毕业设计（论文）基于单片机的自行车速度及里程表设计.doc

毕业论文（设计）题 目：基于单片机的自行车速度及里程表设计系部名称： 信息工程系 专业班级： 电气102 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 副教授 201 年 月 日摘 要随着自行车行业和电子技术的发展，自行车里程速度计技术也在不断进步和提高，用户对自行车里程速度计的要求也越来越高，因此设计了自行车里程速度计。本文主要研究了以单片机为基础的自行车里程速度器的设计。采用STC89C52单片机为主要控制芯片，运用自行车车轮上的传感器进行计数，通过一定时间间隔对信号的采集，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，最终在液晶显示器LCD上显示车辆行驶的里程和速度，同时运用其他按键分别自行车单里程计数，瞬时速度、最大速度和平均速度显示以及超速报警。 该设计重点阐述了系统的工作原理、硬件构成、各部分的主要功能以及软件的结构和实现。自行车里程速度计的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。关键词：自行车,STC89C52, LCD1602，霍尔传感器Bicycle mileage velocity meter based on MCU ABSTRACTAlong with the development of the bicycle industry and electronic technology, bicycle speedometer technology is also in constant progress and improve, user demand for bicycle mileage is more and more is also high, so I chose bicycle mileage speedometerThis article mainly introduced take the monolithic integrated circuit as the foundation rental car fare register design. Uses the 89C52 monolithic integrated circuit for the primary control chip, using the pressed key signal imitation rental car wheel counting signal, simultaneously utilizes other pressed keys to control the rental car movement to carry passengers separately/the spatial vehicle condition, the kilometer idea regulation/waiting time and the traveling schedule expense amount to the demonstration. The system used three groups of nixietubes, the utilization dynamic display technology has demonstrated the distance in kilometer, the standby period and the expense separately. Meanwhile carries on the design using the software programming to the monolithic integrated circuit timer, produces the waiting timed pulse signal. this article elaborated with emphasis system's principle of work, the hardware constitution, various part of major functions as well as software's structure and realizes.The mileage log system with STC89C52 as control core, using sensors to detect signals, by a certain time interval signal collection, in combination with itself, bicycle wheel parameters through single chip microcomputer for the analysis of the collected signal, finally displayed on the LCD screen LCD vehicle mileage and speed, overspeed alarm。