此设计是一款简易自行车测速控制系统以AT89C51单片机为控制核心，通过测试 车轮的转速快慢，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用单片机内部系统化实现在 系统掉电的时候保存里程信息，并能将自行车的速度用LCD实时显示此设计以硕件软 件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明 了，系统稳定性强同时，该测速系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用 性由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O 口不多，因此系统具有一定的可 扩展性软件程序均采用C语言编写，便于移植与升级报告详细介绍了整个系统的硬 件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计关键词速度；单片机；LCD显示摘要 1第［章绪论 3第2章设计方案 42. 1方案一 42.2方案二 42.3方案选择 5第3章硬件设计 63. 1单片机硬件系统 63.2控制模块设计 63. 3单片机中断系统介绍 83. 4单片机定时/计数功能介绍 93.5时钟电路设计 103. 6复位电路设计 113.7显示电路设计 12第4章软件设计 144. 1中断定时设计 144. 2延时子程序 154. 3速度计算子程序 164.4 LCD显示速度设计 164. 4.1数据写入与存储 174. 4. 2显示设定 184. 5主程序流程图 18第5章 系统仿真测试 20总结 22参考文献 23附录1整机电路图 24附录2元件明细表 25附录3 源程序 26IT20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品儿乎渗透了社 会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现 代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
目前，单片机正朝着高 性能和多品种方向发展，它作为自动控制中的一个核心器件在小型自动控制系统及信号 采集方面已被广泛应用，技术也相对成熟，拥有着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、 高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面优势单片机应用的重要意义还在于它从 根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法从前必须由模拟电路或数字电路实 现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了这种软件代替硕件的控制 技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命在传统的自行车测速控制系统中，存在着自动化程度低、调节精度差的缺点，已经 不符合当今高效、低耗、低劳动强度的耍求对于小型测控系统，一般可采用以单片机 为核心、配以接口电路和外围设备，在编制应用程式的模式来实现下面将介绍一个简 单的自行车测速控制系统，采用以单片机为控制中心的技术，不仅能使控制系统具有精 度高、功能强、经济性好的特点，还节约能源、利于环保在实际应用中，可以更高效, 更清晰的实现各种测速功能，并且此设计将会使人们更快的了解自行车，喜欢自行车， 还能从中学到一些测速的启发第2章设计方案2. 1方案一电路的发光部分是用一个发光二极管和保护电阻构成，受光是一个光电二极管并用 一个三极管对脉冲信号放大；使用施密特触发器对波形整形；用RC环形振荡器产生的 信号分别作为计数器74LS160的清零信号和寄存器74LS175的时钟信号；74LS49作为译 码显示器件。
图2-1系统框图设计原理是利用自行车辐条的旋转当自行车行驶时，通过辐条对发光二极管不断 的遮挡来进行计数；脉冲信号由光电二极管接收，用三极管放大，经过施密特触发器整 形后作为74LS160的计数脉冲基准信号产生电路为RC环行振荡器，调整R、C使基准 脉冲为53Hz, 一部分经微分送到计数器74LS160,作为它的清零信号；另一部分再经过 微分后送入的寄存器74LS175作为时钟信号74LS175对计数器所输出的数码锁存，再 由74LS49进行译码显示2. 2方案二此设计通过MCS-51单片机为处理核心，改变逻辑状态将车轮的转数转换为电平脉 冲，进行处理后送入单片机速度的测量，是经过MCS-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 时钟系统复位系统控制模块显示系统按键系统图2-2系统结构框图此系统总体设计思路如下：假定轮圈的周长为L,当轮子每转一圈，通过逻辑按键 的改变触发一个脉冲信号，并从引脚P3. 2中断0端输入，单片机每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断每次中断代表车轮转动一圈，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。
2. 3方案选择方案一与方案二大体思路其实差不多，前者采用辐条对发光二极管不断的遮挡来进 行计数；脉冲信号由光电二极管接收，用三极管放大，经过施密特触发器整形后作为 74LS160的计数脉冲而后者则是改变逻辑状态将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理 后送入单片机相对而言，前者电路复杂，不易操作，电路中述要做许多调试，显示效 果不太理想，相反，利用单片机来设计电路图不仅简单，还更有利于速度的直接显示， 而且显示一目了然，更容易让人理解所以，此设计选用方案二第3章硬件设计3.1单片机硬件系统单片微型计算机简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能 部件，包括CPU、存储器、基木输入/输出接口电路、定时/计数器和终端系统等，都制 作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，其设计框图如下3-1图3-1控制系统框图单片机实质上是一个芯片它具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价 格低等优点，单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，广泛的应用于工业控制、智 能化仪器仪表、家用电器、电子玩具等各个领域3. 2控制模块设计此设计在控制模块中只采用了一个AT89C51芯片,它的功能强大，而H各方面性能都 很好，被广泛应用用于各个领域。
