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1、 毕业设计用纸题 目 基于单片机的自行车 里程表与速度仪的设计 姓 名 董事长 学 号 班 级 指导教师 职 称 副教授 日 期 2013.05 毕业设计(论文)说明书常州轻工职业技术学院CZILI中文摘要本文介绍了一种基于单片机控制的简易自动自行车速度以及里程计算系统，包括自行车里程表的硬件构成、软件逻辑以及程序代码。该里程测速系统以AT89C51作为系统控制核心，采用光电传感器来检测信号，通过一定时间间隔内对信号的采集，结合自行车本身车轮参数，经过单片机对采集信号进行分析计算，最终在LCD以及LED上显示车辆行驶里程、平均速度和瞬时速度，并且具有超速报警功能。关键词：自行车测速，单片机，光
2、电传感器，LCD/LED显示IIABSTRACTNatural environment consists of terrain, ocean, atmosphere and space, it has important effects on the performanceof military systems. Synthetic natural environment (SNE) is the representation of natural environment in M&S systems. The research on SNE in the world is surveyed,
3、 the key technologies of M&S of SNE are discussed, a prototype SNE simulation System for CGF application is designed, and then a development process of SNE system is presented from the implementation prospective. Finally, a briefly introduction to the application of this prototype SNE simulation Sys
4、tem in the X-type cruise missile simulation system is made.Keywords: SNE， M&S， SEDRIS， EDM 目录第一章 绪论11.1 选题背景与研发意义11.2 课题的发展概况11.3 研究的主要内容2第二章 开发工具介绍32.1 KEIL介绍32.2 ProtuesISIS介绍32.3 单片机4第三章 硬件电路的设计73.1 相关元器件及其简介73.2 总体设计方案93.2.1 系统总体设计思路93.2.2 方案设计与讨论103.3 模块电路12第四章 系统的软件设计134.1 系统主流程图134.2 仿真截图14总结
5、15参考文献16附录 A17致谢23第一章 绪论1.1 选题背景与研发意义中国人口众多，还是发展中国家，经济不发达制约了大多数人的消费水平，人们使用的交通工具主要还是自行车，它轻巧便捷，使用简单，很受人们的喜爱，同时也可以作为休闲运动工具，是人们锻炼身体的好工具。但随着时间的推移，人们追求的是具有更多功能的自行车它能显示当前车子行驶的速度，里程，行车时间，最高行驶速度甚至还有GPS全球定位系统。本文就是以这个作为出发点，尝试设计一款低成本多功能的测速仪，旨在解决自行车驾驶者在驾驶时能够准确的知道车子的行驶状态，根据周围环境，做出正确的判断和操作，提高了驾驶的安全性。 另外自行车运动需一款测速装
6、置，以了解运动情况,特别是对于运动员，他们需要一种能对实时运动情况进行测量并记录的仪器，通过记录的数据，运动员可以分析自己的训练成绩及训练过程，根据分析结果，可以调整自己的训练步骤。根据外界条件如温度、风速等进行适当调节，达到最佳运动效果。测速装置是对运动中各种参数进行测定。现测速表的设计已很多, 多数由机械式或模拟数字电路来实现的，都存在体积大、精度低、不直观、功耗大、功能少等缺点。本文所述测速系统是以单片机为核心实现的，具有功能多、功耗小、直观准确以及可显示时间、总里程、温度速度等优点。 1.2 课题的发展概况 随着微型计算机可靠性提高和价格的下降，用单片机测量电机转速已日趋普遍。我们知道
7、，欲提高测量精度，必须先测出准确的转速，而原先在可控硅调速电路中采用的测速发电机方式已不能满足要求，必须采用数字测速的方法。转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法，测频法、T法测周期法，和MPT法，频率周期法，该系统采用了M法，测频法。转速检测方式采用霍尔脉冲法测量转速有两种简单的方式。本文采用频率法，检测的是输入脉冲数，这种方式又称频率法。它测出一定时间内输入的脉冲的个数。在控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求成本低，构造简单，性能好。在电气控制系统中存在着较为恶劣的电磁环境，因此
8、要求产品本身要具有较强的抗干扰能力。由于需要采用霍尔传感器的应用领域，如汽车、电机、手机和电脑都已经采用了该器件，而且这些市场在未来几年的增长较为稳定，而其他一些新的应用市场又不足以与上述几个市场相比，因此霍尔传感器在全球总的市场容量是较为稳定的，每年的增长率保持在5%到10%之间。因为各种应用电机的部件、节气门位置的检测、各种阀体位置的检测都会用到霍尔传感器。而且，在中国市场中，国外厂商为了降低成本，陆续将零部件拿到中国进行设计和生产，这也进一步提升了中国市场霍尔传感器的应用量。随着它在消费电子市场上的应用越来越广，如何控制功耗和成本将是厂商面临的挑战。而且，它还面临生产测试技术方面的挑战。
9、 国内外现在都有生产销售类似的自行车测速仪里程表，有些简单的产品就是单单只有测速或里程的功能比较复杂的产品除了测速和里程功能外，还加入了GPS全球定位，单词行车里程，平均速度，时钟，行车时间，车轮转数。未来的发展趋势可能还加入MP3和短信收发功能使得自行车测速仪更加的人性化相信会受到更多人的青睐。 1.3 研究的主要内容 本课题主要任务是利用单片机等部件设计的一个可用LCD显示时间，行驶里程及速度的自行车测速仪。本文主要介绍了自行车测速仪的设计思想，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和软件部分设计。本文首先扼要的对该课题的自行车测速仪设计进行总体的介绍，继而具体介绍了自
10、行车测速仪的硬件设计，包括传感器的选择，时钟芯片的选择，单片机的选择，存储器的选择，显示电路的设计，传输电路的设计等，然后阐述了该自行车测速仪的软件设计，包括主程序设计，子程序的设计，最后对本次设计进行了系统的总结。第二章 开发工具介绍2.1 KEIL介绍keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、
11、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。下面介绍Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识1.系统概述Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码
12、很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。2.Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex
13、文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。3.使用独立的Keil仿真器时，注意事项（1）仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 （2） 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 （3） 仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。2.2 Pr
14、otuesISIS介绍Proteus是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件。除了其具有和其他EDA工具一样的原理图. PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其中一个重要的功能是，电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试。Proteus组合了高级原理图、混合模式SPICE仿真，PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。一、Proteus简介 Proteus产品系列包含了VSM技术，用户口可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD.键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块有一个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具，PROSPICE混合模型SPICE仿真，ARF.S PCB设计。软件具有以下特点。(1)支持许多通用的微控制器，如ARM7，PIC，AVR，HC11以及8051。(2)交互的装置模型包括：LED和LCD显示，RS232终端，通用键盘，开关，按钮等