The design of this multi-function window will be in line with the principles of safe, convenient, energy saving, user-friendly, and it will make modern life significantly improved.Keywords： Bicycle; STC89C52; LCD1602；Hall sensor目 录1 绪论11.1 课题的来源11.2 选题的意义12 自行车里程表系统22.1 传统里程表2传统的自行车里程表一般使用基于磁电传感器和单片机。磁电式转速传感器结构简单、成本低，但是存在以下缺点：一是其输出信号的幅值会随着转速的变化而变化。如果车速过快，其输出信号电压值过高，则会出现次脉冲，检测结果与真实转速不符；二是抗电磁波干扰能力较差。所以这种里程表受到磁电式传感器的影响，不能克服以上缺点。2基于霍尔效应式转速传感器和单片机的里程表则能克服上述两个缺点。自行车工作环境较为恶略，震动性大，油污较多而霍尔传感器具有无触点、高寿命、高可靠性、无火花、无自激振荡、温度性好、抗污染能力强、结构简单、坚固、体积小、耐冲击等优点，凭借这些特点从而决定了选择新型的自行车里程表是个很好的选择。22.2 常用传感器里程表比较22.2.1 基于能变磁阻式的传感器里程表22.2.2 基于霍尔效应式传感器里程表22.3 霍尔传感器突出优点23 自行车里程表硬件设计33.1自行车里程表具体硬件电路及工作原理33.2 其他外围硬件电路43.2.1 电源电路43.2.2 液晶1602显示电路53.2.3 里程计数显示93.2.4 时间显示93.3 单片机的选用103.3.1 单片机的选用103.3.2 AT89C52单片机简介103.4 传感器的选用124 自行车里程表软件设计124.1 自行车里程表总体程序设计134.1.1 中断子程序设计134.1.2 路程子程序设计134.1.3 速度子程序设计144.2 系统软件模块框图155 系统调试与分析165.1 运行调试结果165.2 调试故障及原因166 总结与展望176.1 总结176.2 展望18参 考 文 献18致谢19 1 绪论1.1 课题的来源我国是自行车大国，随着人们生活水平的不断提高，自行车已经不仅仅是运输、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，能带来大家更多的健康与快乐。在这个背景下，自行车里程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有一定的实用价值.它能合理计算出速度及公里数,使运动者运动适量,达到健康运动与代步的最佳效果。随着自行车里程表的发展,其功能也逐渐从单一的里程显示发展到速度、时间显示，甚至有的还具有测量骑车人的心跳、显示骑车人热量消耗等功能，让人能清楚地知道当前的速度、时间、里程等物理量。如佛山高明华劲电子公司的自行车里程表MS-601,能动态显示行驶里程、骑车时间、实时车速等。1.2 选题的意义随着自行车的产生，里程计也就伴随着时代应运而生。随着自行车行业和电子技术的发展，自行车里程计技术也在不断进步和提高，对自行车里程器的要求也越来越高，用户不仅要求速度显示性能稳定。骑自行车时，希望看到的不仅仅只是速度。安装在与自行车轮相连接的传感器在自行车行进时向里程器发送脉冲信号，在一定的公里数（即一定的脉冲数）内，不停的进行里程计数。国内自行车里程计已经经历了四个阶段的发展,从传统的全部由机械元器件组成的机械式,到半电子式即用电子线路代替部分机械元器件的自行车里程计,再从集成电路式到目前的单片机系统设计的自行车里程计。随着社会的不断发展，单片机应用技术飞速发展，里程计的功能也在不断完善.当单片机出现并应用于里程计后，现代自行车里程计的模型也就基本具备了，它可以完成计程，显示等基本工作，同时还具备了LED显示、永久时钟、存储等其他一些附加功能。单片机以及外围芯片的不断发展也进一步促进了里程计的发展。 本课题在基于单片机基础上对自行车计费系统进行研究，由于研究条件限制，本课题采用了按键来模拟自行车车轮的计费脉冲信号，同时用LCD1602分别显示里程表公里数、速度和时间。整个设计只对自行车里程表的常用功能进行了设计，并未附加其他功能。运用单片机对自行车里程计进行设计使得里程计在功能，稳定性和设计难度上都得到很大的提高。本设计主要是运用单片机技术对里程计进行了简单的模拟，而随着单片机技术的不断发展，单片机在自行车里程表行业的应用将会越来越广泛。2 自行车里程表系统2.1传统的里程表传统的自行车里程表一般使用基于磁电传感器和单片机。磁电式转速传感器结构简单、成本低，但是存在以下缺点：一是其输出信号的幅值会随着转速的变化而变化。如果车速过快，其输出信号电压值过高，则会出现次脉冲，检测结果与真实转速不符；二是抗电磁波干扰能力较差。所以这种里程表受到磁电式传感器的影响，不能克服以上缺点。基于霍尔效应式转速传感器和单片机的里程表则能克服上述两个缺点。