AT89C51采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系 统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能 强大，AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制场合应用 AT89C51供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM, 32个1/0 口线，3个16位定时/计数器，5个中断源，一个全双工串行通信口，片内具有振荡器及时钟电路AT89C51管脚图如图3-2所示AT89C51的主要管脚功能如下:U119_>XTAL1XTAL2RSTponwonPD.1MD1P02^D2P03WD3PO.i^DiP0J&AD5P0J&WD6PO.7/AD739353?35吏31 333229sz31PSEN" ALE EAP2IWP2.1/A9P22^10 P2JW11 P2.W\12 P2J&A13P2J&AHP2.7/A152122232125互2?285678P1B P1.1P12P1JP1.iP1SP1J6P1.7P3MXDP3.1/TXD P321 帀 P33HNTTP3JSH2P3JWI匝P3.7/HDA*ra9C51图3-2 AT89C51引脚图PO.O〜P0. 7： P0 口是一组8位漏极开路型双向I/O 口，也是地址/数据总线复用口。
P1.0〜Pl. 7： P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口P2.0〜P2. 7： P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口P3.0〜P3.7： P3是一个带内部上拉屯阻的8位双向I/O 口ALE：地址锁存控制信号在系统扩展时，ALE用于控制把P0 口输出的低8位地址 锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送此外，由于ALE是以晶振1/6的固定 频率输出的正脉冲，因此，可作为外部时钟或外部定时脉冲使用PESN：外部程序存储器读选通信号在读外部ROM时，PESN有效（低电平），以实现 外部ROM单元的读操作EA：访问程序存储控制信号当EA信号为低电平时，对ROM的读操作限定在外部 程序存储器；当EA信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可 延至外部程序存储器RST：复位信号当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效， 用以完成单片机的复位初始化操作XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接 石英品体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号VSS：地线VCC： +5V 电源如果把前述的信号定义为引脚第一功能的话，则根据需要再定义的信号就是它的第 二功能。
P3的8条口线都定义有第二功能，如表3-1所示对于有内部EPROM的单片机芯片(例如87C51),为写入程序须提供专门的编程脉冲 和编程电源它们也由引脚以第二功能的形式提供的，即：编程脉冲：30脚(ALE/PROG)编程电压(25V): 31 脚(E4/VPP)o表3-1 P3 口引脚与第二功能引脚第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据接收P3.2INTO外部中断0申请P3.3INTI外部中断1申请P3.4TO定时/计数器0的外部输入P3.5T1定时/计数器1的外部输入P3.6WR外部RAM写选通P3.7RD外部RAM读选通3.3单片机中断系统介绍中断是指当计算机执行正常程序时，系统中出现某些急需处理的事件，CPU暂时中 止当前的程序，转去执行服务程序，以对发生的更紧迫的事件进行处理，待处理结束后, CPU自动返冋原来的程序执行AT89C51系列单片机的系统有5个中断源，2个优先级， 可实现二级中断服务嵌套由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是 否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各优中断源的优先级；同一优先级内各 终端同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。
采用的外部中断方式包括外部中断0和外部中断1,它们的中断请求信号分别由单 片机引脚INTO /P3. 2和INTI /P3. 3输入外部中断请求有两种信号方式：电平触发方式和脉冲触发方式电平触发方式的中 断请求是低电平有效只要在而和而引脚上出现有效低电平时，就激活外部中断方 式脉冲触发方式的中断请求则是脉冲的负跳变有效在这种方式下，在两个相邻机器 周期内，而和 而i引脚电平发生变化，即在第一个机器周期内为高电平，第二个机 器周期内为低电平，就激活外部中断由此可见，在脉冲方式下，中断请求信号的高电 平和低电平状态都应至少维持一个机器周期，以使CPU采样到电平状态的变化，此设计 所采用的触发方式为脉冲触发方式3. 4单片机定时/计数功能介绍CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器TE控 制的IE的状态可通过程序由软件设定，某位设定为1,相应的中断源中断允许；某位 设定为0,相应的中断源中断屏蔽CPU复位时，IE各位为0,禁止所有中断IE寄存 器各位的定义如下EXO (IE. 0)外部而中断允许位;ETO (IE. 1)定时/计数器TO中断允许位;EXI (1E. 2)外部聞中断允许位；ET1 (1E. 3)定时/计数器T1中断允许位；ES (IE.4)串行口中断允许位；EA (IE. 7) CPU中断允许位。