我的毕业设计智能测速系统文档格式.docx

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航空电子电气工程系

2012-05

摘要

随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。

并带动传统控制检测技术不断更新。

而测速就是一个很典型的例子，它跟我们的生活生产息息相关。

传统的车速测量是通过软轴传动表来实现的，而现在基本都是利用LED和LCD实时进行数字显示的。

这不仅克服了传统测速的不足，同时还保证了测量的精度。

本次设计中我们是以AT89S52为核心，利用单片机的控制功能来实现测转速进而利用单片机来计算速度。

该方案中利用了LCD显示模块和霍尔传感器，因此在确保测量精度的基础上节约了系统资源减少了该系统的外围设备，同时也简化了编程。

这就体现了该设计方案的简单、可靠的优点。

关键字：

AT89S52单片机、霍尔传感器、BS18B20温度传感、LCD显示

Abstract

Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,computerapplicationtechnologyisincreasinglypermeatingallareasoflifeinsocialproduction,andSCMapplicationshasplayedapivotalrole.Andpromotethetraditionalcontroldetectiontechnologyconstantlyupdated.Thetachometerisaverytypicalexample,productioniscloselyrelatedtoitwithourlives.Thespeedmeasurementisachievedthroughtheflexibleshaftdrivetable,andnowarebasicallytheuseofLEDandLCDinrealtimedigitaldisplay.Thisisnotonlytoovercomethedeficienciesofthetraditionaltachometer,butalsotoensuretheaccuracyofmeasurement.ThedesignisbasedonAT89S52asthecore,theMCUcontrolfunctionstoachievethemeasuredspeedandthenusethemicrocontrollertocalculatethespeed.TheprogramusingtheLCDdisplaymoduleandtheHallsensor,onthebasisofensuringmeasurementaccuracy,savingsystemresourcestoreducethesystem'

speripherals,butalsosimplifiestheprogramming.Thisreflectsthesimple,reliableandadvantagesofthedesign.Keywords:

AT89S52microcontroller,theHallsensor,BS18B20temperaturesensor,LCDdisplay

第一章绪论

1.1智能测速系统的意义

速度测量是一个是社会生产和日常生活中重要的检测和控制对象。

同时也涉及到了军事科技中。

然而测速大都是通过测转速来测得，我们都知道在测速的方法有很多，传统的测速主要机械式的。

例如传统的机械式车速表是由旋转磁场作用于转动盘，使转动盘连同车速表指针发生同向的偏转。

当电磁转矩与弹簧产生的阻力矩平衡时，指针偏转停留在某一角度上。

因而可用其表示车速。

机械式车速表的缺陷是明显的。

由于表盘指针偏转程度正比于软轴的转动时产生的磁力，当转速较低的时候，磁力较小，随转速变化波动较大。

因此，低速时车速表指针摆动剧烈、测量及显示精度不高。

对于发动机后置的车辆，要将车速表指针的偏转动力由变速箱经软轴等传至驾驶室，软轴必然布置的较长，如何将这种长长的转动软轴从结构上布置妥当，肯定是一件十分困难的事情。

后来人们又利用模拟技术来测速，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，这种测速虽然有了很大的改进，但是还不是很精确。

使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。

只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。

这不仅使得机械简单化，更是提高了检测精度。

目前随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善，长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车，对电动自行车需求也会越来越大。

人们对环境的关注以及相关技术的更新，有力地促进了电动自行车的发展。

1.2智能测速系统的设计目的

本次设计通过AT89S52单片机芯片，并以霍尔传感器和美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，将采集到的数据送入单片机处理，经过单片机内部将温度和转速数据的计算处理后再送到LCD中进行显示。

通过单片机的不断刷新数据，进而达到了对速度和温度进行实时采集显示。

通过本系统分为硬件和软件两个部分，硬件部分由四个部分组成，即单片机最小系统模块、温度采集模块、速度测试模块以及显示部分组成，所用的的软件有KEIL编程软件、proteus仿真软件以及DXP2004.除了达到本次论文设计要求外，最重要的目的是通过对各模块的分析以及对各软件使用起到巩固作用。

1.3设计要求

温度测量系统：

1、能够实现温度测量2、用液晶显示器显示

3、做实物

4、能够显示时间

测速系统:

1、能够测量速度

2、用液晶显示器显示

第二章方案论证与系统结构

2.1方案论证

2.1.1单片机芯片

单片机的种类比较多，世界上不同的国家的很多芯片厂商都生产不同的单片机，如生产的AT89C51、AT89S51、52等，Philips（飞利浦）公司的P80C54、P87C528等，Intel（英特尔）公司的i87C58、i87C51FC等,Siemens（西门子）公司的C501-1R、C513A-H等，STC公司的STC89C51RC、STC89S52RC等等。

