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1、目 录第一部分 设计任务与调研3 第二部分 设计说明4 第三部分 设计成果9 第四部分 结束语13 第五部分 致谢14 第六部分 参考文献15第一部分 设计任务与调研1. 设计任务 摩托车等交通工具成为了当代人出行不可少的代步工具，像这种以车轮转动前进的交通工具在行驶中不免要有时速表。以便于司机掌握车子的速度。本课题主要研究转速的测量。通用于各类需要测转速的环境中。 转速是各类车轮运行过程中的一个重要监测量， 目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。本设计是基于单片机控制的摩托车速度测速，采用霍尔传感器来检测信号，使用AT89S51单片机
2、采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即摩托车车轮对应的转速值，最终系统通过数码管实时显示电机的转速值，并且具有超速报警功能。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。2.设计调研 摩托车等交通工具成为了当代人出行不可少的代步工具，像这种以车轮转动前进的交通工具在行驶中不免要有时速表。以便于司机掌握车子的速度。本课题主要研究转速的测量。通用于各类需要测转速的环境中。 转速是各类车轮运行过程中的一个重要监测量，目前国内外常用的转速测量方法有离心式转速表测速法、闪光测速法、光电码盘测速法和霍尔元件测速法等。本设计介绍了一种基于AT89C51单片机的光电开关转速测量系统的设计。系统
3、采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，使用AT89C51单片机采样脉冲信号并计算每分钟内脉冲信号的数目，即电机对应的转速值，最终系统通过数码管实时显示电机的转速值。经过仿真测试和软硬件系统的搭建，本系统满足设计要求，且结构简单、实用。系统在降低测速器成本，提高测速稳定性及可靠性等方面有一定价值，具有广泛的应用前景 第二部分 设计说明1. 任务分析 本设计的任务是：以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LED显示器显示出来。 本设计
4、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=2.15。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。当里程键按下时，里程指示灯亮，LED切换显示当前里程，与当速度键按下时，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号。 (2)对脉冲信号进
5、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：摩托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。 2.设计理论 测速，首先要解决是采样的问题。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。里程测量传感器的选择也有以下几种方案：使用光敏电阻对里程进行测量、利用编
6、码器对车轮的圈数进行测量、利用霍尔传感器对里程进行测量、利用干簧管型传感器测量里程。 光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏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，安装较为复杂；霍尔元件或干簧管不但不受天气的影响，即使被泥沙或灰尘覆盖也不会有影响，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，当车子转动时霍尔元件靠近磁钢，就有信
7、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。测量摩托车的速度的原理有两种： （时间间隔t里摩托车车轮转过的圈数q，假设车轮周长为c，则速度V=1）测量一定c*q/t；（2）测量摩托车车轮转过一圈的时间t，则速度V=c/t。本设计是根据第一个原理计算速度的。 速度等都是由霍尔元器件测量。通过频率计或者按钮输出脉冲，代表车轮转动圈数，已知摩托车轮胎的周长为2.15m，轮子每
8、转动一圈，安装在车轮辐条上的磁钢接近霍尔传感器一次，传感器送一个脉冲信号给单片机的外部中断计数器T1，产生一次中断，圈数加一。圈数*2.15即为车前进距离，而通过单片机T0定时器记录时间，间隔5秒，5秒内的前进距离除以时间5秒，得到5秒内的当前速度。而总里程L除以总时间t得到平均速度。 若速度大于25.2km/h（7m/s），LED警示灯亮，提示速度过大。3.设计思路 本系统实现摩托车运行过程中对行驶里程、当前瞬时速度、平均速度进行测量和显示。总体设计思路如图所示。系统包括控制器模块、信号检测采集信号检测采集模块、显示模块、电源模块四部分。如图1电源模块信号输入模块控制器模块显示模块 图1 系
9、统工作时，采用12V的电池供电，进行稳压处理，将12V稳降到5V以供单片机以及各芯片使用，传感器采集到信号传输给单片机，单片机计数器统计脉冲个数，定时器记录相应时间长度，经过运算，将速度送给送给7段数码管显示，根据设定的报警值决定报警灯的点亮情况。4.结构框图系统总体设计的结构框图如图2所示。89C51单片机电池供电LED显示霍尔传感器报警输出时钟 图2系统结构框图 系统由霍尔元件传感器、显示模块、LED报警模块、供电模块和单片机小系统构成。5.速度测量原理测量摩托车的速度的原理有两种：测量一定时间间隔t里摩托车车轮转过的圈数q，假设车轮周长为c，则速度V=c*q/t；测量摩托车车轮转过一圈的
10、时间t，则速度V=c/t。本里程表是根据第一个原理计算速度的。6.显示模块的选择 ed数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只
11、是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图 图3 LED数码管内部引脚图 第三部分 设计成果1 仿真运行图 2 源码#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define max_val 250sbit spk1=P17;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x00; u
12、char code chose=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20;/uchar code sel=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uint shu6=1,2,3,4,5,6;uchar q=0;uint count,miaoshu,sv; /定义计数值，实际速度值，设定的额定速度值uchar sec,tcnt,flag,flag1;uchar disp_count;/延时1ms子程序void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/显示子程序void display(uint b)shu0
13、=10;shu1=b/100;shu2=b%100/10;shu3=b%10;switch (disp_count)case 0:P2=chose0; P0=tableshu0;break;case 1:P2=chose1; P0=tableshu1;break;case 2:P2=chose2; P0=tableshu2;break;case 3:P2=chose3; P0=tableshu3;break;default:break; / 定时器中断0子程序void t0(void) interrupt 1 using 0 /定时T0中断服务函数 TH0 = 0x3C; TL0 = 0x0B0;tcnt+; /每过50MS加一if(tcnt=40) /计满40 次（1/100 秒）时tcnt=0; /重新再计miaoshu=count;count=0;void sdf(void
