基于單片機的電子車速里程表的設計

畢 業(yè) 設 計 （論 文）設計（論文）題目: 基于單片機的電子車速里程表的設計單 位（系別）： 自動化系 學 生 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 學 號： 指 導 教 師： 答辯組負責人： 填表時間： 20 15 年 6 月重慶郵電大學移通學院教務處制編 號：_審定成績：_重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -I重慶郵電大學移通學院畢業(yè)設計(論文) 任務書設計(論文)題目 基于單片機的電子車速里程表的設計 學生姓名 系別 自動化系 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 七班 指導教師 職稱 副教授 聯系電話 教師單位 重慶郵電大學移通學院 下任務日期 2014 年 12 月 28 日主要研究內容、方法和要求主要有車速表和里程表兩部分組成，其傳感器采用無接觸測量的光電傳感器，可以顯示自行車的總里程和一段時間的階段里程，還可顯示當前車速以及超速報警。目標：設計一種基于單片機的電子車速里程表，能夠實現顯示自行車的行駛時間、速度、路程功能。主要內容。思路和方法：1、學習并理解脈沖計算原理；2、使用 Protel DXP 軟件繪制電路原理圖與 PCB 圖；3、熟悉單片機 C 語言編程；4、設計系統(tǒng)軟件程序。進度計劃第一周至第四周：查閱文獻，進行課題調研，寫出開題報告。第五周：擬出目錄，根據目錄準備寫論文。第六周至第七周：第一次初稿完成，交予老師查看。第八周至第九周：修改初稿論文，第二次交予老師查看。準備查重。第十周：第二次修改初稿論文，交予老師查看，繼續(xù)修改論文，準備答辯。第十一周：準備論文答辯 PPT。主要參考文獻1 劉火良，楊森 STM32 庫開發(fā)實戰(zhàn)指南P機械工業(yè)出版社，2013062 王鎖弘電子車速里程表的單片機實現方案J 國外電子元件，2004063 丁敏電動自行車里程速度計的設計J機械管理開發(fā)，2012064 楊家國，董秀成單片機原理與應用及 C51 程序設計D清華大學出版社，2006085 羅四維傳感器應用電路詳解P電子工業(yè)出版社， 1996指導教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -II備注：此任務書由指導教師填寫，并于畢業(yè)設計(論文)開始前下達給學生。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -II摘 要自行車自1868年引入我國已有一百多個年頭。隨著國內人均GDP的增長，自行車從普通的運輸、代步工具發(fā)展成為人們休閑娛樂與鍛煉的首選。自行車憑借著高科技帶來的高配置和它自身的優(yōu)勢，逐漸的又吸引了大家的眼球。隨著周邊環(huán)境的破壞污染，自行車必然會有著大好的發(fā)展空間。人們可以通過一些簡單的儀器儀表了解實時里程、速度?？墒乾F在的汽車或者摩托車的儀表片都是機械式的，不方便駕駛員直接捕捉信息。所以在此次設計中我們將想辦法把速度時間等數據通過LED顯示出來。本論文主要闡述一種基于單片機的自行車速度/里程計的設計。以 AT89C51 單片機為核心，采用 ITR-9707 光電傳感器測轉，AT24C02 實現在系統(tǒng)掉電的時候保存里程信息。通過頻率測量模塊和轉換模塊將數據遞給 MCS，再通過數據存取模塊與 LED 模塊顯示速度和里程。完成此次的測量顯示。文章詳細介紹了自行車速度/里程計的硬件電路和軟件設計。在設計硬件電路的時候，將光電傳感器采集的脈沖信號給單片機處理并顯示出來。在此還增加了時間顯示功能和超速報警功能。軟件系統(tǒng)設計部分采用 C+軟件對每一個模塊進行編程。最終達到設計目的?！娟P鍵詞】：里程 速度 光電傳感器 單片機 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -IIIABSTRACTBicycle has been introduced to our country more than one hundred years since 1868. As the growth of the domestic per capital the GDP, the bicycle is not only the universal tool of transportation and substitute for walking, but becomes the first choice of entertainment and exercising. Bicycle with high-tech brings high configuration and its own advantages, gradually attracted everybodys eyes again. With the destruction of the surrounding environment, bicycle is bound to have good development space. But now the car or motorcycle instrument are mechanical, the driver could not directly capture information. So we will think of some way to put speed in the design time, such as data displayed by LED.In these paper, the bicycle speed/mileage design based on the Hall element is Single Chip Microcomputer. By AT89C51 as kernel, using ITR-9707 Photoelectric sensor to measure revolution, the measure and statistic are achieved. The range information are saved by AT24C02 when the power is off. The date through frequency measurement module and data conversion module be passed to the MCS, and then the speed and mileage were displayed by access module and LED module. Complete the measurement display.