（即Bop）时，触发器输出高电压（相对于地电位），使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。
图7 U18霍尔传感器和其输出特性
U18霍尔传感器有3个外接口，2个是电源的正负极接口，最后一个是脉冲信号输出口，只要将霍尔传感器的信号输出端接到单片机的端口上便可以实现距离检测。
其中，单片机的P3.2（INT0）引脚作为信号的输入端，采用外部中断0进行计数。车轮每转一圈，霍尔传感器就产生一个脉冲信号，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，霍尔传感器的输出端输出低电平。当车轮转动一圈时小磁铁提供一个磁场，则霍尔传感器输出一次低电平完成一次数据采集，从而产生信号。霍尔传感器检测并输出信号到单片机的INT0或INT1计算脉冲输入端，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到特定的次数时，里程就会增加，单片机对里程进行计算后，通过接口电路将计算好的结果传送到数码管并显示出来。
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3.7 按键单元
本设计的按键单元电路（如图8）仅有一个功能按键，也就是是否计价控制键，其功能是开启计价模式，并控制空车指示灯的亮灭。
图8 按键单元
3.8 显示单元
本次课程设计采用的是LCD12864液晶显示屏，其功能十分强大，液晶显示屏（LCD）用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型。
1、液晶和液晶显示
LCD显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会使水晶重新排列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线穿过又能挡住光线。液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。
这种显示器件的最大特点是：
(1) 微功耗，每个显示字符只有几个毫安。是所有显示器件中功耗最小的。 (2) 低压驱动，一般扭曲向列型（TN）器件阀值电压仅1.5－2V，可以直接与大规模集成电路直接匹配。
(3) 平板形结构，尺寸可以很大，也可以很小。显示的有效面积相对来说也是比较大的。显示图案的自由度也相当大
(4) 液晶显示器件属于被动型，不发光，靠调制外界光达到显示目的。因此，在阳光下也能看的很清楚，既没有刺目感，也不会引起视觉疲劳，更没有射线辐射，伤害视力。所以它是高信息量信息显示的理想器件。
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