而且单片机有8位、16位以及32位的，但是目前应用最广的还是8位的单片机。

本次设计中我从对芯片的熟悉程度和成本的两个角度考虑，确定了选择Atmel公司的AT89S52作为本次设计的单片机芯片。

2.1.2测速传感器

方案一：

旋转编码器

旋转编码器具有无触点、高转速、高分辨率、安全可靠性高等优点。

旋转编码器有两种分为光电式和磁电式。

光电编码器的工作原理与光电传感器类似，内部由光电传感器、信号处理电路、码盘等组成。

它在使用时必须要用联轴器将它的轴和被测对象的转轴连接起来才能获得多种输出信号。

利用它来测速的原理就是当被测对象旋转一定距离就发出一个脉冲信号从而达到测速的目的。

旋转编码器一般广泛用在工业生产中，如数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达和军事科研等高精度的领域。

以下图2-1是深圳市华瑾光电科技公司产的光电编码器的一种产品

图2-1

方案二：

光电传感器

光电传感器是应用非常广泛的一种器件，根据用的不同场合，一般都会做成不同的形式，如透射式、反射式等。

红外对管就是一个典型代表。

光电传感器主要是由一个发射管和一个光敏接受管组成，工作的基本原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。

以透射式为例，如图2-2所示，当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，否则打开。

为此为了达到测速的目的我们可以制作一个遮光叶片如图2-3所示，安装在被测对象的转轴上，当扇叶经过时，产生脉冲信号。

当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。

通过规定时间内的脉冲个数我们可以计算被测对象的速度。

图2-2光电传感器的原理图

图2-3遮光叶片

方案三：

霍尔传感器

霍尔传感器是一种对磁敏感的传感元件，只对磁极的S极有效，只有S极的磁场达到霍尔传感器的工作点它就会产生一个脉冲信号。

典型应用于无触点开关、汽车点火器、刹车电路、位置转速检测与控制、安全报警装置和纺织控制系统等。

霍尔传感器是一个3端器件,外形与三极管相似,只要接上电源和地,即可工作,输出通常是集电极开路（OC）门输出,工作电压范围宽，使用非常方便。

霍尔传感器能在很多场合都能可靠工作，不怕灰尘和油污等，被广泛用于工业现场。

为了实现测速我们要选择开关型的霍尔器件，常用的型号有CS3020、CS3040、A04E、A44E等。

图2-4是霍尔传感器A04E。

图2-5A44E霍尔传感器实物

图2-4A04E的实物图

测速系统使用开关型霍尔传感器来获取脉冲数，可以使得机械上的设计变的较为简单，利用它的工作原理，我们可以在被测对象进行一个简单的处理，这里我就一车轮为例，在车轮上加上一粒磁钢，确保车轮每一圈都能使磁钢感应到霍尔传感器，这样就能得一圈就可获得一个脉冲，如果想一圈获得多个脉冲的话，我们就可以在车轮上多加几粒磁钢就可以获得多个脉冲。

通过脉冲处理我们可以测得被测物体速度和里程。

综合考虑三个方案，旋转编码器价格昂贵，而红外对管则对环境的要求比较高，因为光敏电阻在有油污、泥水和灰尘的场所会影响它的正常工作。

因此光电传感器也不适合装在车轮上进行使用。

霍尔传感器价格便宜，且具有体积小、安装方便、灵敏度高、响应速度快、温度性能好、精确度高、可靠性高等特点。

即使在有灰尘、油污、泥水的恶劣环境下也可以正常工作。

也能很好地满足车轮测速和系统设计的需要。

所以本次设计选择方案三霍尔传感器。

型号为A44E。

2.1.3温度传感器

采用热敏电阻可满足测温要求，但热敏电阻精度低，重复性和可靠性较差，对于精度要求较高的测温不适用，而且采用热敏电阻要求复杂的电路和算法，增加了设计复杂程度。

方案二：

采用专用的集成温度传感器（如AD590、LM35/LM45）和数字化温度传感器如DS18B20、测温，数字化温度传感器具有接口简单、直接数字量输出、精确度高等优点。

DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，它的测量温度范围为－55～＋125℃，在－10～＋85℃范围内，精度为±

0.5℃，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：

环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等，DS18B20支持3～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、更方便、更便宜、体积更小。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±

0.5℃，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。

因此，本方案选用DS18B20作为温度测量传感器。

从精度方面和计算方面来考虑本次选择DS18B20作为本次的温度采集芯片。

2.1.4显示模块

方案一：

数码管显示

数码管分为共阴极数码管和共阳极数码管两种，其结构简单，成本低廉，实用性强，应用广泛。

数码管的亮度高，控制简