单片机测速毕业设计论文.docx

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单片机测速毕业设计论文

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

本人完全了解安阳工学院关于收集、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：

　　　　　日　期：

摘要

随着科技的迅速发展，单片机的应用也越来越广泛，并带动传统控制检测技术不断更新。

现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD即时显示，显示更加直观。

电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制，进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。

本次设计给出了以AT89S51为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LCD显示模块实时显示所测速度的设计方案以及系统软件。

该方案由于使用了LCD显示模块，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。

速度显示部分采用LCD显示,因而节省了所需单片机的口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程。

案实现了电动车速度即时显示。

关键词：

单片机；霍尔传感器；LCD显示

Abstract

Alongwiththequickdevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofSCMandmoreextensive,drivetraditionalcontroltesttechnologyconstantlyupdated.Nowthespeedtableismostlyelectronic,useLEDdigitaltubeorLCDinstantlyshows,showmoreintuitive.Electronicspeedtablebyusingthecontactspeedsensorinsteadofsoftshafttransmissionspeedtable,canmaketheinstallationpositionofnotaffectedbydistancelimit,furthereffectivelyovercomethespeedtothetableofmechanicalsomeshortcomings.

ThisdesignisgivenbasedonAT89S51asthecore,ofthemicrocontrollercalculationandcontrolfunction,andbyusingthesystematicLCDdisplaymodulereal-timedisplaymeasuredthespeedofdesignprogramandsystemsoftware.

TheschemebyusingLCDdisplaymodule,andquickandefficientalgorithm,thusinsavingsystemresourcesandsimplifyprogrammingbasedonguaranteemeasuringprecisionandreal-timesystem.SpeedshowspartadoptsLCDdisplay,therebysavingtherequiredmicrocontrollermouthlinesandperipheralequipments,simultaneouslyalsosimplifiesshowspartofthesoftwareprogramming.Caserealizedtheelectriccarspeedinstantlyshows.

Keywords:

SCM,Hallsensors;LCDdisplay

1引言

1.1选题背景

在全球倡导绿色环保的大趋势下，我国加大了对车辆排放和噪声的管理，由于电动自行车具有无污染、低噪声和轻便快捷等优点，是一种绿色环保的交通工具。

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。

我国电动车的研究相比欧美国家起步较晚。

直到上个世纪90年代中期，我国才掀起开发研究的高潮，但主要集中在上海、北京、广东等地，到90年代后期基本覆盖全国主要经济发达地区如江苏、浙江、山东等省。

虽然我国电动车研究起步晚，但从技术角度来看，我们并不落后于世界。

我国电动自行车产业基本保持与世界同步发展水平。

1.2研究意义

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。

指针偏转角与车速成正比，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。

现在的车速表大多是电子式的，用LED数码管或LCD显示，使速度显示更加直观。

采用接触车速传感器代替软轴传动,可使车速表的安装位置不受距离限制,有效地克服了机械式车速表中的诸多不足。

电子式车速表更加智能，车速表的功能也更加人性化，如加上了里程累计、超速提醒等功能。

1.3研究内容

 本设计以AT89S51为核心，通过霍尔传感器来检测自行车的运转情况进而实现电动自行车的速度，最后用LCD能直观的将速度显示给用户，从而弥补了机械式的缺点。

主要研究内容:

1.传感器电路模块设计

2.显示电路设计

3.掉电保护电路设计

4.单片机外围电路的设计

5.模拟自行车转速设计

2总体设计方案

本速度里程表由信号预处理电路、AT89S51单片机、LCD显示电路和系统软件组成。

速度显示采用LCD显示模块,所得的数据直接传送到单片机，因而节省了所需单片机的口线和外围器件,同时也简化了显示部分的软件编程。

系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据/命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。

该设计能实时地将所测的速度显示出来。

该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度（传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号）实时地测量出来,然后通过单片机计算出速度,再将所得的数据存储到串口数据存储器,并由LCD显示模块实时显示出所测速度。

设计时,应综合考虑测速精度和系统反应时间。

本设计用测量脉冲频率来计算速度,因而具有较高的测速精度。

为了保证系统的实时性,系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。

另外,还应尽量保证其它子模块在编程时的通用性和高效性。

本设计的速度和里程值采用LCD显示。

系统方框图如图2-1所示。

图2-1系统方框图

3系统单元模块概述

方案一、光电传感器。

光电传感器是应用非常广泛的一种器件，各种各样的形式，如透射式、反射式等，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3-1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。

为此可以制作一个遮光叶片如图3-2所示，安装在转轴上，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。

图3-1光电传感器的原理图

图3-2遮光叶片

将光敏电阻安装在自行车前又的一侧，在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。

在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔经过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量里程。

方案二、光电编码器

 光电编码器的工作原理与光电传感器一样，不过它已将光电传感器、电子电路、码盘等做成一个整体，只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连，就能获得多种输出信号。

它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。

如图3-3所示，是某光电编码器的外形。

图3-3 成品光电编码器

将旋转编码器安装在车轴上，这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。

利用脉冲数对里程进行测量。

方案三、霍尔传感器

霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040、A04E等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、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。

图3-4霍尔元件和磁钢实际图

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，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。

如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出,单片机根据脉冲数来计算里程。

霍尔元件和磁钢如图3-4所示。

在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。

这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。

光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源导致光敏电阻发出错误信号；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测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。

而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。

霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。

由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响，价格便宜的优点。

所以本设计采用方案三霍尔传感器。

（型号A441）

AT89S51/LS51单片机是低功耗的、具有4KB在线课编程Flash存储器的单片机。

它与通用80C51系列单片机的指令系统和引脚兼容。

片内的Flash可允许在线重新编程，也可使用非易失性存储器编程。

他将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能性价比的微控制器。

AT89S51/LS51具有如下特性：

--片内程序存储器含有4KB的Flash存储器，允许在线编程，檫写周期可达1000次；

--片内数据存储器内含128字节