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1、摘 要 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，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。因此爱好自行车运动的人十分需要一款能测速的装置，以知道自己的运动情况，并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，以达到最佳运动的效果。本论文主要阐述一种基于霍尔元件的自行车速度里程表的设计。以 AT89C52 单片机为核心，A44E 霍尔传感器测转数，实现对自行车里程/速度的测量统计，采用 24C02 实现在系统掉电的时候保存里程信息，并能将自行车的里程数及速度用LED实时显示。文章详细介绍了
2、自行车的速度里程表的硬件电路和软件设计。硬件部分利用霍尔元件将自行车每转一圈的脉冲数传入单片机系统，然后单片机系统将信号经过处理送入显示。软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统硬件电路简单，子程序具有通用性，完全符合设计要求。关键词：里程/速度，霍尔元件，单片机，LED显示IVABSTRACTWith the developing of peoples life, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the fir
3、st choice of entertainment and exercising. The bicycle mileage/speed can fulfill the basic need of peoples life, so that they can learn the speed and the mileage of the bicycle. Therefore hobby cycling people can speed devices, in order to know their movement. And according to the external condition
4、s, such as temperature, wind speed proper adjustment, has reached the best movement effect. In this paper, the bicycle mileage/speed design based on the Hall element is elaborated. By AT89C52 as kernel, using A44E Hall element to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range
5、information is saved by 24C02 when the power is off, the bicycle speed can be displayed on LED. In this article, the hardware circuit and software design of bicycle mileage/speed instrument are introduced in detail. About the hardware, the pulse number is transmitted of one cycle of the bicycle into
6、 Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. About the software, in assemble language; the program is designed in the mode of modules. The system has simple hardware, common sub-program, and meets the demand of design.Key
7、word：Mileage / speed，Hall element， Single chip microcomputer，LED目 录 第1章 引言1第2章 系统总方案分析与设计22.1课题主要任务及内容22.2任务分析与实现2第3章 硬件电路设计43.1硬件电路设计概述43.2传感器概述43.2.1传感器的选择53.2.2传感器及其测量系统53.2.3霍尔传感器的测量原理63.2.4集成开关型霍尔传感器63.3单片机概述73.3.1AT89C52单片机简介83.3.2 单片机的引脚功能介绍93.3.3单片机中断系统介绍123.3.4单片机定时器/计数器功能介绍133.4其它器件的介绍133.
8、4.1储存器的介绍143.4.2 74LS74芯片的介绍143.4.3 74LS244芯片的介绍163.4.4时钟电路的设计163.4.5 复位电路的设计173.4.6 显示电路的设计17第4章 软件程序设计194.1软件方案设计194.2总体程序设计204.3中断子程序设计224.4里程计算子程序234.5速度计算子程序234.6显示子程序的设计24结 论26参考文献27附录28附录A 系统源程序28附录B 系统硬件电路图31致谢32第1章 引言 众所周知，自行车被发明及使用到现在已有两百多年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中，将玩具式的木马车转换到今日各式新颖休闲运动自行车，自
9、行车发展的目的也从最早的交通代步的工具转换成休闲娱乐运动的选择。早在1890年，荷兰就修建了世界上第一条自行车专用车道，被世界上公认为自行车王国。目前中国是世界上使用自行车人数最多的国家，也是使用范围最广的国家。拥有亿辆以上的自行车，约占世界自行车总量的/4。在目前私人汽车尚未大范围普及的情况下，自行车仍然是我国大多数百姓首选的代步工具,正由于自行车在我国以及整个世界的广泛使用，使得这一制造行业发展迅捷，产品也不断更新换代。而在我们国家的城市里，主要使用这两大类自行车：第一类是传统式自行车，主要特征是弯曲着的手柄；第二类是山地（仿山地）式自行车，主要特征是一字式的手柄。另外，年长者多用第一类自
10、行车，而年轻者则大多喜欢用第二类自行车了。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。而对于自行车运动员来说，最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。此外，由于能源的枯竭以及现今社会的不断发展人们素质的慢慢提升，汽车等耗能产品将会达到一个饱和，这就给自行车的进一步普及带来机会，同时也响应了国务院节能减排的号召！因此，此设计很有必要，使大家对使用自行车更有兴趣。本设计采用了MCS-52系列单片机设计一种体积小、操作简单的便携式自行车的速度里程表，它能自动地显示当前自行车行走的距离及运行的速度。要知道当前速度，测速装置则必不可少。测速装置在控制系统中占据重要地位，能够
11、精确的掌握电机的运转速度，才能更好更安全的进行调速控制。对自行车车速的测量有很多种方法，按照测速原理可分为机械式与电子式两大类。这两类都能很好的实现对自行车的速度的测量。具体来说：机械式的就是利用机械计数器，轮子转一圈就触发计数器加一个数字。这个装置不需要电源，在目前自行车上应用最多。电子式的就必须用到单片机与一个电磁感应器用来计算行进中车轮所转动的圈数。输入车轮的外径，计算单位时间内车轮所转圈数即得。此设计是一种基于霍尔传感器的速度测量仪器，不仅成本低，精度高，可用于测量电机转速，实现汽车超速报警等，而且稍加改动便可实现磁场测量等拓展功能。霍尔式传感器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态
12、范围（输出电势的变化）大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。 系统总方案分析与设计 第2章 系统总方案分析与设计 2.1课题主要任务及内容本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用LED数码管实时显示里程和速度的自行车的速度里程表。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计；继而具体介绍了自行车的速度里程表的硬件设计，包括传感器的选择、单
13、片机的选择、显示电路的设计；然后阐述了该自行车的速度里程表的软件设计，包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计；最后对本次设计进行了系统的总结。具体的硬件电路包括AT89C52单片机的外围电路以及LED显示电路等。软件设计包括：芯片的初始化程序、定时中断采样子程序、显示子程序等，软件采用汇编语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐一设计。 2.2任务分析与实现本设计的任务是：以通用MCS-52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MCS-52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
14、，其结果通过LED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一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n和周长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。当里程键按下时，里程指示灯亮，LED切换显示当前里程;当速度键按下时，速度指示灯亮，LED切换显示当前速度。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
15、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LED显示里程总数和即时速度。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及速度。22 硬件电路设计第3章 硬件电路设计3.1硬件电路设计概述自行车的速度里程表的硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获、放大、整形，单片机的计算处理，数码管的实时显示和单片机外围基本电路的设计，两大主要器件就是传感器和单片机。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器电子系统以及单片机的多机系统等领域。本次设计的系统的原理框图如图3.1所示。外部信号霍尔传感器外部存储器AT89C52单片机里程显示速度显示
