华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
自行车里程与速度计的设计
摘要
本论文主要阐述一种基于单片机的自行车里程/速度计的设计。主要分为三个部分：硬件设计，软件设计和模拟仿真。硬件设计以AT89C52单片机为核心,主要包括复位电路、显示电路、时钟电路、报警电路的设计。本设计采用霍尔传感器测量自行车转速脉冲, 经处理后由LED数码管显示，最多可显示4位数；报警电路是当没有输入周长或超速时发出光、语音报警提示。软件设计主要是通过单片机编程软件Keil C设计计算自行车行驶里程和实时速度的程序，以及速度和里程的显示程序；模拟仿真是利用仿真软件Proteus对所设计的硬件电路和程序进行测试。
本论文对设计当中所需元件作了详细介绍，对设计中存在的问题进行了说明，而后对硬件和软件部分的设计和实现作了认真的分析，并在此基础上进行了控制仿真。本设计由于使用了串口液晶显示以及高效快速算法,因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性，而且具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点。
关键词：AT89C52单片机；LED；霍尔传感器
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华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
THE DESIGN OF ODOMETER AND
VELOCITY GAUGE
Abstract
This paper mainly tells the design of odometer and velocity gauge on bicycles based on MCU.There are three part in the thesis:hardware design,software design and simulation.The hardware design use with the core of AT89C52 as controler, includes the designs of Reset circuit, display circuit, clock circuit and alarm circuit.which hall sensor is usued to measure the pulse of rotating speed of the wheel,which is displayed by LED after processing,being able to display four figures.The alarm circuit can give a light or sound alarm when there is an overspeed or no perimeter input.The software design mostly includes the design of program on caculating the mileage and real-time speed of the bicycle with Keil C as The simulation is finished by testing the designed hardware circuit and program with the simulation software Proteus.
This paper introduces the demanded components of the design in details,explaining the existing problems in the design,and seriously analyzes the design of both hardware and software,then takes the simulation here on the basis.This design can guarantee the precision measurement precision and owns high real-time performance on the basis of the system resource saving and the process of programming. it has a simple strcture, that is low cost, clear display, stable and reliable.
Keywords: AT89C52；LED；hall sensor
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目 录
摘要 ........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 绪论 ...................................................................... 1 1.1 课题背景、发展及意义 .................................................... 1 1.2 系统设计概述 ............................................................ 1 1.3 任务分析与实现 .......................................................... 1 2 自行车里程速度计的设计方法与原理 .......................................... 3 2.1 硬件方案设计 ............................................................ 3 2.2 软件方案设计 ............................................................ 5 2.3 仿真软件 ................................................................ 6 3 自行车里程速度计的硬件设计 ................................................ 7 3.1 概述 .................................................................... 7 3.2 单片机的选型 ............................................................ 7 3.2.1 AT89C52 单片机总体结构 ............................................... 7 3.2.2 AT89C52中断系统介绍 ................................................. 9 3.2.3 AT89C52与其他单片机的比较 ......................................... 10 3.3 霍尔传感器的选型 ....................................................... 11 3.3.1 霍尔传感器 A44E ...................................................... 12 3.3.2 A44E的测试特性 ...................................................... 12 3.3.3 A44E芯片的引脚及功能 ................................................ 13 3.3.4 A44E的磁输入检测 .................................................... 13 3.4 LED显示器 ............................................................. 13 3.4.1 LED的显示方法 ....................................................... 14 3.5 单片机外围电路的设计 ................................................... 15 3.5.1 时钟电路与复位电路 ................................................... 15 3.5.3 报警电路的设计 ....................................................... 16 3.6 总体电路原理图 ......................................................... 17 4 自行车里程/速度计的软件设计与仿真 ........................................ 19 4.1 自行车里程/速度计的主程序设计 .......................................... 19 4.2 中断子程序的设计 ....................................................... 20 4.3 显示子程序的设计 ....................................................... 21 4.4 利用Proteus软件进行系统仿真 ........................................... 22 总 结 ...................................................................... 25
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参考文献 ................................................................... 26 附录1 自行车周长值 ........................................................ 27 致谢 ....................................................................... 29
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1 绪论
1.1 课题背景、发展及意义
我国的自行车大国，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，其辅助功能也变得越来越重要。因此，人们希望自行车的娱乐、休闲、锻炼的功能越来越多，能带给大家更多的健康和快乐。在这个背景下，自行车里程表与速度表作为自行车的一大辅助工具迅速发展起来。科学、美观、合理设计自行车里程表与速度表有一定的实用价值，它能合理计算出速度及里程数，让人们清楚的知道当前的速度、里程等，使运动者运动适量，达到健康运动与代步的最佳效果。
由于单片机具有体积小、功能强、性价比高等特点，把单片机应用于里程/速度表的控制中，可完成对里程/速度的计算和控制的要求。采用单片机控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，既可以大幅度提高被控量的技术指标，大大的提高产品的准确度，又可以降低成本，简化设计。
1.2 系统设计概述
本次里程/速度计的设计以AT89C52单片机为主要控件，利用霍尔元件传感器检测自行车轮圈的转数，通过计算和转换，由LED数码管以KM、M/S显示里程、速度。里程只显示当次行驶的路程。速度大于40KM/h时报警提示。本里程/速度计的设计具有结构简单，价格低廉，实时显示，稳定可靠等特点。并且还可以扩充，加入EPROM存储器芯片，则可以实现全部行驶里程的显示。
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1.3 任务分析与实现
本设计的任务是：以通用的MCS-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，送入单片机。里程及速度的测量，是通过MCS-51的定时器测出总脉冲数和每转一圈所用的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED数码管显示出来。
本设计的总体思路是：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与轮圈的周长的乘积为里程值。计数器T0计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出实时速度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，若自行车超速，系统发出报警信号，指示灯闪烁。
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. 对脉冲信号进行计数。
实现：利用单片机对霍尔传感器脉冲信号进行计数。
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