自行车码表1.docx
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自行车码表1
自行车码表设计与总结报告
摘要：
在如今提倡的低碳生活中，自行车越来越受到大众的欢迎。
因此，对自行车速度等信息的测量也就显得尤为重要。
而本文设计了一个以52单片机为主控制器，以霍尔传感器和温度传感器作为输入的测温测速系统，并最终显示在LCD上。
主要器件：
12864—LCD、DS18B20温度传感器、STC89C52单片机、霍尔传感器A3144EUA、按键、若干电阻、若干电容、12MHZ晶振、导线、电路板、6V串联电池盒、1.5V电池*4、10K电位器
设计成果：
1.即时速度、平均速度、累积路程的测量。
2．温度的测量
3．日期的设置
4.车轮半径的设置
特点特色：
对于自行车码表的封装特别精心别致
一：
方案设计与论证
1.1系统总体设计要求
如果把霍尔传感器按预定位置上，当永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。
根据对脉冲信号的计数与处理可以测出自行车的速度。
并由此计算出均速、路程等量。
系统另附温度测量的功能。
本系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快，抗干扰能力强等特点。
1.2系统模块结构论证
1.2.1霍尔测速模块论证与选择
方案一：
采用霍尔元件传感器即霍尔片；霍尔片可分为贴片型和直插型。
由于贴片型不常用，因此选择直插型。
霍尔片体积小，安装灵活，可用于测速，且与普通的磁钢片配套使用，价格一般为2.5~5元。
方案二：
采用霍尔传感器；选型号为CHV-25P/10的霍尔传感器。
体积大，价格一般为40~120元之间不等。
从性价比方面综合考虑因此选择方案一。
.1.2.2显示模块论证与选择
方案一：
采用8段LED数码管作为显示模块核心。
数码管显示器件相对便宜，但是耗能大、编写程序相对麻烦，工作量大。
方案二：
采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。
LCD显示器工作原理简单，编程方便，节能环保。
因此选择方案二。
.1.2.3电源模块论证与选择
方案一：
采用交流220V/50Hz电源转换为直流5V电源作为电源模块。
该方案实施简单，但需持续供电，不能移动。
方案二：
采用干电池串并联达到5V作为电源模块。
该方案实施简单，无需搭建电路，可嵌入码表中，随之移动。
针对该设计要求性价比低。
因此选择方案二。
1.2.4单片机与测量方法模块论证与选择
选用STC89C52的单片机速度快、功耗低、体积小、资源丰富。
转速的测量方法
方案一：
测频法：
利用定时器，定时某一固定时间段，并在此时间段内计算脉冲输入的个数。
方案二：
周期法：
定时两段输入脉冲的时间。
由于自行车并非高速运转，当速度转动较慢时，测频法接受的脉冲个数过少，若此时处理数据会产生较大的误差。
而方案二，无论速度如何，都能有极高的灵敏度。
经过权衡，决定掌用方案二。
1．3总体方案总结
传感器采用霍尔器件将自行车的转速转化为脉冲信号，处理器采用STC89C52单片机.计数器采用单片机片内汁数器完成对脉冲的计数，显示器采用字符型液晶显示器12864进行显示。
系统原理框图如图所示。
系统工作过程：
测量转速的霍尔传感器与自行车轮胎一侧近距相接，自行车每转二周，用定时器精确测得时间，即可实现对应车轮的转速值。
单片机CPU将数据处理后，通过LCD显示出来。
1.4小结
本章通过总体设计进行对方案选择的最终确定，研究了霍尔测速方法、显示、电源、单片机等各部分模块的可行性方案。
介绍了系统各模块结构并进行方案的比较、论证和最终的选择。
二：
电路设计与程序设计
电路设计与程序设计是码表制作的核心环节。
硬件部分，包括信号的输入、控制、输出。
软件部分采用C语言，通过模块化程序设计，并结合protues7与keil4联合仿真不断调试，可达好的效果。
2．1：
总体硬件原理图
2．2：
总体电路设计总图
（大图见附件。
右图为霍尔元件输入电路模块）
输入：
1。
使用霍尔传感器获得脉冲信号传入单片机。
霍尔元件模块电路如右图所示。
由于霍尔元件本身输出电压可达4.5V。
因此。
只需上拉一500欧左右的电阻便可达5V。
2。
温度传感器ds18b20-作为一单总线输入输出集成元件，接一上拉电阻4.7K（以保持释放总线时为高电平），接入单片机。
微控制器：
STC89C52单片机。
最两33pF与一12MHZ晶振并联构成振荡回路驱动单片机。
由于系统的需要，复位采用按键复位模式。
与按键串联的电阻起限流的作用。
输出：
LCD-12864.图中10K变位器起亮度调节的作用。
本系统LCD采用串口输入。
并由
输出的信号进入单片机
2．4软件设计
2．4．1：
软件流程图
2．4．2：
设计步骤
实现自行车转速的测量显示需要４个步骤：
1、将速度非电信号转化为电脉冲信号。
２、单片机对脉冲信号进行计数。
３、单片机对输入的电信号进行一系列处理;
4、输出显示到ＬＣＤ上。
实现温度的测量显示需要以下３个步骤：
１、ds18b20对温度的感应;
2、单片机对传感器发出指命及进行数据读取.
３、显示到ＬＣＤ上
２．4．3中断设计
定时器1
每次中断，标志位Ｔ１_num自增１；此处是为计算两次中断之间的时间而设置的一个变量。
T=（T1_num*65536+TH1*256+TL1）/1000000s
外部中断0
本系统采用周期法测速。
当系统第一次进入外部中断0时。
标志位赋值为1（用以主程序循环中显示部分）。
启动单片机片内定时器。
当系统第二次进入外部中断0时，停止定时器计时。
并处理数据。
speed=1000000/（（T1_num*65536.0+TH1*256.0+TL1））;
speed1=speed*R*3.14*2/100
road=2*3.14*R*countroad;（每次进入外部中断0，路程计数量countroad自增一，以达到准确计算路程的数值）
平均速度计算是通过自己的数值与下一次的数值取算术平均值的方式不断更新。
三：
测试方法与测试结果
测试过程主要是通过软件形式完成的（附件中有真实场景）。
软件调试，方便，快捷。
对于硬件系统并不复杂的系软，软件仿真完成了，硬件也就不成问题了。
测试仪器：
protues7.0与keil4。
测试方法：
利用keil4编译程序，生成hex文件，导入protues中，进行仿真。
Keil4本身也具有模拟仿真的功能。
可进行单步执行以及设置断点等方法，观察变量的变化，以达到程序的完好性。
相应图片均在附件中。
测试结果：
（见附件）。
由于软件中并没有同等型号的硬件。
为了达到仿真的目的，对程序做了小的改变。
四：
讨论与总结
起初接触到长通杯的时候，对整个课程可谓是一头雾水，找不到方向，不知从何入手。
唯一的感觉，就是这东西很有意思，要亲手焊接，要用软件仿真。
经过这一段时间的努力。
我们如今已经对这单片机有了初步的了解。
也许这些东西是单片机设计里面最为简单的东西，写的程序也是很基础很简单的东西。
但对于这每一个简单的部分，当我们亲手去完成后，便有了一个很好的了解。
尤其是关于用C语言编程。
以前编的程从来没有超过1页。
这回一下子就有十来页。
而且已经深刻理解了C语言是模块化编程语言这句话的含意。
今后我们会继续玩单片机。
因为有意思。
附件：
东北电力大学
长通杯论文
---自行车码表
组长：
薛文祺
组员：
杨帆、邱敏敏、李虹萱
班级：
电自0910
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