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 second of the bicycle into Single Chip Microcomputer system. Then the signal processed by Single Chip Microcomputer system is sent to display scream. And an increase of time display and speed alarm. Software system design part adopts C+ software for programming each module. Finally, we can achieve the design purpose.【Key words】: Mileage speed Photoelectric sensor Single Chip Microcomputer 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -IV目 錄前 言 .1 第一章 計速里程表概述 .2 第一節(jié) 課題研究背景 .2 第二節(jié) 車速里程表的發(fā)展 .3一、傳統(tǒng)車速里程表 .3 二、電子車速里程表 .3 第三節(jié) 設計的主要任務和內容 .4 第二章 系統(tǒng)控制方案設計 .5 第一節(jié) 設計任務的分析與實現 .5 一、任務分析 . 5二、實現方法 .5第二節(jié) 主控單片機 AT89C51. 6 第三章 系統(tǒng)的硬件電路設計 .8 第一節(jié) 頻率測量模塊 .8 一、光電傳感器的測量原理 .8二、信號的轉換 .9 第二節(jié) 初始化模塊 .10 一、初始化的概述 .10 二、電路原理說明 .10 第三節(jié) 定時/中斷服務模塊 .12一、中斷基本概念 .12二、MCS-51 單片機的中斷系統(tǒng) .12 三、單片機定時/計數功能介紹 .15 第四節(jié) 數據存取模塊 .17 一、AT24C02 簡要介紹 .17 二、工作方式 .17 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- -V第五節(jié) 顯示模塊 .18 一、外界芯片 74LS245/74HC138.18 二、工作原理 .19第六節(jié) 超速報警電路模塊 .20 第七節(jié) 其他模塊 .20 一、時鐘電路的設計 .20 二、工作電源的設計 .21三、開關電路的設計 .22 第四章 系統(tǒng)的軟件設計 .23 第一節(jié) 測量算法概述 .23 第二節(jié) 中斷子程序的設計 .23 第三節(jié) 數據處理程序設計 .25 一、里程計算服務程序 .25 二、速度計算服務程序 .26第四節(jié) 顯示服務程序的設計 .27 第五章 系統(tǒng)可靠性設計和功能實現 .29 第一節(jié) 硬件系統(tǒng)的可靠性設計方法 .29 第二節(jié) 軟件系統(tǒng)的可靠性設計 .30第三節(jié) 功能實現 .31 結 論 .32 致 謝 .33 參考文獻 .34附 錄 .35 一、英文原文 .35 二、英文翻譯 .39 三、電路圖 .42 四、PCB 圖 .43 五、源程序 .44 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- 1 -前 言 在人們不斷的創(chuàng)新下，越來越多的高科技產品和技術被更新。但是某些技術的更新換代并非全是好事，帶來的則是人們的過度消費和產品的非高品質，在生產和生態(tài)環(huán)境之間得不到平衡。人們自我保護意識越來越強，對產品安全性能要求也越來越高，這是未來科技發(fā)展必須考慮的因素之一。但是要想長久的發(fā)展，必須還得重視對生態(tài)環(huán)境的保護，“保護環(huán)境，使用清潔能源”逐漸成為當今世界的主題。自行車憑借著高科技帶來的高配置和它自身的優(yōu)勢，逐漸的又吸引了大家的眼球。隨著越來越多的人對環(huán)境的重視，相信自行車也會得到越來越多的人的親睞。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- 2 -第一章 計速里程表概述第一節(jié) 課題研究背景隨著人們不斷地創(chuàng)新發(fā)展，越來越多以前只能在想象中或者在電視機里面出現的東西出現在我們的日常生活。一個國家要有大的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展至關重要，而與工業(yè)息息相關的則是交通運輸。隨著第一輛內燃機驅動三輪汽車的問世，很快將全世界帶入了汽車社會。由于汽車發(fā)展速度過快，而人們又不能夠很好地解決發(fā)展過快導致的一些遺留問題，兩者之間不能協(xié)調。在各個發(fā)達國家，許多城市要求限購、限行。我國的北京、成都、浙江等地，也逐一的加入限購、限行的的隊伍中。在這種大環(huán)境下，無疑是給了清潔環(huán)保的自行車行業(yè)一個證明自身價值和發(fā)展機會。而 21 世紀的人們也不僅僅滿足于自行車的代步功能。在功能上，除了代步，更有鍛煉、比賽、娛樂等功能。為了贏得大眾的親睞，開發(fā)商引入了速度顯示，時間顯示，里程顯示，超速報警，更有甚者GPS 導航系統(tǒng)都可以安裝實現。一定意義上可以和現在的汽車媲美，除了動力方式上的不一樣。因為這些功能的引入，大眾可以更直觀方便的使用。特別是運動員可以通過這些功能實時了解掌控情況，分析過程和結果，調整自身訓練節(jié)奏。隨著控制要求的增加，單片機內部數據總線也在不斷增加，以達到控制要求。在 90 年代消費電子產品的大量增加的刺激下，16 位的單片機也逐步被新出現的 32 位的單片機所取代。而工控領域也正是看中了單片機的小體積、低功耗、易擴展、性價比高等特點，將其作為設備控制的首選。MCS 也因此占領了當時的主流市場。我們日常所用的家電、手機、計算機等里面都配置的有單片機芯片，可見它應用之廣泛功能之強大。此次設計我們選用的就是單片機。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）- 3 -第二節(jié) 車速里程表的發(fā)展一、傳統(tǒng)車速里程表（一）原理以前的車速表和里程表都是機械式的，全機械式的，由各個零部件構成的。車速表主要由齒輪、鋼絲纜、磁鐵、游絲和指針組成。變速器的齒輪通過軟軸鋼絲纜與軟軸的另一端的罩圈內的磁鐵相連，磁鐵帶動游絲，游絲帶動指針。汽車不動的時候指針是置零的，當汽車行駛帶動此輪轉動以后，指針也被帶動從而現實顯示當前的速度。對于里程表，它是利用表盤轉動實現里程累加，而不是指針。通過傳動齒輪與蝸桿嚙合使計數機鼓輪轉動，它的特點是如果上一級轉了 10 圈，那么下一級只轉了 1 圈。（二）優(yōu)劣勢這種傳統(tǒng)的機械式里程表為人們提供了一個速度里程的參考值，在一定程度上確實保障了司機的駕駛安全。但由于全是機械式的，日常磨損誤差較大，而且不好保養(yǎng)。變速器齒輪高速運轉時，通過軟軸帶動罩圈磁鐵