基于单片机自行车测速仪的设计毕业设计Word文档格式.docx

基于单片机自行车测速仪的设计毕业设计Word文档格式.docx

《基于单片机自行车测速仪的设计毕业设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机自行车测速仪的设计毕业设计Word文档格式.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

关键词：

里程/速度，时间，温度，霍尔元件，单片机，LCD

Abstract

ThisdesignmainlyelaboratedbasedonMCUandHallelementofspeedinstrumentdesign.TakeSTCMCUasthecore,Hallelementspeed,realizestothebicyclemileage,speed,time,temperaturemeasurement,andasimplebicyclemileageandspeedwiththeLCDrealtimedisplay.ThehardwarepartusingtheHallelementwillbikepersecondpulsenumberofincomingMCUsystem,andthenbythesinglechipmicrocomputersystemcalculationprocessingandprocessingresulttotheLCDdisplay.Programdesigninordertofacilitatetheexpansionandthechange,thesoftwaredesignusesthemodularstructure,makethelogicrelationsmoreconcise.Makehardwaretocoordinatetheoperationunderthesoftwarecontrol.Simulationexperimentsshowthatthedesignedhardwarecircuitandsoftwareprogramarecorrect,practicalhardwarecircuitalsobasicallycansatisfythedesignrequirement,butduetotheknowledge,inpracticetherearestillsomeproblemsinthehardwarecircuit.

Keywords:

Mileage/speed,time,temperature,Hallelement,MCU,LCD

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

目前环保问题已经成为一个世界性的课题，保护环境也已经成为每个人的责任，汽车已经不能够满足现在环境的要求。

且在人口众多的中国，人们的经济水平与西方国家还存在着一定的差距，人们使用的交通工具主要还是自行车，它轻巧便捷、使用简单、环保，深受大多数人的喜爱，同时也可以作为休闲运动工具，是人们锻炼身体的一种重要的工具。

但随着社会的发展，人们追求的是集成更多功能于一体的自行车，它能显示当前车子行驶的速度、里程、行车时间、最高行驶速度，甚至还有GPS全球定位系统、MP3、短信、新闻播报等娱乐功能。

本文就是以此为基础，设计一款简单低成本多功能的测速仪，旨在解决自行车驾驶者在行驶时能够了解当前的行驶状态，并且根据周围环境，能够做出正确的判断和操作，提高了驾驶的安全性。

另外自行车运动需一款测速装置，以了解运动情况，特别是对于运动员，他们需要一种能对实时运动情况进行测量并记录的仪器，通过记录的数据，运动员可以分析自己的训练成绩及训练过程，根据分析结果，可以调整自己的训练步骤。

并根据外界环境如温度、风速等进行适当调节运动方式，以达到最佳运动效果。

测速装置是对运动中几个参数进行测定。

现自行车测速仪的设计种类繁多，但是多数的测速装置都是由机械式或模拟数字电路来实现的，都存在体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少等缺点。

本文所述测速系统是以单片机为核心实现的，具有功能多、功耗小、直观准确以及可显示时间、总里程、温度、速度等优点。

1.2课题的发展概况

随着微型计算机可靠性提高和价格下降，用单片机测量电机转速技术已经成熟，但是这种技术目前主要还是用于工业生产方面，测速装置用于生活中还是少之又少。

欲提高测量精度，必须先测出准确的转速，而原先在可控硅调速电路中采用的测速发电机方式已不能满足要求，必须采用数字测速的方法。

转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法）、T法（测周期法）和MPT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。

转速检测方式采用霍尔脉冲法测量转速有两种简单的方式。

本设计采用频率法，检测的是输入脉冲数，这种方式又称频率法。

它测出一定时间内外界所输入的脉冲的个数。

在控制系统中占有非常重要的地位。

对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。

所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求具有成本低、结构简单、使用方便、性能好等特点。

由于需要采用霍尔传感器的应用领域，如汽车、电机、手机和电脑都已经采用了该器件，而且这些市场在未来几年的增长较为稳定，而其他一些新的应用市场又不足以与上述几个市场相比，因此霍尔传感器在全球总的市场份额是较为稳定的，每年的增长率基本上保持在5%到10%之间。

因为各种应用电机的部件、节气门位置的检测、各种阀体位置的检测、或者电磁感应的位置都会用到霍尔传感器。

而且，在中国市场中，国外厂商为了降低成本，陆续将零部件拿到中国进行设计和生产，这也进一步提升了中国市场霍尔传感器的使用量。

随着它在电子消费市场上的应用越来越广，如何控制功耗和成本将是厂商面临的挑战。

而且，它还面临生产测试技术方面的挑战。

国内外现在已经有生产销售类似的自行车测速仪里程表，有些简单的产品功能比较单一，就是单单只有测速或里程的功能，然而一些复杂的产品除了测速和里程功能外，还集成了GPS全球定位、单次行车里程、平均速度、时钟、行车时间、车轮转数。

