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1、 华北水利水电学院毕业设计 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的意义1第2章 总体设计和方案论证22.1 总体设计22.2 方案论证32.2.1 数据采集模块32.2.2信息处理模块42.2.3 按键控制模块52.2.4 显示模块62.2.5 时钟模块7第3章 系统硬件设计83.1 概述83.2 传感器及其测量系统83.2.1 霍尔传感器的测量原理93.2.2 信号测量系统103.3单片机最小系统123.3.1 单片机原理简介123.3.2 单片机的引脚功能133.4 按键控制部分153.5 输出显示模块153.6时钟模块163.7电源模块17第
2、4章 系统软件设计194.1 软件设计概述194.2 主程序设计194.3 中断子程序的设计204.4 数据处理子程序的设计214.5 时钟程序设计23第5章 系统测试结果及分析255.1 调试系统简介255.2系统仿真255.3仿真结果255.4 本次设计的实物26总 结29致 谢30参考文献31附录一 外文翻译32英文原文32中文翻译38附录二 设计任务书42附录三 开题报告44附录四 仿真电路图49附录五 软件源程序5043(多功能测速码表的设计)摘 要随着人们生活质量的不断提高，自行车已不只是一种简单的交通方式了，它在方便人们出行的同时，也在逐渐的变成人们的一种运动方式。因此人们希望自
3、行车的娱乐、休闲、锻炼的功能越来越多，能带来大家更多的健康与快乐。自行车码表作为自行车的一大辅助工具迅速发展起来。它能合理计算出速度及公里数、使运动者运动适量、达到健康运动与代步的最佳效果。多功能测速码表能尽可能真实地反映骑行状况，便于车手及时调整自己的举动。本设计以AT89S52单片机为主控制芯片，1602为显示终端显示自行车时速、里程等信息及系统设置等，系统设置菜单能够人工设置设备安装信息以提高测量精度，提供时速、里程、速度、时间等信息.该设计中的软件部分主要用C语言进行编程实现各种功能，通过Keil C软件和Proteus硬件图实现联合仿真，在仿真的基础上进一步做出实物，同时不断的发现问
4、题和解决问题。本次设计的码表具有结构简单、功能健全、使用方便、价格便宜等优点，并且增加了其它辅助功能，丰富码表的功能，可以让使用者更加方便地了解骑行时的实时信息。关键词：单片机最小系统，LCD液晶显示，霍尔传感器，DS1302时钟芯片(The design of the multi-functional speedometer)AbstractWith the continuous improvement of the peoples life, the bike is no longer just a means of a simple transport. Therefore, peopl
5、e hope that the function of amusement, leisure and exercise of bike become more and more; and bring more health and happy. As one import auxiliary function of bike stopwatch develops quickly. It can reasonable calculation out speed and traveled，make activists motion is right amount，to health movemen
6、t and the best results instead of walking. Now as far as possible can reflect the riding condition，it is easy to just their behavior drivers. This project takes AT89S52 MCU as main control chip and takes 1602 as terminal display which displays speed per hour, distance and system set. In the system s
7、et menu people can set install information to improve measure precision. The software part of the design is mainly used C programming language to achieve various functions. Then we make joint simulation in the Keil software and Proteus hardware chart. We can also make a practical product based on th
8、e simulation, while continuing to identify problems and solve the problem.The design of the speedometer organization is simple, easy to use, inexpensive, and accurate .We can also add other features to enrich the performance of the speedometer and more user-friendly to the understanding of the real-
9、time information on the riding.Key words：The smallest single-chip system, LCD liquid crystal display, the Hall sensor, DS1302 clock chip第1章 绪论1.1 课题背景 我国车辆仪表走过了100多年的发展历程，目前正处在不断开发和发展之中。目前汽车仪表正在经历由模拟电路电子式向步进电动机式全数字车辆仪表方向转型。随着集成电子技术迅猛发展，国内目前的主流仪表产品均采用专用集成电路我国是自行车大国，随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对
10、健身的要求。自行车在中国普遍作为代步工具。而在国外，自行车却是一项十分受欢迎的健身运动。因为它无污染，价位低廉，老少皆宜。而且在运动过程中可以充分享受到大自然，对于忙碌的现代人来说，无疑是一种较好的放松方法。在这个背景下，自行车里程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有一定的实用价值.它能合理计算出速度及公里数,使运动者运动适量,达到健康运动与代步的最佳效果. 码表能尽可能真实地反映骑行状况，便于车手及时调整自己的举动，也便于收集骑行数据供自己或队友们进行参考和对比。自行车码表一般由安装于前车圈钢条上的感应磁铁、前叉上的感应器、顺着前叉蜿蜒而上的连接线、置于
11、握把上面的码表座和座上面的码表。码表的工作原理是：车圈旋转时感应器捕捉到感应磁铁带来的信息，通过连接线传输至码表，码表对此进行处理后计算出时速、里程等信息并显示。它能够让我们比较精确的知道自己的当前速度、骑行时间、单次里程、总里程、平均速度、最高速度等。1.2 课题研究的意义 本设计就是针对普通运动员在运动中不能很好的把握自己达到了多大的速度，行驶了多远的距离，达到了一个什么样的成绩而设计的。以往的码表只能进行测量速度，里程，时间，温度等数据，虽然能实现很多的功能，但是有些太过于专业，其中的一些功能不适合自行车业余爱好者，浪费资源，而且性价比也低，不能很好的把握当前运动量，从而影响娱乐和锻炼的
12、效果。而本设计却能实现娱乐和锻炼的双重效果，而且相对业余爱好者性价比更高。第2章 总体设计和方案论证2.1 总体设计本设计的任务是：以通用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，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过51的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LCD显示器显示出来。本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供
13、一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n轮圈的周长为L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出即时速度v。要求达到的各项指标及实现方法如下：1. 利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。2. 对脉冲信号进行计数。实现：利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数。3. 对数据进行处理，要求用LCD显示里程总数、即时速度运行时间等。实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。最终实现目标：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程、速度时间等。结合以往的文献11-13，并根据本设计的要求，码表要实现显示当前车速
14、，单次里程，骑行时间，总里程以及电子时钟等功能。因此，本设计可以分为信号采集、信号处理、数据显示、按键控制及时钟处理等五个模块组成，外部信号霍尔传感器外部存储器AT89S52单片机显示模块时钟模块按键模块图2-1 总体设计2.2 方案论证2.2.1 数据采集模块测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，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。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，将脉冲送入
15、单片机中进行计算，即可获得转速的信息。常用的测速元件有霍尔传感器、光电传感器和光电编码器。1. 霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于信号采集的有A44E、CS3020、CS3040等，这类传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，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。A44E的外形如图2-2所示。1-Vcc 2-GND 3-OUT图2-2 A44E外形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，只要在转轴的齿轮盘上粘上一粒磁钢，霍尔元件固定在前叉上，当车子转动时霍尔元件靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在齿轮盘上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。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。2. 光电传感器光电传感器
