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

1、LED；霍尔传感器THE DESIGN OF ODOMETER AND VELOCITY GAUGEThis paper mainly tells the design of odometer and velocity gauge on bicycles based on MCU.There are three part in the thesis:hardware design,software design and simulation.The hardware design use with the core of AT89C52 as controler, includes the d

2、esigns of Reset circuit, display circuit, clock circuit and alarm circuit.which hall sensor is usued to measure the pulse of rotating speed of the wheel,which is displayed by LED after processing,being able to display four figures.The alarm circuit can give a light or sound alarm when there is an ov

3、erspeed or no perimeter input.The software design mostly includes the design of program on caculating the mileage and real-time speed of the bicycle with Keil C as The simulation is finished by testing the designed hardware circuit and program with the simulation software Proteus.This paper introduc

4、es the demanded components of the design in details,explaining the existing problems in the design,and seriously analyzes the design of both hardware and software,then takes the simulation here on the basis.This design can guarantee the precision measurement precision and owns high real-time perform

5、ance on the basis of the system resource saving and the process of programming. it has a simple strcture, that is low cost, clear display, stable and reliable. AT89C52；hall sensor目 录摘要 IAbstract II1 绪论 11.1 课题背景、发展及意义 11.2 系统设计概述 11.3 任务分析与实现 12 自行车里程速度计的设计方法与原理 32.1 硬件方案设计 32.2 软件方案设计 52.3 仿真软件 63

6、自行车里程速度计的硬件设计 73.1 概述 73.2 单片机的选型 73.2.1 AT89C52 单片机总体结构 73.2.2 AT89C52中断系统介绍 93.2.3 AT89C52与其他单片机的比较 103.3 霍尔传感器的选型 113.3.1 霍尔传感器 A44E 123.3.2 A44E的测试特性 123.3.3 A44E芯片的引脚及功能 133.3.4 A44E的磁输入检测 133.4 LED显示器 133.4.1 LED的显示方法 143.5 单片机外围电路的设计 153.5.1 时钟电路与复位电路 153.5.3 报警电路的设计 163.6 总体电路原理图 174 自行车里程/速

7、度计的软件设计与仿真 194.1 自行车里程/速度计的主程序设计 194.2 中断子程序的设计 204.3 显示子程序的设计 214.4 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 291.1 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、LED数码显示器，其外形及引脚如图2-2所示。图2-2 LED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AF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