基于单片机的测速系统-设计说明书
编号：
CP-51-2021-059-LW
设计摘要：
为了实现对自行车速度的测量，设计了基于单片机测速仪的设计。本设计论述一种根据单片机与霍尔传感器等元器件构成的测速仪设计。以STC89C52单片机完成对单车里程数、速率等主要参数的精确测量，并能简易的将里程数及速率用LCD即时表明。在文中详解了测速仪的硬件配置电源电路和软件设计。硬件配置部分运用霍尔传感器将每秒钟内的脉冲数传到单片机系统软件，随后经单片机系统软件测算解决并将结果处理送LCD显示。软件的设计选用模块化设计构造，使程序流程的逻辑顺序更为简约。使硬件配置在软件的操纵下融洽运行。所设计的硬件配置电源电路及软件系统是恰当的，具体的硬件配置电源电路中也大部分可以达到设计要求。
关键词：里程/速度，ADC，霍尔元件，单片机，LCD
字数：10000+
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目录
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 测速仪的发展概况
1.3 研究的主要内容
2 系统总体方案设计
2.1 系统方案
2.2 单片机介绍
2.3 ADC0832数模转换模块介绍
2.4 测速传感器介绍
2.5 显示器介绍
3 系统硬件设计
3.1 整体电路设计
3.2 单片机外围电路设计
3.3 数模转换模块设计
3.4 电机驱动模块设计
3.5 速度模块设计
3.5.1 霍尔元件介绍
3.5.2 霍尔传感器硬件连接图
3.6 显示模块设计
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 实物总体设计
5.2 测速实物测试
结论
参考文献
致谢
1 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
现阶段环境污染问题早已变成一个全球性的课题研究，保护生态环境也早已变成每一个人的义务，车辆尾气污染早已不能够达到如今自然环境的规定。且在人口非常多的我国，大家的经济发展水准与欧美国家还存有着一定的差距，大家应用的代步工具主要是单车，它轻便快捷、应用简易、环保，备受大部分人的钟爱，另外还可以做为运动休闲工具，是大家加强锻炼的一种工具[1]。但伴随着社会的发展，大家追求完美的是集成化更多用途于一体的单车，它能表明当时车辆行车的速率、里程数、行驶路线、最大行车速率，乃至也有GPS卫星导航系统、MP3、短消息、新闻播报等游戏娱乐作用。文中便是以此为基本，设计一款简易、成本低、多用途的测速仪，致力于处理单车驾驶员在行车时可以掌握当时的行车情况，而且依据周边环境，可以作出恰当的分辨和实际操作，提升了安全驾驶的安全系数[2]。
此外自行车运动需一款测速设备，以掌握健身运动状况，尤其是针对选手，她们需要一种能对此时健身运动状况精确测量并纪录的仪器设备，根据纪录的数据信息，选手能够剖析自身的训炼成绩及训炼全过程，依据剖析結果，能够调节自身的训炼流程。并依据外部自然环境如溫度、风力等开展适度调整方式，以达到最佳健身运动实际效果[3]。测速设备是对健身运动中好多个主要参数开展测量。现单车测速仪的设计类型多种多样，文中上述测速系统软件是以单片机为核心实现的，具备作用多、功能损耗小、形象化精确高及其可显示时间、总里程数、溫度、速率等优势[4]。
1.2 测速仪的发展概况
伴随着微型机稳定性提升和价格向下波动，用单片机精确测量电机额定功率技术早已得到完善，可是这类技术现阶段主要是用以工业化生产层面，测速设备用以日常生活屈指可数。欲提升测量精度，务必先测到精确的转速比，而原来在晶闸管电路中选用的测速发电机组方法已不符合要求，所以需选用数据测速的方式。转速比检验方法选用霍尔元件脉冲法精确测量转速比有二种简易的方法[5]。本设计选用频率法，检验的是输入脉冲数，这类方法又被称为頻率法。它测到一定时间内外部所输入的脉冲的数量。所设计的根据霍尔传感器的脉冲计数器具备低成本、构造简易、方便使用、特性好等特性[6]。
