毕业论文设计基于51单片机的自行车测速系统设计.docx

毕业设计任务书1 .设计的主要任务及目标设计自行车测速系统，实现对速度、里程等的测量及显示，并具备超速报警功能：熟练掌握51堆片机的应用；完成系统整体设计，硬件设计；完成程序编制及调试.2 .设计的基本要求和内容(1)查阅资料，完成开题报告:(2)熟悉51单片机开发工具，解自行车测速系统相关知识：(3)系统整体方案设计：(4)硬件设计，完成系统硬件选择及相关电路绘制工作：(5)系统软件设计，完成程序的编制及调试；(6)毕业设计说明书；3 .主要参考文献1李朝吉.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，19942张洪润，张亚凡.传感器技术与应用教程.北京：清华大学出版社，20053陈伟.绛于单片机的测速仪U1.电子制作.2008(10)4.进度安排设计各阶段名称起止日期I杳阅资料，学习基于单片机控制系统设计思路2013.12-2014.022撰写开题报告，进行开题答辩2014.03-2014.033设计忸!件电路，绘制电路原理图2014.04一2OI4.(M4系统软件设计，编写程序2014.052014.055修改毕业设计说明书，进行毕业答辩2014.05一一2014.06基于51单片机的自行车测速系统设计摘要，随者居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，为了满足人们对自行车更强大功能的要求，给人们带来更多的方便,设计种体积小、操作简单的便携式自行车里程速度器，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度。本论文主要阐述种基于霍尔元件的自行车里程速度器的设计。以T89C52单片机为核心，AME座尔传感那测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用24C02实现在系统掉电的时候保存里程信息，并能将自行车的里程数及速度用1.ED实时显示。关健词：里程/速度，霍尔元件,VT89C52单片机，1.ED显示Bicyc1.espeedsystemdesignbasedon51sing1.echipmicrocomputerAbstract:Withthecontinuousimprovementof1.ivingstandards,thebicyc1.eisnoton1.ythecommontransport,IranSPor1.I(W1.butbecomeentertainment,1.eisure,exerciseofchoice.Therefore,inordertosatisfythepeop1.etothebicyc1.emorepowerfu1.,bringsmoreconvenienceopeop1.e,theportab1.ebicyc1.emi1.eagespeedsensordesignofasma1.1.vo1.ume,simp1.eoperation,itcanautomatica1.1.ydisp1.aythedistanceandthebicyc1.erunningspeed.Thispapermain1.yexpoundsakindofdesignspeedbicyc1.emi1.eageisbasedonHo1.zere1.ement.Ar89C52microcontro1.1.erasthecore,measuringSPeed.44EHo1.zersensor,measuringthespeedofthebicyc1.emi1.eage/statistics,using24CO2torea1.izesavingmi1.eageinformationwhenthepowerisoff.andthebicyc1.emi1.eageandspeedwiththe1.EDrea1.timedisp1.ay.Keywords:mi1.eage/speed.Ho1.zcre1.ement.Y89C52microcontro1.1.er.1.ED1前言11.1课网产生的背景12总体方案设计32.1 任务分析与实现32.2 饿件方案设计42.3 2.1里程/速度测用传感器的设计42. 2.2方案的确定52.3软件方案设计63系统硬件设计73.1概述73. 2传感器及其测量系统73. 2I座尔传感器的测量原理83. 2.2集成开关型很尔传感器83. 3单片机的选型103. 3.1单片机概述103. 3.2单片机中断系统103. 3.3单片机定时/计数功能113. 4其他器件的选型123.4. 1存储滞123.4.2741.S74芯片133.4.3741.S244芯片的介绍143.5电路设计143.5.I时钟电路设计143.5.2复位电路的设计153.5.3显示电路的设计163. 5.4报警电路的设计184系统软件设计194. 1总体程序设计194.2中断子程序的设计214.3数据处理子程序的设计224.3.1里程计算子程序224.3.2速度计算子程序224.4显示子程序设计235系统调试与分析255.1 系统调试255.1.1 调试系统简介255.1.2 系统仿真255.2 调试故障及原因分析26总结28参考文献29致谢31附录I电路原理图32附录2程序清单331前言单片机自20世纪70年代问世以来，作为微计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，已对人类社会产生了巨大的影响。目前,单片机的应用已经渗透到国民经济与人们生活中的各个领域。各类导弹的导航装置，K机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的手机.充电涔.电话、电风扇、录像机,摄像机、全自动化洗衣机的控制，以及遥控玩具.电子宠物等等，这些都离不开单片机。随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的方便。