基于單片機與光電傳感器的電動自行車速度/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，第一級是由開關三極管組成的零偏置放大器，采用開關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，三極管截止，電路輸出高電平;而當輸入信號為正電壓時，三極管導通，此時輸出電壓隨著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行測量。預處理電路的第二級采用帶施密特觸發器的反相器dm74ls14來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 施密特觸發器對脈沖的整形

利用施密特觸發器狀態轉換過程中的正反饋作用，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傳輸后往往發生波形畸變。當傳輸線上的電容較大時，波形的上升沿將明顯變壞;當傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時，在波形的上升沿和下降沿將產生振蕩現象;當其他脈沖信號通過導線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時，信號上將出現附加的噪聲。無論出現上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發器的vt+和vt-設置得合適，均能受到滿意的整形效果。

e2prom at24c02的應用

at24c02是cmos 2048位串行e2prom，在內部組織成256×8位。at24c02的特點是具有允許在簡單的二線總線上工作的串行接口和軟件協議。

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i2c總線上只有一個器件，所以把at24c02的地址設為000，即把a0、a1、a2都接地。單片機計算出來的里程數據通過sda、scl向at24c02輸送數據。單片機首先向at24c02發送寫信號，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，單片機首先向at24c02發送讀信號，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