2010，张琛，采用基于51单片机的直流电机测速与调速系统，主要是通过反馈回来的反馈误差进行检测，通过反馈误差检测出反馈转速，可以实现对自行车进行简单的测速和进行速度的调节。在2011时，张文初, 谢永超两人，采用基于AT89S51单片机来进行直流电机调速与测速系统设计与实现，主要采用的是主电路控制的方式通过对驱动电路的设计和系统软件的设计，该系统的设计具有频率高，反应较为灵敏的特点，能实现对自行车测速的较为简单的检测。在2012，郝敏钗通过单片机进行设计的自行车里程表的设计，该设计可以实现对用户骑行里程和速度的显示，但是其显示主要通过三位数的数码管来进行显示。可以显示的最大的里程数可以为99.9Km/h,显示的速度也可以为99.9Km/h,该设计也在一定的基础之上对用户对自行车的骑行情况做了一个简单的检测，但是检测的数据不是很灵敏。2013，任洁琦, 杨涛设计了基于STC89C51单片机的模拟测速装置的设计，主要是通过RFID进行测速，该系统测速较为准确，目前该系统还被用在了很多汽车对于速度的检测，该系统测速开发周期短，成本较低，对速度的检测较为灵敏.2014，李培乐, 郑心武设计的基于51单片机的测速装置，本设计主要通过检测电机的转速，通过单片机的处理，得到最后的速度，并将检测的速度显示在显示屏上.2015，杨凯, 周岳斌，通过STC89C51设计的自行车扫码设计，该设计采用51单片机作为主控芯片，通过霍尔传感器进行自行车转速的检测，该设计可以实现自行车转速的检测，使用较为灵活，安装较为方便，可靠性较高，可以实现对自行车转速的检测。2016，方秀琴，通过采用51单片机设计的自行车码表的设计，可以进行自行车速度的检测和行驶里程的检测，还可以显示时间参数是在之前的基础之上，功能较为齐全的一款自行车测速系统.2018，刘笑, 李浩，设计的基于单片机的单车测速里程表设计，该设计通过单片机进行设计的通用型的自行车里程表，而且该自行车可以显示两种工作状态：普通骑行和健身。2020，李静静、张增财、王守志，通过STC89C5设计的自行车智能码表设计，在可以检测自行车速度的基础之上，还可以通过GPS定位自行车的位置还可以显示天气数据，帮助骑行者实时了解运动轨迹，运动的距离，等等.
基于单片机的自行车码表设计在2019，Mechanicalamp, M Engineering, J University，使用STC89C51作为主控芯片，设计了一款可以通过显示屏对自行车骑行的相应的要素进行检测，还可以通过温度传感器DS18B20进行温度的检测，还可以通过语音模块进行报警，蜂鸣器进行鸣响提醒，当自行车的速度大于一定的设置值的时候，使得骑行自行车的人可以及时了解自行车的目前的情况，并针对该种情况采取合理的措施。
2016，美国设计并制作了一种基于c51单片机的装置。该装置通过霍尔传感器记录Bicman轮胎在一定时间内的骑行次数，然后根据骑行次数计算出Bicman轮胎的行驶里程和速度。通过数码管进行速度和骑行里程，还具有超速进行提醒的功能。
1.3 研究的主要内容
设计运用单片机、ADC0832AD转换集成IC，电机驱动电路等构成的一个能用LCD显示行车里程数及速率的单车测速仪。文中详细介绍了单车测速仪的设计观念、电路图讲解、计划方案及其元器件的挑选等內容，总体上分成硬件配置部分和软件部分设计。文中最先简练的对测速仪设计开展整体的介绍[9]；进而详细介绍了单车测速仪的硬件配置设计，包含感应器的挑选、单片机的挑选、显示电路的挑选等；随后论述了该单车测速仪的软件设计，包含源程序设计，程序流程图的设计；最终对此次阐述设计系统软件的小结。
本设计的实际规定以下：
此次论文设计整体框架
- 主要介绍了基于51单片机的自行车码表测速装备设计在当今背景下的研究意义和目的，然后进行自行车测速仪的发展概况进行描述，最后对本章研究的主要内容进行描述。
- 主要对此次设计进行一个整体的系统方案进行设计，主要对此设计进行系统方案的设计和对该方案主要模块进行介绍，在主要的模块进行选择的过程中主要在能实现本次设计的基础之上进行选择，还要保证此次设计所能实现的功能较好。
- 在第二章进行方案的确定之后进行此次设计的硬件电路，包括封装的绘制和原理图的连接和对此次设计的硬件电路进行介绍。
- 主要是程序的撰写和各个模块流程图的绘制，程序的撰写是整个系统运行的灵魂，使得各个独立的器件可以运作起来。
主要在第三章硬件的绘制然后进行第四章程序的撰写，然后进行PCB的绘制，然后进行第五章的实物的测试，最后该实物能够完成此次设计所需要的功能。
