基于單片機與光電傳感器的電動(dòng)自行車(chē)速度/里程表設計

信號預處理電路

如圖3所示，系統的信號預處理電路由二級電路構成，第一級是由開(kāi)關(guān)三極管組成的零偏置放大器，采用開(kāi)關(guān)三極管可以保證放大器具有良好的高頻響應。當輸入信號為零或負電壓時(shí)，三極管截止，電路輸出高電平;而當輸入信號為正電壓時(shí)，三極管導通，此時(shí)輸出電壓隨著(zhù)輸入電壓的上升而下降，這使得速度里程表既可以測量任意方波信號的頻率，也可以測量正弦波信號的頻率。由于放大器的放大功能降低了對待測信號的幅度要求，因此，系統能對任意大于0.5v的正弦波和脈沖信號進(jìn)行測量。預處理電路的第二級采用帶施密特觸發(fā)器的反相器dm74ls14來(lái)把放大器生成的單相脈沖轉換成與coms電平相兼容的方波信號(如圖4所示)，同時(shí)將輸出信號加到單片機的p3.4口上。

圖3 信號預處理電路圖

圖4 施密特觸發(fā)器對脈沖的整形

利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉換過(guò)程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。

從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當傳輸線(xiàn)上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞;當傳輸線(xiàn)較長(cháng)，而且接受端的阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現象;當其他脈沖信號通過(guò)導線(xiàn)間的分布電容或公共電源線(xiàn)疊加到矩形脈沖信號時(shí)，信號上將出現附加的噪聲。無(wú)論出現上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和vt-設置得合適，均能受到滿(mǎn)意的整形效果。

e2prom at24c02的應用

at24c02是cmos 2048位串行e2prom，在內部組織成256×8位。at24c02的特點(diǎn)是具有允許在簡(jiǎn)單的二線(xiàn)總線(xiàn)上工作的串行接口和軟件協(xié)議。

如圖5所示，在本設計中用芯片at24c02的sda端與單片機的p3.7口相連，scl端與單片機的p3.5口相連。因為在這個(gè)i2c總線(xiàn)上只有一個(gè)器件，所以把at24c02的地址設為000，即把a0、a1、a2都接地。單片機計算出來(lái)的里程數據通過(guò)sda、scl向at24c02輸送數據。單片機首先向at24c02發(fā)送寫(xiě)信號，當確認后從單片機內部的數據儲存單元提取數據然后向at24c02的內部地址傳送數據。當顯示里程時(shí)，單片機首先向at24c02發(fā)送讀信號，然后確認后，單片機從at24c02內部的地址向單片機的讀出單元字節讀出數據，供顯示所用。

圖5 at24c02與單片機的接口電路圖