自行车工作环境较为恶略，震动性大，油污较多而霍尔传感器具有无触点、高寿命、高可靠性、无火花、无自激振荡、温度性好、抗污染能力强、结构简单、坚固、体积小、耐冲击等优点，凭借这些特点从而决定了选择新型的自行车里程表是个很好的选择。2.2 常用传感器里程表比较2.2.1 基于能变磁阻式的传感器里程表能变磁阻式传感器也称电磁感应式传感器，会产生磁脉冲信号，该信号的产生是由于传感器内的转子的传动从而使磁通量的大小发生了变化从而使线圈中的感应电动势也改变了。基于这种里程表的优点则是价格低、形状小、不用外接电源就能产生交流信号、而且温度的稳定性高：不过不好的地方是转子在不转动的时候就没有信号的输出，信号跳动的范围取决于传感器里面转轴的旋转速度，需要专门的处理信号的电路，而且传感器内的气体空间必须要小于2mm。2.2.2 基于霍尔效应式传感器里程表霍尔效应式（Hall Effect）传感器所获得的电压信号，是因为传感器内转轴的传动令磁通量的大小发生了变化。转轴经过传感器中的霍尔器件和永磁铁，磁通量的改变与可变化磁阻式的传感器差不多，不过和可变磁阻式不一样的是霍尔器件所测量的是磁通量的大小而不是变化率。霍尔器件是用介于导体和绝缘之间的材料制成，需要偏置电流，此传感器随着作用于霍尔器件的磁场的磁通量的增大而增大。霍尔传感器使用了两极半导体做法，使变大、热量的补充以及信号的处理全部集中在一张芯片上。基于霍尔传感器里程表的优点则是：价格较便宜、形状小、能测出无转速、有着很好的线条；不过敝处是：温度承受力不高（要低于200），传感器的气体间隔要小于2.5mm，承压力较小。但对于自行车的工作环境，霍尔式里程表受温度极限、压力敏感方面的影响则较小。2.3 霍尔传感器突出优点转速传感器的类型有很多，因为霍尔传感器具有坚固、无触点、结构简单、长寿命、无火花、温度性能好、无自激振荡、体积小、抗污染能力强、可靠性高、耐冲击力强等优点，所以采用霍尔效应式传感器作为设计用转速传感器。该传感器是开关元件，直接输出脉冲频率信号，但是由于存在一些电磁噪声干扰，必须将信号采取过滤无用波以及矫正，提升信号波的精确度和抵抗干扰的能力。处理过的信号则转变成了所需要的方波型信号，然后经过单片机的输入采取能力就能准确的获得他脉冲所产生时间，为了控制单位运算以及提供转速和上截止点的基准信号。用霍尔元件做成的速度传感器，在车辆速度范围内信号的幅度变化不大。并且，还可以利用这些输出信号另有用途，如可以控制牵引力，对车辆的导航系统和发动机以及变速器进行管理等。霍尔传感器的好处还在于：信号的输出电压比较高，从而使用因为两端收到的腐蚀和电磁干扰等这些外接因素引起的问题不大；抗气体敏感度能力强，受质量和空气的影响较小等。霍尔效应传感器里程表装置具有诸多优点，他们无减少了质量触点，结构坚固，质量轻，寿命长，安装方便，功耗小，耐振动。同时，装置当中的器件的耐温范围高。抗震能力强，而且传感器当中的磁场的存在不受介质的影响，所以霍尔器件能暴露在空气中，所以能在环境因素不太好的地方进行工作。另外此传感器的变换器能与处理信号的电路集成在同一个硅片上，体积较小，成本低，同时具有较好的抗电磁干扰性能。3 自行车里程表硬件设计3.1自行车里程表具体硬件电路及工作原理整个设计系统以单片机作为核心，有液晶1602显示、电源、霍尔传感器等器件组成。从霍尔传感器得到脉冲信号，经过信号的处理，转变成单片机能够接受到的信号，通过单片机的计算和控制，就可以实现车速和里程的显示。以实现车速、里程、时间的直观显示。工作原理：此设计的优点在于我们能够随时随地的读出速度与里程数，主要是将输到单片机中的传感器信号的频率实时的测出来，但是因为信号的衰减性、干扰等的影响，在单片机接受信号以前要对信号放大并矫形，然后再经过单片机可以得到速度和里程，最好把这些数据存储到相应的存储器，并由液晶1602显示出所测的速度与里程。设计时，应综合的思考测量的准确度与系统的反应时间。在本设计中速度是通过测脉冲的频率而算出来的，所以有比较高的准确度。在计算里程的时候我们往往要假设自行车是处于理想状态当中的。而实际中，误差往往不会超过数米，而整个里程往往都有几千米，所以误差很小。但是为了能随时的读出数据，系统的所有模块都运用了快捷的算法。另外，还要力所能及的让其他的子模块在编程时具有通用性以及高效性。本设计的所有数据都用液晶1602显示。硬件设计霍尔传感器测转速或转数如图3-1所示，在非磁性材料的车轮上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转数。图3-1 霍尔传感器测速按照车轮的周长大小，乘以运行时间内测到的转数，其乘积就是单程的行程。3.2 其他外围硬件电路3.2.1 电源电路如图3-2所示。外部由12V经7805降压芯片提供电源，给霍尔传感器和单片机系统供电。图3-2 电源电路原理图由于电流可达数值较高，且允许时间较长，所以三极管选用功率高的。二极管用于控制电流大小，避免电流过大烧坏元件。当然，实验设计工程中为了简便，我们直接由一个12V的电源经78M05稳压后得到+5V电压给单片机系统和霍尔传感器稳定供电。