Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

Uk³ad ten z pewnoœci¹

zainteresuje tych

Czytelników, którzy nie

chc¹ kupowaæ

fabrycznych urz¹dzeñ

tego rodzaju,

charakteryzuj¹cych siê

g³ównie wysok¹ cen¹.

Dlatego poni¿ej

przedstawiono tani¹

konstrukcjê

prêdkoœciomierza

z mikroprocesorem

AT89C1051,

przystosowanego do

wspó³pracy z rowerem

dowolnego typu.

Opis uk³adu

Schemat uk³adu przedstawiono na rys. 1.

Sk³ada siê on zaledwie z dwóch uk³adów

scalonych: mikroprocesora jednouk³ado-

wego US1 i odbiornika podczerwieni US2.

Ca³oœæ uzupe³nia wyœwietlacz LED i dwa

tranzystory T1 i T2, steruj¹ce tym wyœwie-

tlaczem. ”Dusz¹” ca³ej konstrukcji jest sto-

sunkowo prosty program napisany w asem-

blerze, steruj¹cy prac¹ ca³oœci. Wzorcowe

przedzia³y czasu, wzglêdem których nastê-

puje zliczanie impulsów przychodz¹cych

z ³¹cza podczerwieni, s¹ generowane przez

licznik T0 znajduj¹cy siê w uk³adzie scalo-

nym US1. Licznik ten jest sterowany progra-

mowo i zosta³ ustawiony do pracy w trybie 1

(bity M1 = 0, M0 = 1). Licznik generuje cy-

klicznie co pewien czas przerwanie. Proce-

dura obs³ugi przerwania znajduje siê pod

MIKROPROCESOROWY

PRÊDKOŒCIOMIERZ

DO ROWERU

adresem OBh w pamiêci EPROM uk³adu

US1. Drugi licznik tego uk³adu, T1, jest wy-

korzystany do zliczania impulsów przycho-

dz¹cych z uk³adu scalonego US2, których

czêstotliwoœæ zale¿y od prêdkoœci jazdy.

Równie¿ ten drugi licznik pracuje w trybie 1.

Fala prostok¹tna o czêstotliwoœci 38 kHz,

emitowana przez diodê nadawcz¹ podczer-

wieni D1, jest wytworzona programowo przez

uk³ad scalony US1. Przebieg ten jest do-

stêpny na koñcówce 11 (P3.7) tego uk³adu.

Miêdzy diod¹ nadawcz¹ a uk³adem odbior-

czym znajduj¹ siê przes³ony przerywaj¹ce cy-

klicznie strumieñ promieniowania podczerwie-

ni. Je¿eli nadajnik i odbiornik umieœcimy po

przeciwnych stronach na wide³kach przednie-

go ko³a roweru, to funkcjê przes³on mog¹

pe³niæ np. jakieœ elementy ozdobne zamon-

towane na szprychach ko³a, które nie odbija-

j¹ promieniowania podczerwonego. Prêd-

koœæ jazdy, okreœlona na podstawie zliczanej

liczby impulsów, jest wyœwietlana na wyœwie-

tlaczu W1 ze wspóln¹ anod¹, który jest ste-

rowany bezpoœrednio z wyjœæ portu P1 mikro-

procesora. Dodatkowo, anody wyœwietlaczy

pracuj¹cych sekwencyjnie s¹ sterowane

przez tranzystory T1 i T2, które z kolei s¹ w³¹-

czane i wy³¹czane sygna³ami _ poziomami lo-

gicznymi, pojawiaj¹cymi siê na koñcówkach

2 (P3.0) i 3 (P3.1) mikrokomputera US1. Wy-

œwietlacze te s³u¿¹ do odczytania wartoœci

prêdkoœci jazdy roweru.

r

Z PRAKTYKI

14

Monta¿ i uruchomienie

Monta¿ rozpoczynamy od wykonania p³yt-

ki drukowanej przedstawionej na rys. 2.

P³ytkê najlepiej wykonaæ metod¹ fotoche-

miczn¹ za pomoc¹ powszechnie dostêp-

nych odczynników w aerozolu. W wykona-

nej p³ytce wiercimy wszystkie otwory mon-

ta¿owe, a nastêpnie przystêpujemy do

monta¿u elementów. W pierwszej kolej-

noœci montujemy zwory oznaczone na

schemacie monta¿owym z rys. 3 jako zw.

Proszê zwróciæ uwagê ¿e kilka zwór jest

umieszczonych pod wyœwietlaczem W1.