自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示，甚至有的还具有测货骑车人的心跳,显示驹车人热量消耗等功能。本设计采用/MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车里程速度器，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度.1.1课题产生的背景自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自行车发屣的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的用途.1791年，法国人西弗拉克发明r最原始的自行车.它只有两个轮子而没有传动装置，人骑在上面，需用两脚蹬地驱车向前滚动“1801年，俄国人阿尔塔马诺夫设计出世界上第辆用踏板踩动的自行车。1817年德国人德雷斯在自行车上装了方向舵，使其能改变行使方向。1839年，苏格兰人麦克米伦制造出木制车轮.装实心橡胶轮胎、前轮小、后轮大、坐垫较低、装有脚踏板和曲柄连杆装置，骑行可以双脚离开地面的自行车。同年，麦克米伦又将木制自行车改为铁制自行车。1867年,英国人麦迪逊设计出第一辆装有钢丝辐条的自行车。1869年德国斯图加特出现了由后轮导向和驱动的自行车,同时车上采用了滚动轴承、飞轮、脚刹、弹簧等部件。1886年英国人詹姆斯把自行车前后轮改为大小相同，并增加了链条，使其车型与现代自行车基本相同。1887年，镀国史内斯公司将无缝钢管首先用于自行车生产。1888年英国人邓洛普用橡胶制造出内胎，用皮革制造出外胎，以次作为自行车的充气轮胎。从此，基本奠定了现代自行车的雏形。时至今日，自行车已成为全世界人们使用最多，最简单，地实用的交通工具。随着居民生活水平的不断提高，自行车不再仪仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选.因此，人们希望自行车的功用更强大，能给人们带来更多的方便“自行车里程速度表作为自行车的一大辅助工具也正是随着这个要求而迅速发展的，其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示，出至有的还具有测量骑军人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能。本设计采用了MCS-51系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车里程速度沿，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度。单片微型计算机自1976年问世以来发展非常迅速，现在已成为微型计算机一个很重要的分支，在现实生活中应用越来越广泛，已经对人类产生了巨大的影响，尤其是美国IntC1.公司的MCS51系列雎片机，由于其集成度高、处理功能强、性能价格比富、可靠性高、系统结构筒单，可以迎活的与其他芯片组成众多的测量电路用于速度、温度、深度、高度、湿度、光强等方面的测量和研究等特点，在我国现代化生活、生产中已经得到了广泛的应用，如在工业检测控制、仪器仪表、电子工业、机电一体化等众多领域取得令人瞩目的成果本设计利用MCS-5I系列单片机扩展方便、可常性能而、处理功能强、速度高等特点，实现对自行车里程和速度的测知1。2总体方案设计2.1任务分析与实现设计的任务是：以通用MCS-51单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机“里程及速度的测量，是经过MCS-51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出的，其结果通过1.ED显示罂显示出来。本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为1.,在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为1.小。经综合分析，本设计中取m=1.当轮/每转,圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2口中断。端输入，传感罂每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一网，中断数n轮圈的周长为1.的乘积为里程值。计数器T1.计经银转一圈所用的时间t,就可以计算出即时速度V,当里程键按下时，里程指示灯亮，1.ED切换显示当前里程，与当速度键按下时，速度指示灯亮，1.ED切换显示当前速度，若自行车超速，系统发出报警信号，指示灯闪烁。要求达到的各项指标及实现方法如下：(1)利用霍尔传感腓产生里程数的脉冲信号：(2)对脉冲信号进行计数：实现：利用单片机自带的计数器T1.对霍尔传感器脉冲信号进行计数。(3)对数据进行处理，要求用1.ED显示里程总数和即时速度。实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。最终实现目标：自行车里程速度器具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，可根据车圈的不同设置常用的四种尺寸，显示电路可显示里程及速度。整个设计过程包括硬件电路的搭建，软件的编程，系统的调试，调试通过后，固化程序，脱高开发系统运行。2.2硬件方案设计2.2.1里程/速度测量传感器的设计(1)速度传感罂的选用测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用荷单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入单片机中进行计算，即可获得转速的信息。常用的测速元件有隹尔传感器、光电传感器和光电编码器2。也尔传感器雷尔传感器是对磁极感的传感元件，常用于信号采集的有M4E、CS3020,CS3040等，这类传感器是一个3端器件，外形与三极