3.2.2 液晶1602显示电路图3-3 液晶1602显示电路原理图3.2.2.1 液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 3.2.2.2 液晶显示器的分类  液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种3.2.2.3 液晶显示器各种图形的显示原理: 线段的显示  点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行有16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 字符的显示  用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 汉字的显示  汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完LCD就可以得到一个完整的汉字.3.2.2.4 主要技术参数如表3.1所示表3.1技术参数显示容量16*2个字符芯片工作电压4.5-5.5工作电流20mA(5.0/v)模块最佳电压5.0/v字符尺寸2.95*4.35（WXH）/mm表3.1（续）3.2.2.5 引脚接口说明如表3.2所示表3.2引脚接口编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V电源 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：R/W为寄存器选择，高电平时进行读写操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极LCD1602分为带背光和不带背光两种，基本控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图3.6所示图3.7 LCD1602带背光与不带背光的外形尺寸差别3.2.2.6 LCD寄存器的选择如表3。3所示表3.3 LCD寄存器的分类ER/WRS功能说明100写入命令寄存器101写入数据寄存器110读取忙碌标志及RAM地址111读取RAM数据0X不动作表3.3（续）1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清除显示，指令码01H光标复位到地址00H位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址00H。 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。 指令11：读数据3.2.3 里程计数显示里程计数部分采用两位LCD1602进行计数显示，计数范围0.0999.9公里。当里程小于1公里时，显示0.111公里；当里程计数超过1公里时，显示为111.1公里。3.2.4 时间显示时间显示在LCD1602的第一排，其显示小时、分钟、秒，其显示的格式为00:00:00，第二排显示速度和总路程。图3-4 显示的内容结构框图：图3-5 系统结构图系统由霍尔传感器、液晶1602显示部分、电源电路部分和单片机构成。单片机可以实时采集、处理显示。具体硬件电路及工作原理：里程、速度等都是由霍尔传感器测量。已知自行车轮胎的直径D，轮子每转动一圈，咱装到车轮辐条上的磁钢接近干簧管一次，干簧管闭合，送一个下降沿信号给单片机的外部中断0，产生一次中断，圈数n加1.两个相邻的下降沿脉冲信号的时间由单片机定时器1计算（设为t），那么计算单程累计里程S和当前速度V的公式为：S=D*n V=D*/t处理各项数据时同时计算刷新并显示数据。单片机定时器0定时时间为50ms，每20次刷新系统时钟及计算累计行驶时间。3.3 单片机的选用3.3.1 单片机的选用鉴于本系统在数据处理上速度的要求，单片机采用美国ATMEL公司产生的AT89C52单片机。该芯片不但具有MCS51系列单片机的所有特征，而且片内集成有8K字节的电擦除只读程序存储器。它价格低廉、引脚齐全，是目前性价比较高的单片机芯片之一。它是ATMEL的高密非易失存储技术制造，并和工业标准MCS.51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和Flash存储器，使AT89C51成为了适用性强的微型计算机。它为许多嵌入式控制应用提供了灵活度和成本低的解决办法。3.3.2 AT89C52单片机简介1） 芯片概述：AT89C52是一个低压、低功耗和高性能的CMOS 8位单片机，片内含有8k Bytes能重复进行编写一千次的只读程序FLASH存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件由ATMEL公司生产的具有高密度、不容易丢失的存储技术所制造，兼容了标准型mcs-51指令系统以及80C51的引脚结构，芯片内集成了可以兼容的中央处理器（8位）和flash的存储单元，多功能的微型计算机的AT89C52能为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C52包含了20对引脚，16对外向双向输入/输出（I/O）端口，并且里面还有2个外部中断接口，16位的可编程定时计数器有3个，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52能常规的进行编写程序，同时也能在线编程。