Nastêpnie montujemy podstawkê 20-styko-

w¹ pod mikroprocesor oraz pozosta³e ele-

menty uk³adu. Teraz przychodzi kolej na

zaprogramowanie mikroprocesora

AT89C1051. Odpowiedni program znajd¹

Czytelnicy w Internecie pod adresem

http://bc107.republika.pl/. Program ten jest

bezp³atny i zosta³ przystosowany, dziêki

szczegó³owym opisom wystêpuj¹cym w pli-

ku Ÿród³owym, do samodzielnych modyfi-

kacji dokonywanych przez Czytelników.

Dziêki temu istnieje mo¿liwoœæ dowolnego

dopasowania algorytmów programu do

liczby impulsów zliczanych we wzorco-

wym odcinku czasu, zmiany d³ugoœci wzor-

cowego odcinka czasu oraz œrednicy ko³a

roweru.

Zale¿noœæ miêdzy wzorcowym odcinkiem

Rys. 1. Schemat
prêdkoœciomierza

15

czasu a liczb¹ impulsów (szprych ko³a rowe-

ru) i œrednic¹ ko³a przedstawia wzór:

w którym:

T

b

_ czas bramkowania (wzorcowy)

r _ promieñ ko³a roweru

L _ liczba impulsów (szprych ko³a roweru).

W programie napisanym przez Autora przy-

jêto, ¿e urz¹dzenie bêdzie eksploatowane

w rowerze z ko³ami 26” zawieraj¹cymi 36

szprych, daj¹cych 36 impulsów do zliczenia

na ka¿dy obrót ko³a. Jednak to za³o¿enie,

mimo i¿ dotyczy bardzo popularnych obec-

nie rowerów, mo¿e nie byæ s³uszne w innych

przypadkach. Dlatego musimy umieæ zmo-

dyfikowaæ sta³e wystêpuj¹ce w programie.

Pierwsz¹ czynnoœci¹ jest pomiar œrednicy

ko³a. Nastêpnie liczymy szprychy. Maj¹c te

dane wstawiamy je do wzoru i dokonujemy

obliczenia. W przypadku egzemplarza mo-

delowego uzyskano wartoϾ T

b

=

= 0,2010619298. Teraz zaogr¹glamy tê war-

toœæ do szeœciu miejsc po przecinku: T

b

=

= 0,201062. Obliczona wartoœæ wyra¿a czas

bramkowania w sekundach, potrzebny do

prawid³owej pracy prêdkoœciomierza. Zna-

T

r

L

b

=

⋅ ⋅

⋅

72

10

π

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

j¹c ten czas oraz fakt, ¿e przy rezonatorze

12 MHz jeden cykl maszynowy trwa

1

µ

s mo¿emy z ³atwoœci¹ dokonaæ odpowie-

dnich korekcji w kodzie Ÿród³owym progra-

mu, gdzie odpowiednie wartoœci s¹ zadekla-

rowane za pomoc¹ sta³ych HIGH, LOW,

POMOC. Z obliczeñ wynika, ¿e musimy zli-

czyæ 201062 cykli maszynowych mikropro-

cesora. Niestety maksymalna pojemnoϾ

liczników T0 i T1 to 65 535. W zwi¹zku

z tym staramy siê znaleŸæ taki podzielnik dla

liczby 201 062, aby podzieliæ j¹ w miarê

mo¿liwoœci bez reszty (lub z jak najmniejsz¹

reszt¹) na liczbê mniejsz¹ od maksymalnej

pojemnoœci licznika. W egzemplarzu mode-

lowym liczbê 201 062 podzielono przez 4,

otrzymuj¹c 50 265 oraz resztê 2. Otrzyma-

ny wynik (bez uwzglêdniania reszty) zamie-

niamy na wartoœæ wyra¿on¹ w zapisie szes-

nastkowym C459 hex. Teraz od liczby FFFF

hex odejmujemy C459 hex i otrzymujemy

3BA6 hex. Starsz¹ czêœæ otrzymanej liczby

zapisujemy w programie jako sta³¹ HIGH

EQU 03BH, m³odsz¹ jako sta³¹ LOW EQU

0A6H. Natomiast jako sta³¹ POMOC zapi-

sujemy znaleziony przez nas podzielnik

liczby 201 062 _ w naszym przypadku 4.

