基于单片机的自行车风火轮设计及其制作.doc
《基于单片机的自行车风火轮设计及其制作.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的自行车风火轮设计及其制作.doc（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的自行车风火轮设计与制作
摘要
本课题研究的对象是用单片机控制安装在自行车车轮辐条上的led动态显示，使其能呈现出各种有趣的风火轮发光图像。
这会让我们的自行车在夜晚更加炫目有个性，而且提高夜晚骑车的安全性。
电路系统以avr单片机为核心，霍尔开关产生的电平为信号源，测算出车轮转动一圈所需时间，从而分时段控制led的发亮。
本文首先介绍本系统所需要的两个芯片atmega8和74hc595，阐述了其的功能结构及其应用。
然后介绍本设计的总体方案并附上基本原理图，并且对单片机和接口设计和各自工作原理进行详细说明。
最后谈到该系统的软件设计并附上程序。
关键词：
风火轮，霍尔开关，74HC595，单片机
DesignofHotWheelsbasedonAvrMCU
Abstract
TheobjectofthisresearchisSCMsothatitledtoadynamicdisplayshowingavarietyofcommonimages,itsapplicationwillenableustomoreofabikeatnighttherearedazzlingpersonality,butalsotoimprovethesafetyofnightriding.Thesystemissingle-chipmicrocomputerasthecoreavrHallswitchforthesignalsourceoftheresponse,measuredaroundthetimerequiredfortherotationofthewheels,whichledattimestocontrolthedisplay.Thispaperfirstintroducesthesystemrequiredtwochipsatmega8and74hc595,describedthefunctionofitsstructureanditsapplication.Andthenintroducethedesignoftheoverallprogramwiththebasicprinciplesofmap,andsingle-chipmicrocomputerandinterfacedesignandprincipleoftheirworkindetail.Finally,onthesystemwiththesoftwaredesignprocess.
Keyword:
fenghuolun,Hallswitch,74hc595,scm
目录
摘要························································1
英文摘要····················································1
第一章绪论·················································3
1.1本课题的目的及研究意义·······························3
1.2本课题的应解决的主要问题······························3
1.3本章小结··············································3
第二章风火轮系统概述·······································4
2.1风火轮系统功能需求····································4
2.2风火轮结构设计·········································4
2.3本章小结························4
第三章系统模块设计······················5
3.1主要元器件介绍··········································5
3.1.1atmega8:
avr单片机···································5
3.1.274hc595:
32位串行led显示驱动器······················6
3.2各模块组成设计······················7
3.2.1感应电路设计··········································8
3.2.2信号处理电路·········································8
3.2.332位led驱动模块····································8
第三章软件设计···············································9
第一章绪论
1.1本课题的目的及研究意义
数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域。
这些给人们生活，工作等方面带来了极大的方便。