3-7 AT89C52引脚图2） 主要功能介绍：AT89C52为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，引脚分布参照-单片机引脚表3-1：表3-1 单片机引脚功能AT89C52也可以为很多的嵌入式控制应用提供高度灵活而且价格低廉的方案，特别适合小系统。本系统用到单片机的32个I/O口，选用AT89C52单片机做为主系统。3.4 传感器的选用 传感器额选用原则:传感器是各种各样的，即便是对相同种类的测量也可以采用不同工作原理的传感器，因此根据需要来选用最合适的传感器。现在的传感器在原理上与结构上有着很大的区别，根据需要来其恰当的选用什么传感器，这是对某个量进行测量时首先要考虑的。当传感器确定之后，怎样去测量和如何去选择测量所需要的装备也就能定下来了。怎样去选择传感器对最后测量的准确度有着至关重要的作用。1） 根据测量什么以及测量在什么情况下进行测量来确定的传感器类型根据所需要进行的测量对象，考虑采用哪种原理的传感器，本设计需要根据被测量的特点以及传感器的使用条件考虑选用何种类型的传感器，然后再来考虑传感器详细的各项指标。2） 频率响应特性被测量对象的频率范围是由传感器的频率响应特性决定的，频率响应越高，测量对象的信号的频率范围越宽。在对运动中的对象进行测量，为了不产生较大的误差，就要对被测对象的信号特点来确定所需要的传感器的频率响应特性。3） 灵敏度的选择在一定的线性范围以内，传感器的灵敏度越高则处理信号则越简单。因为当灵敏度比较高时，与被测量变化对应的输出信号的值才会比较大，有利于信号的处理。同时又要求传感器本身应具有较高的信噪比；如果被测量是一个多维向量则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。4） 稳定性要使传感器具有较好的稳定性，则传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器前，应对传感器的使用环境进行调查，并根据具体的使用环境来选择合适的传感器。5） 精度精度是传感器的一个重要性能指标，它关系到了整个测量系统与测量精度的一个重要环节。因此，传感器的精度只要能满足整个测量系统的精度要求就可以了，同时要考虑性价比与适用性，不要选用的过高。4 自行车里程表软件设计硬件设计完后，将进行软件部分的设计，这部分也是设计中最核心的部分。软件设计是把许多事物和问题抽象起来，并且抽象它们不同的层次和角度。软件设计将问题或事物分解并模块化，使得解决问题变得容易。模块化设计是根据硬件设计的结构，将系统的功能分成很多小的模块，是系统功能逐渐趋于明朗化。因此，在整体设计中，能否将软件设计和硬件设计合理的结合是成功的关键。基于单片机自行车里程表的软件设计包括初始化程序，里程调用子程序，速度调用子程序，中断服务子程序，LED显示子程序，延时子程序等部分。几大部分采用模块化设计具有方便，实用的特点。下面介绍其中主要部分。4.1 自行车里程表总体程序设计在主程序模块中，需完成对各接口芯片初始化，自行车速度和里程的初始化，中断向量的设计，开中断等工作。除此之外，在主程序模块中还需设置启动/清除标志寄存器，速度寄存器，速度寄存器，然后对它们进行初始化。最后在主程序中完成启动，清除，计程，测速等不同操作。4.1.1 中断子程序设计外部中断0用于对车轮圈数的计数，车轮每转一圈，霍尔传感器输出一个低电平脉冲，根据里程寄存器中的数值计算出总里程数。定时中断是为满足定时或计数需要而设置的。单片机有两个定时器/计数器。当结构发生计数溢出时，就以溢出信号作为中断请求，从而置位一个溢出标志，作为单片机接受请求的标志。TCON是定时器/计数器的控制寄存器，字节地址为88H，可位寻址。该寄存器中既有定时器/计数器T0和T1的溢出中断请求标志位TF1和TF0，也包括了有关外部中断请求标志位IE1和IE0。本设计设计采用定时中断，对自行车的里程和速度进行计数。4.1.2 路程子程序设计里程处理子程序里程图：图4-1外中断0服务程序用于对单片机P3.2口输入的圈脉冲进行计数。每次计数一次后，对里程数据进行一次存储操作。当车轮每转一圈，通过霍尔元件将脉冲数输入单片机内，通过计数器计出脉冲数，再用乘法子程序算出里程数。里程处理子程序流程图如图4-1所示。4.1.3 速度子程序设计图4-2程序代码：void Time0INT(void) interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t+; time+; if(t=20) t=0;miao+; if(t=0) S_long1=S_long; time1=time; /*行驶的总路程*/void Lucheng()S_long=2*3.14*R*huonum; / m;sudu=(S_long-S_long1)/(time1-time)*1000; / m/s;4.2 系统软件模块框图初始化 模块里 程 显 示 模 块E E P R O M 数 据 读 出 模 块频 率 测 量 模 块中 断 服 务 模 块图4.1 系统软件框图如图4-1所示,本系统软件采用模块化设计方法。