Teraz po dokonaniu wszelkich niezbêdnych

poprawek w programie mo¿emy go skom-

pilowaæ i zlinkowaæ otrzymuj¹c niezbêdny

program w postaci odpowiadaj¹cej formato-

wi Intel.hex. W dalszej kolejnoœci nale¿y

pos³u¿yæ siê odpowienim programatorem

(np. opisanym w ReAV nry 7 i 8/2001), aby

zapisaæ nasz program w uk³adzie scalo-

nym AT89C1051. Teraz nale¿y umieœciæ

zaprogramowany uk³ad w podstawce i w³¹-

czyæ napiêcie zasilaj¹ce.

Przed zamontowaniem urz¹dzenia na rowe-

rze mo¿emy jeszcze sprawdziæ popraw-

noœæ jego dzia³ania za pomoc¹ generatora

do³¹czonego do koñcówki 9 (T1) uk³adu

US1. Prêdkoœciomierz mo¿e wykonywaæ

pomiary prêdkoœci od 0 do 99 km/h. W mo-

mencie przekroczenia od góry zakresu po-

miarowego s¹ wyœwietlane znaki przepe³nie-

nia zakresu w postaci dwóch poziomych

kresek na wyœwietlaczach. Je¿eli wszystkie

próby techniczne wypadn¹ pomyœlnie, to

mo¿emy umieœciæ uk³ad w niewielkiej obu-

dowie z tworzywa i zamontowaæ go na ro-

werze. Ca³oœæ powinna byæ zasilana pod-

czas eksploatacji napiêciem mieszcz¹cym

siê w granicach od 4,5 do 6 V. Uk³ad pobie-

ra ok. 70 mA. W zwi¹zku z tym do jego za-

silania mo¿na u¿yæ 3

÷

4 baterii LR6, R14 lub

LR14, zale¿nie od intensywnoœci eksploa-

towania roweru. Elementy ³¹cza podczerwie-

ni ³¹czymy z p³ytk¹ odpowiedniej d³ugoœci

przewodem monta¿owym.

Uwagi koñcowe

Autor sugeruje wykorzystanie do okreœlenia

prêdkoœci jazdy ³¹cza w podczerwieni.

Nale¿y jednak pamiêtaæ, ¿e nie jest to jedy-

na mo¿liwoœæ zliczania impulsów. Mo¿na

te¿ wykorzystaæ w tym celu zwyk³y miniatu-

rowy kontaktron wraz z kilkoma ma³ymi ma-

gnesami przymocowanymi do szprych ko-

³a. Wykorzystanie obrêczy ko³a jest w wiêk-

szoœci przypadków niemo¿liwe ze wzglêdu

na klocki hamulcowe dociskane do obrêczy.

Proszê te¿ pamiêtaæ, ¿e monta¿ uk³adu po-

miarowego jest mo¿liwy zarówno na prze-

dnim jak i tylnym kole roweru w zale¿noœci

od naszych upodobañ i warunków tech-

nicznych.

n

Mariusz Janikowski

Bc107

@

priv2.onet.pl

Rys. 2. P³ytka drukowana prêdkoœciomierza (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

na p³ytce drukowanej

Nowe modu³y railLED firmy Osram Opto Semi-

conductors opracowano specjalnie do kolejo-

wych urz¹dzeñ sygnalizacyjnych. S¹ one wypo-

sa¿one w diody œwiec¹ce (LED) oraz wydajny

zespó³ soczewek, który umo¿liwia uzyskanie du-

¿ej intensywnoœci œwiecenia. Diody œwiec¹ce

charakteryzuj¹ siê trwa³oœci¹ wynosz¹c¹ 10

LED DO KOLEJOWYCH URZ¥DZEÑ SYGNALIZACYJNYCH

lat i d³u¿ej. Dziêki temu mo¿na przy ich zasto-

sowaniu zmniejszyæ koszty konserwacji. Mo-

du³y wystêpuj¹ w kolorach czerwonym, ¿ó³tym,

zielonym i niebieskim. Dostêpne s¹ dwie wersje

o œrednicach 140 mm i 210 mm, których niewiel-

ki pobór mocy wynosz¹cy 7 lub 14 W umo¿liwia

oszczêdn¹ pracê. Œwiat³oœæ na osi optycznej

modu³u zale¿y od jego œrednicy i od koloru; na

przyk³ad w przypadku czerwonego modu³u 210

mm wynosi ponad 12 kcd. Wszystkie wersje

charakteryzuj¹ siê bardzo w¹skim k¹tem rozpro-

szenia wynosz¹cym zaledwie 3

°

i s¹ przystoso-

wane do pracy w zakresie temperatur

_40

°

C

÷

+85

°

C.

(cr)