未来的发展趋势可能还将加入MP3和短信收发、新闻播报、通讯功能等，使得自行车测速仪更加的人性化、现代化、生活化。

相信未来的测速仪会受到更多人的青睐，也将成为人类社会生活中的必需品。

1.3研究的主要内容

设计主要任务是利用单片机、时钟芯片、温度传感器等部件设计的一个可用LCD显示时间温度，行驶里程及速度的自行车测速仪。

本文主要介绍了自行车测速仪的设计思想、电路原理、方案以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分和软件部分设计。

本文首先扼要的对测速仪设计进行总体的介绍；

继而具体介绍了自行车测速仪的硬件设计，包括传感器的选择、时钟芯片的选择、单片机的选择、存储器的选择、显示电路的设计等；

然后阐述了该自行车测速仪的软件设计，包括主程序设计，子程序的设计；

最后对本次设计进行了系统的总结。

本设计的具体要求如下：

（1）对自行车进行实时速度的测量，显示出速度值。

（2）能够计算单次使用自行车的路程。

（3）能测量出当前环境的温度，以供使用者决定是否适宜进行运动。

（4）显示行车里程，实时时间，并且具有断电保护的功能。

2系统总体方案设计

2.1系统方案

系统主要分成四个模块，分别是时钟模块、温度模块、速度模块、显示模块。

温度及速度模块通过外部传感器对相应参数进行测量，将物理信号转换为电信号输入单片机，单片机对输入的电信号进行处理，最后通过显示器输出显示。

本设计中用到的主要元件包括单片机、时钟芯片、温度传感器、速度传感器以及液晶显示器。

控制系统的方案计框图如图1所示。

该方案是以单片机为核心，通过速度传感器将所感应到的速度传送到单片机当中，通过单片机的处理计算并通过显示器将所计算的速度和里程显示出来。

时间和温度的显示是通过时钟芯片和温度传感器并以单片机为核心通过显示器显示而按键用于调整时间。

图2—1系统框图

2.2单片机介绍

单片机普遍认为是在一块硅片上集成了中央处理器、存储器和各种输入、输出接口，这样的一块芯片具有一台计算机的功能，因而被称为单片微型计算机。

系统所使用的是通用型单片机，它可以把可开发资源全部提供给使用者。

8位AT89C51CHMOS工艺单片机被设计用于处理高速计算和快速输入/输出。

MCS51单片机典型的应用是高速事件控制系统。

商业应用包括调制解调器，电动机控制系统，打印机，影印机，空调控制系统，磁盘驱动器和医疗设备。

汽车工业把MCS51单片机用于发动机控制系统，悬挂系统和反锁制动系统。

AT89C51尤其很好适用于得益于它的处理速度和增强型片上外围功能集，诸如：

汽车动力控制，车辆动态悬挂，反锁制动和稳定性控制应用。

由于这些决定性应用，市场需要一种可靠的具有低干扰潜伏响应的费用-效能控制器，服务大量时间和事件驱动的在实时应用需要的集成外围的能力，具有在单一程序包中高出平均处理功率的中央处理器。

拥有操作不可预测的设备的经济和法律风险是很高的。

一旦进入市场，尤其任务决定性应用诸如自动驾驶仪或反锁制动系统，错误将是财力上所禁止的。

重新设计的费用可以高达500K美元，如果产品族享有同样内核或外围设计缺陷的话，费用会更高。

另外，部件的替代品领域是极其昂贵的，因为设备要用来把模块典型地焊接成一个总体的价值比各个部件高几倍。

为了缓和这些问题，在最坏的环境和电压条件下对这些单片机进行无论在部件级别还是系统级别上的综合测试是必需的。

IntelChandler平台工程组提供了各种单片机和处理器的系统验证。

这种系统的验证处理可以被分解为三个主要部分。

系统的类型和应用需求决定了能够在设备上执行的测试类型。

2.3时钟芯片介绍

时钟芯片种类非常多，有内置晶振及充电电池类型，还有外置晶振类型，如现在流行的DS1302、DS1307、PCF8485、SB2068等等。

由于DS1302时钟芯片的电路接口简单，价格低廉、使用方便，被广泛地采用。

在系统中采用了DS1302时钟芯片，该实时时钟电路是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能，采用普通32.768kHz晶振。