整个系统由初始化模块、频率测量模块、速度,里程计算模块、数据转BCD码模块、速度显示模块、里程显示模块、数据存储,读取模块、定时器中断服务模块以及其他功能模块组成。5 系统调试与分析5.1 运行调试结果Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的，目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Protues具有原理布图，PCB自动或人工布线，SPICE电路仿真等功能。Protues从布图，代码调试到单片机与外围电路协同仿真，可以一键切换到PCB设计，真正实现了从概念性目标原型到实际产品的完整设计。电路原理图和程序完成后可进行系统仿真。原理图具体设计流程图如图5.1所示。智能器件搜索，智能化连线功能可以大大缩短绘图时间。在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理图中看到模拟后实物的运行状态和过程。通过仿真过程不断的完善电路和程序的功能，最终达到设计所要求的目的。5.2 调试故障及原因 在仿真过程中遇到了一些问题，具体故障以及解决故障所以方法如下:1）液晶显示不稳定，受干扰。 开始把扫描函数放到了主函数中，由于受到中断的影响，液晶不能稳定的正确显示。使液晶显示子程序放在定时器中，从而定时器定时的对显示程序段扫描，最终解决了该问题。2）芯片替换仿真时用AT89C52单片机芯片运行仿真时，软件点击“开始”按钮后，没有出现正常运行状态。AT89C2051属于51单片机系列，具有20PIN引脚，其他功能与AT89C52类似，替换AT89C2051后，液晶正常显示，问题得到了解决。系统硬件原理图设计过程如图5.1所示：图5.16 总结与展望6.1 总结该课题的主要任务是开发一个以MCS-52单片机为核心的自行车的速度里程表。本设计主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分着重考虑硬件电路的简单使用性，所以尽可能简化硬件电路，节省线路板的空间，达到硬件电路最优化设计。软件采用C程序语言编写，采用模块化设计思想，程序可读性强。通过仿真、实验验证了系统的可行，达到设计要求的指标，实现对自行车里程/速度的计算功能，并用1602液晶显示，里程与速度分别根据以下公式求得：里程=脉冲总数×轮子周长速度=1s内的路程/1ms×1000此公式将显示出里程值和速度值，。当车轮转的一圈，小磁铁绕过霍尔元件时，霍尔元件输出一个脉冲，根据车轮周长计算出里程数。显示速度时，LED会根据转速显示不同的速度值。当速度超过一定数值时，将启动报警系统。通过仿真证明了这次设计符合要求，可以实现对里程和速度的显示。鉴于此里程表的实践功能性，以后会出现在众多场合。不足之处是速度若太快，即自行车车轮转动太快，速度显示也会过快，运用定时显示，将能更清楚的看出速度。6.2 展望本系统操作简单，易于实现。硬件所采用的器件应用广泛，价格低廉，功能强大且稳定。本次设计的核心AT89C52单片机成熟，需求广泛。这类微处理器可以用作控制器或用于数据处理。软件部分采用模块化设计，可读性较强。本次设计原理电路简单，成本低，能够满足人们日常生活对高性能，多功能自行车要求，可以运动很多场合，具有广泛应用前景。 参 考 文 献1张怀强，周通，基于单片机与霍尔传感器的自行车速度与里程表的设计【J】2吴敏，一种基于单片机的速度测量系统，北京航空航天大学3陈照章，霍尔测速传感器及其信号调理电路，江苏大学4路立平，鹿晓力，单片机霍尔传感器电路设计，郑州轻工业学院5陈伟，基于单片机的测速仪【M】6崔亮，单片机高精度测速系统实现【M】，天津科技大学7何小艇，电子系统设计【M】，浙江；浙江大学出版社，20048张亚峰，车载电子设备的抗振设计J,河北石家庄；中国电子科技集团公司第54研究所，20019YUAN Lan ying ，WANG Lai yun，HUANG Ji wu，WU Hai bo. The Research of Ship Cabin Monitoring System on Single Chip ComputerJ.Wuhan University,Journal of Nautural Sciences.1999,Vo 1.4 No2:1997-200010李华，MCS-51系列单片机实用接口技术【M】.北京航空航天大学出版社，199311D.Chu Phase digitizing sharpens timing28-32，July 1988J12 T Stuetzle .N blair,W A Beckmen,and J W Mitchell.Use o