风火轮是一种非常有用的创新设计，我国是自行车大国，漆黑的夜晚我们骑车往往不是很安全，后方行人往往不太容易察觉，但这项设计很大的解决了这个问题，有了它夜晚我们的自行车会发出亮光，会让别的行人注意，从而减少事故。
并且风火轮绚丽的图案，会使我们的生活更有乐趣。
本课题包含了感应电路，数码管驱动电路，单片机程序下载电路，控制电路等四个部分的设计。
通过对四个部分的设计，要求实现风火轮的基本功能。
其中单片机中集成了定时，中断电路。
此次研究旨在对自己专业知识的掌握程度进行检验，加强解决电子方面常见实际问题的能力，掌握一般电子电路设计方法与设计步骤，积累实际电子制作经验，实现向更复杂更实用的应用领域的过渡。
目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
1.2本课题的应解决的主要问题
本课题研究通过单片机等集成电路实现led动态显示。
在设计过程中需要解决的主要问题有：
第一：
如何让LED在特定的时间点亮，从而组成图案
第二：
图像点阵取样
第三：
不需要使用时，风火轮如何休眠。
1.3本章小结
本章说明了课题的研究意义、研究目的、应解决的主要问题等各方面的内容。
从宏观角度对本次毕业设计的背景、目的、内容、思路等进行了阐述。
第二章风火轮系统概述
2.1风火轮系统功能需求
本课题研究的对象是led动态显示系统，该系统以avr单片机为核心，通过读取霍尔开关捕捉车轮每转一周的电平跳变，用timer0计算出这个时间。
用这个时间的1/256做为每条显示射线的持续时间，由timer1控制输出。
再经74hc595，从而驱动数码管。
其大致结构图如下：
2.2风火轮结构设计
车轮转动感应电路
信号处理电路
发光二极管驱动电路
显示装置电路
处理器程序下载，电源控制电路
风火轮结构框图
将系统的功能需求结构化后，不难发现，整体的设计思路及方向更加明确，整个系统主要可划分为三个模块：
（1）感应模块---进行车轮的转圈所需时间的测定，并转成电信号给信号处理器
（2）信号处理模块---包含定时计数器，外部中断电路，休眠模式
（3）LED驱动模块---接收处理器传来的信号，驱动串联的LED
2.3本章小结
本章主要阐述了风火轮的基本工作原理和系统的功能需求，并对系统的结构进行了阐述。
在说明系统功能需求的过程中，详细叙述了系统所需实现的基本功能，使得整个设计清晰明了。
第三章系统模块设计
3.1芯片介绍
3.1.1atmega8:
avr单片机
Atmega8是atmel公司在2002年第一季度推出的一款新型avr高档单片机。
芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，采用小引脚封装（本系统采用的是MLF32）,相比先前的单片机，有着更多的接口，更好的省电性，抗干扰性和稳定性，而且价格便宜，在应用市场极具竞争力。
主要性能如下：
●高性能的、低功耗的8位avr微控制器，先进的RISC精简指令集结构
●较大容量非易失性程序和数据存储器以及存储器
●强大的外部接口性能
●特殊的微控制器性能
●I/O口和封装（32脚mlf封装）
●宽工作电压（4.5V）
●高运行速度（0~8MHZ）
●低功耗（4MHZ，3V,25）
1.1.2管脚及内部结构
1.1.3管脚封装参见图1
1.1.4内部结构参见图2
（图1）Atmega8芯片引脚图
（图2）Atmega8单片机系统结构图
Atmega8的外部管脚定义如下：
VCC电源正（数字）：
4.5V
GND电源地
信号处理模块主要部分
3.1.274hc595:
32位串行led显示驱动器
74hc595特点如下：
●8位串行输入
●8位串行或并行输出
●存储状态寄存器，三种状态
●输出寄存器可以直接清除
●100MHz的移位频率
●输出能力：
●并行输出，总线驱动
●串行输出；标准
●中等规模集成电路
●串行到并行的数据转换
74hc595引脚图
表74hc595的引脚功能
符号
引脚
描述
Q0…Q7
15，1，2，3，4，5，6，7
并行数据输出
GND
8
地
Q7’
9
串行数据输出
MR
10
主复位（低电平）
SHCP
11
移位寄存器时钟输入
STCP
12
存储寄存器时钟输入
OE
13
输出有效（低电平）
DS
14
串行数据输入
VCC
16
电源
3.2各模块组成设计
3.2.1感应电路设计
感应电路是整个系统的信号源，我选用的是霍尔开关，车轮每转一圈，就会产生一个下降沿沿波形，由此波形处理器判断时间。
3.2.2信号处理电路
程序下载时，AVR处于SPI从机方式，接口总线时钟SCK，MOSI为从机数据输入，MOSO为从机数据为输出。
PB6系统复位引脚，TXD为USART总线的数据输出口,RXD为USART总线的数据输出口。
AVR为主机方式时,MOS0为主机数据输入。
单片机有两个外部中断INTO,INT1，INT0用于按键检测，长按键大于3s，系统即处于休眠状态，INT1霍尔传感器触发（下降沿）。
还用到了Atmega8内部集成的定时器计数器T0,T/C1.T0所选时钟经256分频,一旦TCNT0的计数值与OCRA1的数据相等，T/C1中断。
促发LED驱动模块。
3.2.332位led驱动模块
74HC595端口9串接下一595的SER端口，公用CLK,RCLK。
四片595串接组成32LED驱动模块。
3.3本章小结
本章介绍了抢答器中使用到的主要元器件的管脚图、功能表，着重介绍了三个模块（感应电炉、信号处理、驱动电路）的设计和工作过程，使得整个风火轮系设
升级会员 