基于AT89C52单片机的自行车里程与速度计的设计Word文档格式.docx
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LED；
霍尔传感器
THEDESIGNOFODOMETERANDVELOCITYGAUGE
ThispapermainlytellsthedesignofodometerandvelocitygaugeonbicyclesbasedonMCU.Therearethreepartinthethesis:
hardwaredesign,softwaredesignandsimulation.ThehardwaredesignusewiththecoreofAT89C52ascontroler,includesthedesignsofResetcircuit,displaycircuit,clockcircuitandalarmcircuit.whichhallsensorisusuedtomeasurethepulseofrotatingspeedofthewheel,whichisdisplayedbyLEDafterprocessing,beingabletodisplayfourfigures.Thealarmcircuitcangivealightorsoundalarmwhenthereisanoverspeedornoperimeterinput.Thesoftwaredesignmostlyincludesthedesignofprogramoncaculatingthemileageandreal-timespeedofthebicyclewithKeilCasThesimulationisfinishedbytestingthedesignedhardwarecircuitandprogramwiththesimulationsoftwareProteus.
Thispaperintroducesthedemandedcomponentsofthedesignindetails,explainingtheexistingproblemsinthedesign,andseriouslyanalyzesthedesignofbothhardwareandsoftware,thentakesthesimulationhereonthebasis.Thisdesigncanguaranteetheprecisionmeasurementprecisionandownshighreal-timeperformanceonthebasisofthesystemresourcesavingandtheprocessofprogramming.ithasasimplestrcture,thatislowcost,cleardisplay,stableandreliable.
AT89C52；
hallsensor
目录
摘要I
AbstractII
1绪论1
1.1课题背景、发展及意义1
1.2系统设计概述1
1.3任务分析与实现1
2自行车里程速度计的设计方法与原理3
2.1硬件方案设计3
2.2软件方案设计5
2.3仿真软件6
3自行车里程速度计的硬件设计7
3.1概述7
3.2单片机的选型7
3.2.1AT89C52单片机总体结构7
3.2.2AT89C52中断系统介绍9
3.2.3AT89C52与其他单片机的比较10
3.3霍尔传感器的选型11
3.3.1霍尔传感器A44E12
3.3.2A44E的测试特性12
3.3.3A44E芯片的引脚及功能13
3.3.4A44E的磁输入检测13
3.4LED显示器13
3.4.1LED的显示方法14
3.5单片机外围电路的设计15
3.5.1时钟电路与复位电路15
3.5.3报警电路的设计16
3.6总体电路原理图17
4自行车里程/速度计的软件设计与仿真19
4.1自行车里程/速度计的主程序设计19
4.2中断子程序的设计20
4.3显示子程序的设计21
4.4利用Proteus软件进行系统仿真22
总结25
参考文献26
附录1自行车周长值27
致谢29
1.1课题背景、发展及意义
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，其辅助功能也变得越来越重要。
因此，人们希望自行车的娱乐、休闲、锻炼的功能越来越多，能带给大家更多的健康和快乐。
在这个背景下，自行车里程表与速度表作为自行车的一大辅助工具迅速发展起来。
科学、美观、合理设计自行车里程表与速度表有一定的实用价值，它能合理计算出速度及里程数，让人们清楚的知道当前的速度、里程等，使运动者运动适量，达到健康运动与代步的最佳效果。
由于单片机具有体积小、功能强、性价比高等特点，把单片机应用于里程/速度表的控制中，可完成对里程/速度的计算和控制的要求。
采用单片机控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，
1.2系统设计概述
本次里程/速度计的设计以AT89C52单片机为主要控件，利用霍尔元件传感器检测自行车轮圈的转数，通过计算和转换，由LED数码管以KM、M/S显示里程、速度。
里程只显示当次行驶的路程。
速度大于40KM/h时报警提示。
本里程/速度计的设计具有结构简单，价格低廉，实时显示，稳定可靠等特点。
并且还可以扩充，加入E2PROM存储器芯片，则可以实现全部行驶里程的显示。
1.3任务分析与实现
本设计的任务是：
以通用的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，送入单片机。
里程及速度的测量，是通过MCS-51的定时器测出总脉冲数和每转一圈所用的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED数码管显示出来。
本设计的总体思路是：
2.1硬件方案设计
测速，首先要解决的是采样和时间的问题。
使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数，只要轮轴每旋转一圈，产生一个或固定的多个脉冲，将脉冲送入单片机进行计算，即可获得转速信息。
常用的测速元件有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器
光电传感器对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错误信号，而且光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行准确测量；
而编码器必须安装在车轴上，安装比较复杂；
霍尔传感器或干簧管不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘所覆盖也不会有影响，而且安装方便。
所以本设计采用霍尔元件对里程与速度进行测量，既简单易行，又经济适用。
使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的齿轮盘上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在前叉上，当车轮转动时霍尔元件靠近磁钢，就有信号输出。
如果在齿轮盘上粘上多粒磁钢，就可以实现车轮转动一周，获得多个脉冲输出。
在年磁钢时要注意，霍尔传感器对磁感方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向试试。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
时间可以由单片机的定时功能确定。
图2-1单片机内部结构示意图
1）中央处理器（CPU）
中央处理器是单片机的最核心部件，主要完成运算和控制功能。
2）内部存储器
内部存储器包括内部数据存储器（内部RAM）和内部程序存储器（ROM），存储器是由大量的寄存器所组成，其中每一个寄存器就称为一个存储单元。
3）定时/计数器
单片机的定时器和计数器是同一结构，只是计数器记录的是单片机外部发生的事件，由单片机外部电路提供计数信号；
而定时器是由单片机内部提供的一个非常稳定的计数信号。
4）中断系统
中断系统在计算机中起着十分重要的作用，是现代计算机系统中广泛采用的一种实时在技术，能对突发事件进行及时处理，从而大大提高系统的实时性能。
5）串行I/O接口
串行I/O接口的数据各位按顺序传输，其特点是需要一对传输线，成本低，但速度慢，效率低，适合静态显示。
6）并行I/O接口
并行I/O接口的数据所有位同时传输。
其特点是传输速度快，效率高；
但传输多少位就需要多少根传输线，因此传送成本高，适合动态显示。
单片机由于将CPU、内存和一些必要的接口集成在一个芯片上，并且面向控制功能将结构作了一定的变化，所以它具有一般芯片不具有的特点：
1）体积小、重量轻；
2）电源单一、功耗低；
3）功能强、价格低；
4）全部集成在一块芯片上，布线短、合理；
5）数据大部分在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高。
目前，单片机被广泛的应用于测控系统、工业自动化、智能仪表、集成智能传感器、机电一体化产品、家用电器领域、办公自动化领域、汽车电子与航空航天电子系统以及单片机的多机系统领域。
显示主要用LED显示器。
LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。
显示器常作为单片机系统中最简单的输出设备，用以显示单片机系统的运行结果与运行状态等。
常用的显示器主要有LED数码显示器、LCD液晶显示器和CRT显示器。
由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。
单片机系统中通常使用8段LED数码显示器，其外形及引脚如图2-2所示。
图2-2LED数码显示器
由图可见8段LED显示器由8个发光二极管组成。
其中7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，通过不同的组合可用来显示不同的数字，包括A～F等英文字母和小数点“．”等字样。
LED显示器有两种不同的形式：
一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称为共阳极LED显示器，如图2-3所示；
另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称为共阴极LED显示器。
如图2-4所示。
图2-3共阴极
图2-4共阳极
共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的，当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合从而显示各种字符。
8个笔划段dpgfedcba对应于1B（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。
2.2软件方案设计
随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一
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